WO1982001032A1 - Rotary piston machine - Google Patents

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WO1982001032A1
WO1982001032A1 PCT/EP1981/000146 EP8100146W WO8201032A1 WO 1982001032 A1 WO1982001032 A1 WO 1982001032A1 EP 8100146 W EP8100146 W EP 8100146W WO 8201032 A1 WO8201032 A1 WO 8201032A1
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WO
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rotor
rotary piston
power
piston machine
machine according
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PCT/EP1981/000146
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German (de)
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Rmc Kg Rotationsmasch
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Kathmann P
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Priority claimed from DE19813108819 external-priority patent/DE3108819A1/en
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    • 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
    • F01C1/34Rotary-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 relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344Rotary-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 relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F01C1/352Rotary-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 relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the vanes being pivoted on the axis of the outer member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01C21/008Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for rotary or oscillating-piston machines or engines
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    • F01C21/08Rotary pistons
    • F01C21/0809Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers

Definitions

  • the present invention relates to a rotary piston machine with a) a housing which forms a rotor chamber which is delimited by an inner wall of the housing, b) a rotor which is rotatably mounted about an axis in the rotor chamber, c) piston-like or slide-like power parts which are mounted radially displaceably in the rotor, d) a sealing arrangement for the sliding sealing of the power parts, the rotor and the rotor chamber with respect to one another and e) a power part control device which, when the rotor in the rotor chamber rotates, results in a forced displacement of the power parts of the rotor.
  • Such a rotary piston machine is known from DE 27 28 165C3 and EP 0007535A1.
  • the rotor contains a single one, the rotor diametrically penetrating power section, the opposite ends of which are opposite a cylindrical outer surface of the housing inner wall and are sealed with respect to this by the sealing arrangement.
  • the rotor is mounted eccentrically in the rotor chamber and the power part control device contains a guide pin which is essentially concentric with respect to the rotor chamber and which engages in a guide groove of the power part.
  • DE 28 53 423A1 discloses a seal between three bodies which are movable relative to one another and which, in the described or in a modified form, can advantageously be used in the present rotary piston machines.
  • a disadvantage of the known rotary piston machines is that they are only able to carry out a single compression and expansion process per revolution of the rotor. This not only results in relatively high power to weight ratios, but also does not result in the machine running excessively smoothly. This lack can. can be countered by increasing the number of power parts per rotor, no longer use the known device for positive or positive control of the power parts.
  • the known rotary piston machines can also be improved in other respects, as will be explained in the following.
  • the present invention is therefore based on the object of advantageously developing rotary piston machines of the type mentioned at the outset.
  • rotation to piston engines with three or more, more preferably five power units are given, the radial Hubbewe- ' gations with respect to the rotor by a new type of control device (that is, not by springs that push the power parts outwards) are controlled in such a way that a perfect seal is guaranteed and that special types of working cycles can be carried out.
  • the rotor contains a predetermined, preferably odd number of radially displaceable power parts.
  • the specified number is greater than 2, a preferred value is five.
  • each power part is forcibly and positively shifted with respect to the rotor by the control device.
  • the control device is located inside the rotor, similar to the known case.
  • it can contain a polygonal control body, the number of pages of which is equal to the number of power parts.
  • the power units With their end facing away from the inner wall of the housing, the power units are each coupled to one side of the polygonal control body, which is rotatably mounted in the center of the rotor chamber.
  • the power units are coupled via a connecting rod assembly having a rotatably mounted in the center of the disk rotor chamber ge ⁇ .
  • control device is located outside the rotor.
  • the control device works
  • OMPI based on the principle of a control cam and can then each contain a groove-like control cam in a cover and in a bottom of the housing, into which axially parallel bearing bolts engage, which penetrate the power units transversely.
  • the control function can also be implemented in a corresponding manner by a magnetic system.
  • Rotary piston machines of the present type can be used both as a fluid pump and as a fluid-operated motor. In the latter case, particular advantages are achieved in that a combustion chamber is provided in the rotor between two adjacent power units.
  • Embodiments of the present rotary piston machine in which the rotor chamber has a non-circular cross section, result in particularly high efficiencies when used as an internal combustion engine.
  • the non-circular design of the rotor chamber enables the expansion space to be chosen larger than the compression space in a rotary machine operating as a four-stroke internal combustion engine, so that very high fuel utilization can be achieved.
  • Fig. 2 shows a cross section in a plane II-II of Fig. 1;
  • FIGS. 1 and 2 shows a plan view of a clutch or control part of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a side view of the control part according to FIG. 3;
  • FIGS. 1 and 2 shows a side view of a power unit of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 6 shows a view of the power section according to FIG. 5 seen in the direction of arrows VI-VI ' ; •
  • FIG. 7 shows a diagrammatic representation of a rotary piston machine according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows an axial section of a preferred, third embodiment of a rotary piston machine according to the invention.
  • FIG. 9 shows a simplified cross section in a plane IX-IX of FIG. 8, the rotor in the right half of the drawing being shown in a top view (not ' cut);
  • FIG. 10 shows a plan view of a housing cover of the rotary piston machine according to FIG. 8 seen in the direction of arrows X-X;
  • 11 is a plan view of the rotor of the rotary piston
  • FIG. 15 shows a sectional view corresponding to FIG. 9 of an embodiment of the present rotary piston machine with power parts designed as a flat slide valve;
  • FIG. 16 is a cross section through a Rotationskolbenma- • jQ the invention machine in accordance with a modified Gepatiu ⁇ sekonstrutation that includes a magnet assembly;
  • Fig. 17 is a schematic cross-sectional view of a rotary piston machine according to the invention; in which 15 the power units are controlled magnetically;
  • FIG. 18 is a plan view of a rotary piston machine with a device which enables the use of the machine as a pump ode 'r compressor to control the flow rate is 20 hei constant drive speed;
  • 19a shows an axial section of a control disk for a rotary piston machine of the type shown in FIG. 8;
  • FIG. 19b shows a top view of a housing cover of a rotary piston machine with a control disk mounted therein in accordance with FIG. 19a;
  • FIG. 30 is a schematic cross-sectional view of a
  • 35 21 shows a perspective illustration of a rotor for the rotary piston machine according to FIG. 20, only the region of a single working chamber being shown in more detail;
  • FIG. 22 is a simplified cross-sectional view of a modified rotor for the rotary piston machine according to FIG. 20, the upper and lower halves corresponding to two different variants.
  • the rotary piston machine shown in Figures 1 and 2 as the first embodiment of the invention. consists essentially of a housing 10, a rotor 12, in which power parts 14 are mounted so as to be radially displaceable, and a clutch or control part 16.
  • the housing 10 consists of a bottom 18, a cover 20 and an annular housing part 22, which will be referred to as "housing ring” in the following. These three parts are held together by schematically indicated screw bolts 24.
  • the inner wall of the housing forms a rotor chamber 23, which has the shape of a straight circular cylinder in the machine according to FIGS. 1 and 2.
  • the rotor 12 which has essentially the shape of a circular disk, has a shaft end 26 on one end face and a bearing collar 28 on the other end face, with which it is rotatably mounted about a rotor axis 30, which a central axis 32 of the rotor chamber 23 is eccentric.
  • two roller bearings 34, 36 are used for storage, of which the roller bearing 34 is located in an opening in the base 18, through which the stub shaft 26 is guided to the outside, while the other is seated on a journal 38 which passes through an annular groove 40 is formed in the housing cover 20.
  • five power units 14 are arranged in rotor 12 at equal angular intervals of 72 ° each.
  • the power units have an essentially circular cross-section and are radially displaceably mounted in corresponding radial bores of the rotor and, with respect to these bores, are provided by conventional means (not shown).
  • the power parts At their outwardly directed ends, the power parts each have a cylindrical rounding 42 and a slot 44 (FIG. 6) for receiving sealing elements, as seen in the axial direction of the rotor (FIG. 6).
  • the power parts taper in a wedge shape as seen in the axial direction (FIG. 6), where they form a hook-shaped extension 48, which is somewhat shortened in the axial direction, and a coupling slot 50.
  • the control part 16 shown in more detail in FIGS. 3 and 4 has a bearing bush 52 with which it is rotatably mounted on a bearing journal 54.
  • the bearing pin 54 is attached to the housing cover 20 such that the axis of rotation of the control part 16 coincides with the axis 32 of the rotor chamber.
  • the control part 16 also has an upstanding collar 56 which extends into the interior of the rotor and which has the shape of a polygome with as many sides as there are power units and which engages with its sides in a coupling slot 50 of a power unit, as in FIG Fig. 1 is shown. (In FIG. 1, only one power section is shown because of the five-fold symmetry of the rotor power section arrangement).
  • control part 16 and the power parts are dimensioned and arranged in such a way that the outer ends of the power parts during the rotation of the rotor 12 eccentrically mounted in the rotor chamber are forcibly guided along a cylindrical outer surface 58 of the rotor chamber with a substantially constant close distance will. Furthermore, the inside diameter of the bearing collar 28 is dimensioned so large that the control part 16 can be inserted into the rotor 12 and the coupling slots of the power parts.
  • a sealing arrangement can be used, as is known from DE 28 53 423A1.
  • This known sealing system can also be simplified in that the sealing body no. 1 is omitted and the sealing parts no. 4 are attached laterally to the angle sealing strips no. 2 (see FIG. 3 of DE 28 53 423A1).
  • the frontal sealing of the power parts 14 with respect to the inner wall of the housing takes place by means of two sealing elements 60 and 62, which are designed similarly to the sealing elements in FIG. 3 of DE 28 53 423A1.
  • the sealing elements 60, 62 are pressed apart by a first spring arrangement 64 and pressed against flat end faces 66 and 68 of the base 18 and cover 20, respectively. Furthermore, the sealing elements 60, 62 are pressed radially outward against the outer surface 58 by a second spring arrangement 70.
  • sealing of the flat end faces of the rotor with respect to the housing end faces 66 and 68 takes place by means of sealing strips 72 in the form of an annular sector, which are inserted into a corresponding circular groove in the rotor end faces and each extend between two adjacent sealing elements 60 and 62, respectively .
  • sealing elements 60, 62 and the sealing strips 72 can meet in sealing plates 74 which surround the slots 44 in the region of the rotor 12.
  • the sealing plates can be circular. Such a sealing plate is shown schematically in Fig. 2.
  • the housing 10 further includes a fluid inlet 76 and a fluid outlet 78, di * e, as shown in Fig., From ent speaking perforations 2 shows the housing ring 22 may be be ⁇ . However, the inlet and the outlet can also be formed by corresponding openings in the base 80 and / cover 20, as is shown, for example, in FIG. 20.
  • a work space 79 is formed in each case by two adjacent power parts 14, the outer jacket surface of the rotor and the inner wall of the housing.
  • the rotor 12 is driven in the direction of the arrow 80 via the shaft stub 26.
  • the working space, which is in position 79a, has a relatively small volume because of the eccentricity of the rotor with respect to the rotor chamber. The volume increases with the rotation of the rotor, as a comparison with the working space located in position 79b shows. A fluid to be pumped is thereby sucked through the inlet 76.
  • FIG. 7 is a simplified cross-sectional view of a rotary piston machine, which differs from that according to FIGS. 1 and 2 primarily in that the power part control device is not as in FIGS. 1 and 2
  • OMPI contains a polygonal control body but a connecting rod arrangement.
  • the housing, rotor and rotor bearing can be designed as in the case of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2.
  • five piston-like power parts 114'a to 140e are in corresponding radial bores of the rotor 112 slidably mounted.
  • the sealing arrangement can be designed as explained below; for the sake of simplicity, only one sealing element 162 is indicated for the power part 114c.
  • the power units 114b to 114e are each connected via a connecting rod bearing 182 and a bearing pin 184 to a connecting rod 186 which can be pivoted about the axis of the pin 184, similarly to a conventional reciprocating piston engine.
  • each connecting rod 186 is coupled via a further rotary bearing 188 to a disk 190 which is rotatably mounted on a central bearing pin 154 which, like the bearing pin 54 (FIG. 1), is coaxial with the axis 132 of the rotor chamber 123 is attached to a housing cover (not shown in FIG. 7).
  • the power part 114a is also connected via a bearing 182 with a bearing pin 184 to a connecting rod 186a, but this connecting rod is attached to the disc 190 by a non-pivotable fastening 192, e.g. screwed in, so that the connecting rod 186a serves as a driver for the disc 190 when the rotor 112 rotates and rotates it around the bearing pin 154 in accordance with the rotation of the rotor.
  • a non-pivotable fastening 192 e.g. screwed in
  • Connecting rod arrangement ensures that the end faces of the power parts 114 in close, essentially constant distance along the outer surface 158 of the rotor chamber and the seal arrangement can function properly.
  • the rotor has an opening 194 (corresponding to the inner diameter of the bearing collar 28 in FIG. 2) which is dimensioned so large that the connecting rod arrangement with the disk 190 can be mounted inside the rotor.
  • the connecting rod 186a maintains its fixed radial position when the rotor 112 rotates in the rotor chamber 123, while the other connecting rods carry out oscillating movements due to the eccentricity of the rotor axis on the one hand and the axis of the rotor chamber and the bearing pin 154 on the other hand.
  • the end faces of the power parts are not cylindrically rounded, but are chamfered in a wedge shape.
  • Inlet and outlet for a fluid to be pumped or a driving fluid are not shown in FIG. 7.
  • the rotary piston machine according to FIG. 7, like that according to FIGS. 1 and 2, can be operated as a vacuum pump or as a compressor or, when fed with a pressure fluid, can operate as a hydraulic or pneumatic motor.
  • the described conrod bearing with the disc 190 has in comparison to the known conrod bearings (see for example US 35 37 432 A1 and US 40 61 450 A1) that the conrods do not need to be cranked or forked, so that the machine is flat , is highly resilient and allows large radial power unit strokes.
  • the bearing pin 154 can also be rotatably mounted in an opening of the cover 20 by means of a rotary bearing (not shown), for example a roller bearing, wherein the bearing pin can be fixedly or also rotatably connected to the disk 190.
  • a rotary bearing not shown
  • the bearing pin can be fixedly or also rotatably connected to the disk 190.
  • the rotary machines described above contained a power part control device arranged in the interior of the rotor.
  • a significant simplification can now be achieved in that the relative movement taking place between the power parts and the rotor is controlled outside the rotor, ie the power part control device is located outside the rotor, in particular essentially in the lid and bottom of the housing house.
  • Such an "external" power unit control device can be implemented in a structurally simpler manner than the internal control described above, and the rotor can also be supported on both sides by a simple shaft stub.
  • Another major advantage of external control is that more complex control programs can also be implemented.
  • the power units can perform several stroke cycles with one revolution of the rotor, which is particularly advantageous when the present rotary piston machine is used as an internal combustion engine, since the four work cycles of a four-stroke engine can be realized, for example, with one revolution of the rotor.
  • the external control can in particular be brought about by a control cam arranged in the housing and which can be easily produced.
  • the assembly of a rotary piston machine with external control is also easier than that with an internal control and the external control is also less prone to failure.
  • An exemplary embodiment of a rotary piston machine with external control is explained in more detail below with reference to FIGS. 8 to 14.
  • the rotor 212 is not only supported by a stub shaft in the bottom of the housing, but is rotatably supported by a continuous shaft 226 in the bottom 218 and in the cover 220.
  • the shaft 226 runs in roller bearings 234, 236.
  • the rotor is fastened to the shaft by a wedge 237.
  • the rotor 212 (FIG. 11) contains five radial bores 213, in each of which a power part 214 with a circular cross section is mounted so as to be radially displaceable.
  • the power parts 214 (FIGS. 12 to 14) have at their inner ends a bore 215 which, when the power part is mounted, runs in the axial direction and is located in the vicinity of the inner end of the power part.
  • the bores 215 each receive a control pin 217, the ends 219 of which extend outward through radial slots 221 of the rotor.
  • the control cams 225 are concentric to the lateral surface 258 of the housing and control the displacement of the power parts while the rotor rotates about its eccentric axis 230.
  • the housing is provided with inlet and outlet openings not shown in FIG. 11, similar to the housing of the rotary piston machines according to FIG. 2 and the machine according to FIG 1 and 2.
  • FIG. 15 shows a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 or FIG. 9 of an embodiment of the present rotary piston machine, in which the rotor 312 mounted eccentrically in the rotor chamber 323 contains five power parts 314, which essentially have the shape of flat slides have rectangular cross-section.
  • the flat slides can be provided with cavities in order to reduce the weight.
  • Flat gate valves have the advantage over cylindrical, piston-like power parts that they require less space. 0 With the same cubic capacity, the machine can therefore be made smaller or more power units can be provided than would be possible using piston-type power units, or the machine's output can be increased.
  • the control of the displacement of the power units with respect to the rotor is carried out by control cams, as has been explained with reference to FIG. 8.
  • the end face of the power parts designed as a flat slide valve is sealed off from the lateral surface 358 by sealing elements corresponding to the sealing elements 60 and 62 in FIGS. 1 and 2. Only the sealing element 360 can be seen in FIG. 18.
  • the end faces of the rotor are again sealed off from the inner wall of the housing by sealing strips 372 in the form of annular sectors. Sealing strips 331, which run axially, serve to seal the flat side surfaces 329 of the slide-shaped power parts 314.
  • the sealing strips 372 can have cutouts at their ends, into which the sealing strips 331 engage in order to achieve the best possible seal.
  • the sealing strips are pressed against the flat side surfaces of the power units by corrugated springs.
  • the sealing arrangement essentially corresponds to that of the machine according to FIGS. 8 to 14.
  • the control of the displacement of the power parts with respect to the rotor can be supported or effected by magnetic forces, in particular electromagnetic forces.
  • magnet coil windings 481 which generate a radial magnetic field
  • the power parts 414 are pressed radially outwards against the outer surface 458 by centrifugal forces and / or spring forces and contain permanent magnets which have a pole on the end facing the outer surface 458 with the same sign as the pole generated by the windings 481, so that repulsive forces occur. which guide the end faces of the power units without contact and at a close distance along the outer surface 458.
  • the rotor in this case is made of a non-magnetic material, such as bronze.
  • the magnetic windings in the housing ring 422 can consist of two solenoid coils, the turns of which run in the circumferential direction around the rotor chamber 423 and are connected to one another in such a way that, when excited with a direct current of suitable strength, axially in the middle of the housing ring 422 on the An annular magnetic pole is formed on the inside and outside of the housing ring 422.
  • a series of winding loops with axially extending conductors can also be provided in the housing ring 422, similar to the stator of an electric motor. However, these winding loops are switched such that only north or south poles are formed on the inside of the housing ring 422.
  • the windings in the housing ring 422 can form stator windings of a three-phase motor and can be fed with a suitable alternating current or multiphase current when the machine is operated as a pump or compressor, so that a rotating field is created in the rotor chamber 423.
  • This rotating field is used to drive the rotor, whereby either the rotor and / or the power units interact magnetically with the rotating field and form the rotor of the three-phase motor.
  • a mechanical drive of the rotor can be dispensed with, so that the housing can be made completely closed except for the inlet and outlet.
  • the electromagnetic forces generated in the housing ring 422 can also be used to keep the sealing elements 460 of the power units in contact with the outer surface 458.
  • the power units are controlled by an internal or external control of the type described above with respect to the rotor and are made of non-magnetic material.
  • the springs for pressing the sealing elements against the inner wall of the housing can then be omitted.
  • the sealing elements consist of magnetic material, such as ferrite, or contain one.
  • the power units can then consist of non-magnetic material and inserts, for example similar to the control pin 217 in Fig. 8 from magnetic material, which cooperate with the cam magnet poles.
  • the power parts can also consist of magnetic material and have such a shape, in particular have projections which serve as follower elements for the "magnetic control curve".
  • the rotor of such a machine is made of non-magnetic material.
  • FIG. 21 A cross section of a rotary piston machine with magnetic control cams is shown schematically in FIG. 21.
  • the lid and base contain two coaxial solenoid windings 583 and 585, which are concentric with the rotor chamber 523, between which, with the same polarity, a ring-shaped magnetic pole is created, which acts as a magnetic control curve 525 for magnetic insert bolts 517 of the power parts 514.
  • the insert bolts 517 can be made of soft magnetic material.
  • An advantageous alternative consists in making the insert bolts 517 from permanent magnet material and poling them so that they are held radially between the windings 583, 585 without contact by magnetic repulsive forces.
  • Fig. 17 also two windings of five Stator ⁇ are indicated 587, which are arranged in the housing ring 522 and ange ⁇ existing with the good conductive material such as aluminum or copper rotor 512 form a 'induction motor.
  • the rotor can also contain short-circuit windings or a permanent magnet system in a known manner.
  • the working space stroke ie the change in volume of a working space with one revolution of the rotor
  • the delivery rate can thereby be made variable even at a constant drive speed.
  • the eccentricity of the rotor axis can be changed, for example, as shown in FIG. 18.
  • the shaft end 26 of the rotor is not mounted in a fixed pivot bearing in the housing cover or bottom, but rather is displaceable.
  • a diametrically extending elongated hole 41 is provided in the housing base 18, in which a bearing piece 43 is slidably mounted.
  • the stub shaft 26 of the rotor is rotatably mounted in the bearing piece 43.
  • a threaded block 45 with an internal thread is fastened, into which a threaded spindle 47 engages, which is connected to a drive device 49, e.g. a small electric motor.
  • a drive device 49 e.g. a small electric motor.
  • a similar displacement device is provided there, with Serge being carried on both sides by a mechanical or electrical coupling for synchronous movement of the bearing pieces 43.
  • the rotary piston machine can otherwise be designed as one of the embodiments described above.
  • the rotor axis 30 is concentric with the rotor chamber 23, so that there is no change in volume when the rotor rotates there is a work space between each of two power units.
  • the delivery rate of the rotary piston machine is therefore zero. If the bearing piece 43 is moved in one direction by actuating the drive device 49, the delivery rate per revolution increases Zero from up to a maximum value which corresponds to the maximum possible eccentricity of the rotor in the rotor chamber 23.
  • annular control disk 700 can be used, as shown in axial section in FIG. 19a and in a top view in FIG. 19b is.
  • Each control disk 700 is rotatably supported in an annular groove corresponding to the control cams and has circular-arc-shaped recesses 702 for the storage of the ends 719 of the bearing or control pins 715 of the power units.
  • Fig. 19b only two such recesses are shown to simplify the drawing.
  • the ends 719 of the bearing bolts are supported in the recesses 702 via ball bearings 704 or correspondingly curved sliding pieces 706 in such a way that they have a certain amount of play in the circumferential direction with respect to the control disk 700.
  • the control disk can furthermore have a radial slot 708 into which a driver pin 701 attached to the relevant end face of the rotor 712 of the machine engages.
  • the function of the driver pin can also be taken over by one of the control bolts, which is then mounted immovably in the guide disk in an azimuthal manner.
  • the control disk 700 rotates with the rotor 712, but eccentrically to the latter, the radial movement of the power units being controlled by the control bolts mounted in the recesses 702.
  • control bolts (possibly with the exception of the control bolt serving as a driver) perform a certain pendulum movement about their azium-central (seen in the circumferential direction) central position when the control disc 700 rotates due to the eccentricity between the rotor 712 and the control disc 700, which is made possible by the correspondingly shaped recesses 702. / "STTRI "
  • control disk has a continuous annular groove 702 '(the cross section of the control disk is then approximately U-shaped).
  • the control bolts 719 are mounted in the annular groove 702 * via sliding pieces 702 (or ball bearings 704).
  • a control pin is extended and engages in a corresponding hole in the bottom of the ring groove 702 * so that it acts as a driver.
  • control disks 700 By using control disks 700, the stress and thus the wear on the power unit control are considerably reduced.
  • a machine with more than one compression and / or expansion space can be realized by a non-circular design of the control curve and by a corresponding design of the rotor chamber cross-section, and when the machine is used as an internal combustion engine, the ratio of intake space to work or expansion space enlarge so that the hot combustion gases can relax further than was previously possible, possibly up to almost 1 bar, which improves the efficiency accordingly.
  • a machine of this type is shown in Figure 20, which shows a substantially simplified cross-sectional view of the housing.
  • the rotary machine also contains a rotor 712, which is only shown schematically in FIG. 21 and which, for example, as can be seen from FIG.
  • the cross section of the lateral surface 758 of the annular housing part 722 no longer has the shape of a circle like the circumference of the rotor 712, but is approximately egg-shaped.
  • the rotation chamber has approximately the shape of a straight elliptical cylinder. This shape is produced by two diametrically opposite bulges 751, 753 which are approximately crescent in cross section and which are preferably of different sizes. Correspondingly shaped control curves are located in the bottom and cover of the housing, of which a control curve 725 is shown in FIG. The lid and / or the bottom of the device
  • 1 housing are also provided with a twist-shaped inlet slot 776 and a twist-shaped outlet slot 778, which are located on the
  • the circular disk-shaped rotor 712 shown in perspective or in cross section in FIGS. 21 and 22 contains
  • the axis 130 of the rotor is located in the middle of the rotor chamber.
  • the power units are slidably mounted in corresponding bores 727 of the rotor.
  • the sealing arrangement for the power units and the rotor is. not shown in detail, it can be in a known per se
  • the power units 714 are pushed through by control bolts 717, the ends of which are guided in the control cams 725, as has been explained with reference to FIG. 8. 25th
  • the rotor 712 is provided with a combustion chamber 755 in its cylindrical side surface 712a between two power units in each case.
  • a combustion chamber 755 in its cylindrical side surface 712a between two power units in each case.
  • two axially offset grooves 761 extend ' ⁇ "•' to the
  • the combustion chambers 755 are preferably approximately hemispherical, as can be seen from the cross section in FIG. 22.
  • Each combustion chamber oc J 755 can be provided with a spark plug 757, which sits in an oblique bore and is connected to an associated distributor contact.
  • the distributor contacts are located on one flat end face of the rotor 712 and cooperate in a manner known per se with a counter-contact, not shown, which is located on the inside of the housing cover and is connected to an ignition coil.
  • the five power units 714 are only symbolized in FIG. 20 by their dash-dotted center planes intersecting the rotor axis 730.
  • the rotor should turn clockwise.
  • a work space 779, to which a combustion chamber 755 belongs, is formed between two power parts.
  • a work space also includes the azimuthal (in the circumferential direction) depressions 761, which extend from the combustion chamber to the bores 727 containing the power parts. If two power units are in positions I and II, the working space enclosed between them has a minimum volume corresponding to the top dead center in a piston engine. If the rotor continues to rotate clockwise, the front power section in the direction of rotation begins to enter the gusset-shaped bulge 752 and runs through the inlet slot 776; the intake stroke begins.
  • the bulge 752 which goes into the volume of the suction space is selected to be smaller than the volume of the bulge 751, which goes into the volume of the expansion or working space, a very extensive expansion, for example up to about atmospheric pressure, can be achieved, which one has a high degree of efficiency, since the combustion gases can be expanded to a very large extent.
  • spark plugs 757 provided in each combustion chamber 755 of the rotor can be replaced by a single spark plug 757 *, which is located in the conversion of the housing and is arranged such that it communicates with the working space containing the compressed gas.
  • the rotary machine according to FIGS. 20 to 22 can of course also be operated as a diesel engine, with the spark plugs 757 or 757 'then being replaced by glow plugs. It is also possible to work with direct injection of the fuel, which is particularly advantageous in the case of an engine operating on the diesel principle.
  • an injection nozzle 789 can open into each combustion chamber, in particular into each combustion chamber 755, which is supplied with fuel by an injection pump via a suitable line and distributor system * for example via a hollow shaft 726, which has a radial bore 791, which performs the distributor function for the fuel when the rotor rotates about the substantially fixed hollow shaft.
  • a single injector 789 'disposed in the housing ring 722 can also be used.
  • the combustion chambers 755 can also be provided both with a spark plug 757 and with an injection nozzle 789, as is shown schematically in the lower left in FIG. 22.
  • the inlet slot 776 is of course equipped with a carburetor or a Intake manifold injector connected.
  • the fuel can also be burned in an external combustion chamber 771, which supplies compressed gas independently of the engine.
  • the combustion chambers 755 are then omitted and two further slots 767, 769 are provided which are connected to the inlet and outlet of the outer combustion chamber 771.
  • the rotary machine then sucks in air through the inlet slot 776, which air is conveyed through the slot 767 into the external combustion chamber 711, which is only shown schematically.
  • the external combustion chamber 771 is also supplied with fuel via an inlet K.
  • the combustion gases generated in the outer combustion chamber 771 are fed to the slot 769 serving as the inlet slot and expand in the working space passing through the gusset 751 until they can flow out through the outlet slot 778.
  • the connecting lines between the slots 767, 769 and the outer combustion chamber 771 can contain valves 775, 777 in order to be able to reliably control the inflow and outflow of gas into and from the outer combustion chamber 771.
  • the valves can generally consist of simple check valves or can be controlled in the usual way.
  • a pressure medium source for example, there is a steam generator, a compressed air or pressure oil source and the like. Available that none of the respective rotary machine itself supported or compressed combustion air compels be ⁇ of "the machine acc. Fig. Operated 20 so may that In each case, two working chambers work simultaneously in the working ( expansion) cycle or in the exhaust cycle, in which case pressure medium is then fed to both the slot 776 and the slot 769.
  • the rotor can also contain more or less than five power parts. An odd number of line parts, for example five, is generally preferable to an even number, since the work cycles are then better offset from one another and the result is a more uniform run than with an even number of power parts.
  • the machine can be driven or driven, as described, also in an electromagnetic manner, by using the rotor as an armature or short-circuit rotor and the housing as a stator of a rotating electrical machine are trained. This is particularly useful when using the present machine as a pump for aggressive or dangerous fluids.
  • the stator winding can also be arranged in the bottom and cover of the housing and the rotor is then designed in the manner of a disc rotor.
  • the present rotary piston machine is designed as a working machine, all or part of the work generated can be taken from it by an integrated electromagnetic generator which can be designed similarly to the above-mentioned electromotive drive machines.
  • a rotary piston machine of the type shown in FIG. 20 with two (or more) bulges 751, 752 of different sizes can also be used advantageously for multi-stage processes.
  • a compressive pressure medium e.g. steam
  • an external pressure medium source can be released in two stages under workload.
  • the pressure medium is fed in through the inlet 776 and partially relaxed in the smaller chamber 752.
  • the machine according to FIG. 20 can also be operated as a two-stage compressor.
  • the fluid to be compressed is fed to the opening 769.
  • the first compression stage takes place in the larger chamber or bulge 751.
  • the pre-compressed pressure medium exits from opening 778 and is fed to opening 776, whereupon it is subjected to a second compression stage in the smaller chamber or bulge .752.
  • the two-stage compressed pressure medium then emerges from the opening 767.
  • a rotary piston machine of the type explained with reference to FIGS. 20 to 22 can of course also have more than two bulges corresponding to bulges 751 and 752, which can be of the same or different sizes, so that even more work cycles or expansion or compression stages available.

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Abstract

In a rotary piston machine with a casing (22) wherein there is mounted a substantially circular rotor (12) containing a plurality of sealed pistons or sliding parts (14) guided between the rotor and the casing, the guiding of the sliding parts is effected by a guiding device arranged inside the rotor with a guiding element (16) of a polygonal shape or with rods, or by a guiding device located substantially outside the rotor, with guiding cams on the cover and the bottom of the casing, which are coupled with the sliding parts in the rotor. The rotor may have in its cylindrical wall a combustion chamber between at least one pair of neighbouring sliding parts. The casing may have one or a plurality of crescent-shaped curvatures which are used as suction or explosion chamber. The device driving - or driven by - the machine may operate in an electromagnetic mode, the rotor forming the armature and the casing forming the stator of a rotating electric machine. This is particularly the case when using the present machine as a pump for toxic or dangerous liquids. The winding of the stator may also be arranged in the cover and the bottom of the center and the rotor is then formed in this embodiment with a flat air-gap.

Description

Rotationskolbenmaschine Rotary piston machine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationskolben- maschine mit a) einem Gehäuse, das eine Rotorkammer bildet, welche durch eine Gehäuseinnenwand begrenzt ist, b) einem in der Rotorkammer um eine Achse drehbar gela¬ gerten Rotor, c) kolben- oder schieberartigen Leistungsteilen, die im Rotor radial verschiebbar gelagert sind, d) einer Abdichtanordnung zum gleitenden Abdichten der Leistungsteile, des Rotors und der Rotorkammer in bezug aufeinander und e) einer Leistungsteil-Steuervorri'chtung, die bei einer Drehung des Rotors in der Rotorkammer eine zwangsweise Verschiebung der Leistungsteile bezüglich des Rotors bewirkt.The present invention relates to a rotary piston machine with a) a housing which forms a rotor chamber which is delimited by an inner wall of the housing, b) a rotor which is rotatably mounted about an axis in the rotor chamber, c) piston-like or slide-like power parts which are mounted radially displaceably in the rotor, d) a sealing arrangement for the sliding sealing of the power parts, the rotor and the rotor chamber with respect to one another and e) a power part control device which, when the rotor in the rotor chamber rotates, results in a forced displacement of the power parts of the rotor.
Eine solche Rotationskolbenmaschine ist aus DE 27 28 165C3 und EP 0007535A1 bekannt. Bei diesen bekannten Rotations- kolbenmaschinen enthält der Rotor ein einziges, den Rotor diametral durchsetzendes Leistungsteil, dessen entgegen¬ gesetzte Enden einer zylindrischen Mantelfläche der Ge- häuseinnenwand gegenüberliegend und bezüglich.dieser durch die Abdichtanordnung abgedichtet sind. Der Rotor ist exzentrisch in der Rotorkammer gelagert und die Lei¬ stungsteil-Steuervorrichtung enthält einen bezüglich der Rotorkammer im wesentlichen konzentrischen Führungszapfen, der in eine Führungsnut des Leistungsteils eingreift.Such a rotary piston machine is known from DE 27 28 165C3 and EP 0007535A1. In these known rotary piston machines, the rotor contains a single one, the rotor diametrically penetrating power section, the opposite ends of which are opposite a cylindrical outer surface of the housing inner wall and are sealed with respect to this by the sealing arrangement. The rotor is mounted eccentrically in the rotor chamber and the power part control device contains a guide pin which is essentially concentric with respect to the rotor chamber and which engages in a guide groove of the power part.
Aus DE 28 53 423A1 ist eine Abdichtung zwischen drei re¬ lati zueinander beweglichen Körpern bekannt, die in der beschriebenen oder in abgewandelter Form mit Vorteil bei den vorliegenden Rotationskolbenmaschinen verwendet werden kann.DE 28 53 423A1 discloses a seal between three bodies which are movable relative to one another and which, in the described or in a modified form, can advantageously be used in the present rotary piston machines.
Nachteilig an den bekannten Rotationskolbenmaschinen ist, daß sie pro Umdrehung des Rotors nur jeweils einen ein- zigen Kompressions- und Expansions-Prozess auszuführen vermögen. Dies hat nicht nur relativ hohe Leistungsge¬ wichte, sondern auch einen nicht übermäßig gleichmäßigen Lauf der Maschine zur Folge. Diesem Mangel kann . durch Erhöhung der Anzahl der Leistungsteile pro Rotor begegnet werden, die bekannte Vorrichtung zur zwangs¬ mäßigen oder positiven Steuerung der Leistungs¬ teile nicht mehr verwenden. Auch in anderer Hinsicht sind die bekannten Rotatiαnskolbenmaschinen noch verbe≤se- rungsfähig, wie im folgenden noch erläutert werden wird.A disadvantage of the known rotary piston machines is that they are only able to carry out a single compression and expansion process per revolution of the rotor. This not only results in relatively high power to weight ratios, but also does not result in the machine running excessively smoothly. This lack can. can be countered by increasing the number of power parts per rotor, no longer use the known device for positive or positive control of the power parts. The known rotary piston machines can also be improved in other respects, as will be explained in the following.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrun¬ de, Rotationskolbenmaschinen der eingangs genannten Art vorteilhaft weiterzubilden. Insbesondere sollen Rotations- kolbenmaschinen mit drei oder mehr, insbesondere fünf Leistungsteilen angegeben werden, deren radiale Hubbewe- ' gungen bezüglich des Rotors durch eine neuartige Steuervorrichtung zwangsweise (also nicht durch Federn, die die Leistungsteile nach außen drücken) so gesteuert werden, daß eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist und daß spezielle Arten von Arbeitszyklen durchge¬ führt werden können.The present invention is therefore based on the object of advantageously developing rotary piston machines of the type mentioned at the outset. In particular, rotation to piston engines with three or more, more preferably five power units are given, the radial Hubbewe- ' gations with respect to the rotor by a new type of control device (that is, not by springs that push the power parts outwards) are controlled in such a way that a perfect seal is guaranteed and that special types of working cycles can be carried out.
Bei den vorliegenden Rotationskolbenmaschinen enthält der Rotor eine vorgegebene, vorzugsweise ungerade Anzahl von radial verschiebbaren Leistungsteilen. Die vorge¬ gebene Anzahl ist größer als 2, ein bevorzugter Wert ist fünf..In the case of the present rotary piston machines, the rotor contains a predetermined, preferably odd number of radially displaceable power parts. The specified number is greater than 2, a preferred value is five.
Bei der Drehung des Rotors in der Rotorkammer wird jedes Leistungsteil durch die Steuervorrichtung zwangsweise und positiv bezüglich des Rotors verschoben.When the rotor rotates in the rotor chamber, each power part is forcibly and positively shifted with respect to the rotor by the control device.
Bei einem ersten Typ der vorliegenden Rotationskolbenma- schinen befindet sich die Steuervorrichtung ähnlich wie im bekannten Falle innerhalb des Rotors. Sie kann in diesem Falle einen polygonförmigen Steuerkörper enthal¬ ten, dessen Seitenzahl gleich der Anzahl der Leistungs¬ teile ist. Die Leistungsteile sind mit ihrem der Gehäuse- innenwand abgewandten Ende jeweils mit einer Seite des polygonförmigen Steuerkörpers gekoppelt, der in der Mitte der Rotorkammer drehbar gelagert ist.In a first type of the present rotary piston machine, the control device is located inside the rotor, similar to the known case. In this case it can contain a polygonal control body, the number of pages of which is equal to the number of power parts. With their end facing away from the inner wall of the housing, the power units are each coupled to one side of the polygonal control body, which is rotatably mounted in the center of the rotor chamber.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Leistungsteile über eine Pleuelanordnung mit einer in der Mitte der Rotorkammer drehbar gelagerten Scheibe ge¬ koppelt.In another embodiment of the invention, the power units are coupled via a connecting rod assembly having a rotatably mounted in the center of the disk rotor chamber ge ¬.
Bei einem bevorzugten, anderen Typ der vorliegenden Ro¬ tationskolbenmaschine befindet sich die Steuervorrich- tung außerhalb des Rotors. Die Steuervorrichtung arbeitetIn a preferred, different type of the present rotary piston machine, the control device is located outside the rotor. The control device works
OMPI auf dem Prinzip einer Steuerkurve und kann dann in einem Deckel und in einem Boden des Gehäuses jeweils eine nut- artige Steuerkurve enthalten, in die achsparallele Lager¬ bolzen eingreifen, die die Leistungsteile quer durch¬ setzen. Die Steuerfunktion kann jedoch auch durch ein Mag¬ netsystem in entsprechender Weise realisiert werden.OMPI based on the principle of a control cam and can then each contain a groove-like control cam in a cover and in a bottom of the housing, into which axially parallel bearing bolts engage, which penetrate the power units transversely. However, the control function can also be implemented in a corresponding manner by a magnetic system.
Rotationskolbenmaschinen der vorliegenden Art können so¬ wohl als Fluidpumpe als auch als fluidbetriebener Motor Verwendung finden. Im letzteren Falle werden besondere Vorteile dadurch erreicht, daß im Rotor zwischen jeweils zwei benachbarten Leistungsteilen eine Brennkammer vor- gesehen wird.Rotary piston machines of the present type can be used both as a fluid pump and as a fluid-operated motor. In the latter case, particular advantages are achieved in that a combustion chamber is provided in the rotor between two adjacent power units.
Spezielle Ausgestaltungen der mit "Aussensteuerung" arbei¬ tenden Rotationskolbenmaschinen der vorliegenden Art zeich¬ nen sich durch besonders geringen Verschleiß aus.Special configurations of the rotary piston machines of the present type working with "external control" are distinguished by particularly low wear.
Ausführungsformen der vorliegenden Rotationskolbenmaschine, bei denen die Rotorkammer einen nichtkreisförmigen Quer¬ schnitt aufweist, ergeben bei Verwendung als Innenbrenn- kraftmaschine besonders hohe Wirkungsgrade. Die nichtkreis¬ förmige Ausbildung der Rotorkammer ermöglicht nämlich bei einer als Viertakt-Verbrennungsmotor arbeitenden Rotations¬ maschine den Expansionsraum größer- zu wählen als den Kom¬ pressionsraum, so daß eine sehr hohe Brennstoffausnutzung erreicht werden kann.Embodiments of the present rotary piston machine, in which the rotor chamber has a non-circular cross section, result in particularly high efficiencies when used as an internal combustion engine. The non-circular design of the rotor chamber enables the expansion space to be chosen larger than the compression space in a rotary machine operating as a four-stroke internal combustion engine, so that very high fuel utilization can be achieved.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, da¬ bei werden auch noch weitere Merkmale und Vorteile der Er¬ findung zur Sprache kommen.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings, and further features and advantages of the invention will also be discussed.
Es zeigen: 1 Fig. 1 einen Längsschnitt einer Rotationskolbenmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;Show it: 1 shows a longitudinal section of a rotary piston machine according to a first embodiment of the invention;
Fig. 2 einen Querschnitt in einer Ebene II-II der Fig. 1;Fig. 2 shows a cross section in a plane II-II of Fig. 1;
55
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Kupplungs- oder Steuerteil der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2;3 shows a plan view of a clutch or control part of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2;
'Fig. 4 eine Seitenansicht des Steuerteiles gemäß Fig. 3;'Fig. 4 shows a side view of the control part according to FIG. 3;
1010th
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Leistungsteiles der Rota¬ tionskolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2;5 shows a side view of a power unit of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2;
Fig. 6 eine in Richtung von Pfeilen VI-Vl' gesehene An- 15 sieht des Leistungsteiles gemäß Fig. 5; 6 shows a view of the power section according to FIG. 5 seen in the direction of arrows VI-VI ' ;
Fig. 7 eine scheiratische Darstellung einer Rotationskol¬ benmaschine geir.äß einer zweiten Ausführungsform der Er¬ findung; 207 shows a diagrammatic representation of a rotary piston machine according to a second embodiment of the invention; 20th
Fig. 8 einen Axialschnitt einer bevorzugten, dritten Ausführungsform einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung;8 shows an axial section of a preferred, third embodiment of a rotary piston machine according to the invention;
2*5 Fig. 9 einen vereinfachten Querschnitt in einer Ebene IX-IX der Fig. 8, wobei der Rotor in der rechten Hälfte der Zeichnung in Draufsicht (nicht 'geschnitten) darge¬ stellt ist;2 * 5 FIG. 9 shows a simplified cross section in a plane IX-IX of FIG. 8, the rotor in the right half of the drawing being shown in a top view (not ' cut);
Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Gehäusedeckel der Ro¬ tationskolbenmaschine gemäß Fig. 8 gesehen in Richtung von Pfeilen X-X;10 shows a plan view of a housing cover of the rotary piston machine according to FIG. 8 seen in the direction of arrows X-X;
Fig. 11 eine Draufsicht auf den Rotor der Rotationskolben-11 is a plan view of the rotor of the rotary piston
35 maschine gemäß Fiσ. 8; ] Fig. 12, 13 und 14 ein Längsschnitt, eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Leistungsteil für die Rotati¬ onskolbenmaschine gemäß Fig. 8 und 9;35 machine according to Fiσ. 8th; 12, 13 and 14 show a longitudinal section, a side view and a top view of a power unit for the rotary piston machine according to FIGS. 8 and 9;
5 Fig. 15 eine Fig. 9 entsprechende Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Rotationskolbenmaschine mit als Flachschieber ausgebildeten Leistungsteilen;FIG. 15 shows a sectional view corresponding to FIG. 9 of an embodiment of the present rotary piston machine with power parts designed as a flat slide valve;
Fig. 16 einen Querschnitt durch eine Rotationskolbenma- jQ schine gemäß der Erfindung mit einer abgewandelten Gehäu¬ sekonstruktion, die eine Magnetanordnung enthält;FIG. 16 is a cross section through a Rotationskolbenma- jQ the invention machine in accordance with a modified Gehäu¬ sekonstruktion that includes a magnet assembly;
Fig. 17 eine scheraatische Querschnittsansicht einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung; bei der 15 die Leistungsteile magnetisch gesteuert werden;Fig. 17 is a schematic cross-sectional view of a rotary piston machine according to the invention; in which 15 the power units are controlled magnetically;
Fig. 18 eine Draufsicht auf eine Rotationskolbenmaschine mit einer Vorrichtung, die bei Verwendung der Maschine als Pumpe ode'r Verdichter eine Steuerung der Förderleistung 20 hei konstanter Antriebsdrehzahl ermöglicht;FIG. 18 is a plan view of a rotary piston machine with a device which enables the use of the machine as a pump ode 'r compressor to control the flow rate is 20 hei constant drive speed;
Fig. 19a einen Axialschnitt einer Steuerscheibe für eine Rotationskolbenmaschine der in Fig. 8 dargestellten Art;19a shows an axial section of a control disk for a rotary piston machine of the type shown in FIG. 8;
2525th
Fig. 19b eine Draufsicht auf einen Gehäusedeckel einer Rotationskolbenmaschine mit einer in diesem gelagerten Steuerscheibe gemäß Fig. 19a;FIG. 19b shows a top view of a housing cover of a rotary piston machine with a control disk mounted therein in accordance with FIG. 19a;
30 Fig. 20 eine schematische Querschnittsansicht eines30 is a schematic cross-sectional view of a
Gehäuses einer Rotationskolbenmaschine, deren Rotorkammer einen nichtkreisförmigen Querschnitt hat;Housing of a rotary piston machine, the rotor chamber of which has a non-circular cross section;
35 Fig. 21 eine perspektivische Darstellung eines Rotors für die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 20, wobei nur der Bereich einer einzigen Arbeitskammer genauer dargestellt ist;35 21 shows a perspective illustration of a rotor for the rotary piston machine according to FIG. 20, only the region of a single working chamber being shown in more detail;
Fig. 22 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines abgewandelten Rotors für die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 20, wobei die obere und die untere Hälfte zwei verschiedenen Varianten entsprechen.22 is a simplified cross-sectional view of a modified rotor for the rotary piston machine according to FIG. 20, the upper and lower halves corresponding to two different variants.
Gleiche oder entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen sind mit Bezugszeichen bezeichnet, die in der Einer- und Zehnerstelle übereinstimmen. Auf eine erneute Erwähnung oder Beschreibung solcher Teile kann daher im allgemeinen verzichtet werden, nachdem sie einmal erläutert worden sind. The same or corresponding parts of the different embodiments are denoted by reference numerals which correspond in the one and tens positions. It is therefore generally not necessary to mention or describe such parts again once they have been explained.
Die in Figuren 1 und 2 als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Rotationskolbenmaschine. besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 10, einem Rotor 12, in dem Leistungsteile 14 radial verschiebbar gelagert sind, und einem Kupplungs- oder Steuerteil 16.The rotary piston machine shown in Figures 1 and 2 as the first embodiment of the invention. consists essentially of a housing 10, a rotor 12, in which power parts 14 are mounted so as to be radially displaceable, and a clutch or control part 16.
Das Gehäuse 10 besteht aus einem Boden 18, einem Deckel 20 und einem ringförmigen Gehäuseteil 22, das im folgenden kurz als "Gehäusering" bezeichnet werden soll. Diese drei Teile werden durch schematisch angedeutete Schraubenbolzen 24 zusammengehalten.The housing 10 consists of a bottom 18, a cover 20 and an annular housing part 22, which will be referred to as "housing ring" in the following. These three parts are held together by schematically indicated screw bolts 24.
Die Innenwand des Gehäuses bildet eine Rotorkammer23,die bei der Maschine gemäß Fig. 1 und 2 die Form eines geraden Kreiszylinders hat.The inner wall of the housing forms a rotor chamber 23, which has the shape of a straight circular cylinder in the machine according to FIGS. 1 and 2.
Der Rotor 12, der im wesentlichen die Form einer Kreis¬ scheibe hat, weist an seiner einen Stirnseite einen Wel- lenεtummel 26 und an der anderen Stirnseite einen Lager¬ bund 28 auf, mit denen er um eine Rotorachse 30 drehbar gelagert ist, die bezüglich einer Mittelachse 32 der Rotor- kammer 23 exzentrisch ist. Zur Lagerung dienen beispiels¬ weise zwei Wälzlager 34, 36, von denen sich das Wälzla¬ ger 34 in einer Durchbrechung des Bodens 18 befindet, durch die Wellenstummel 26 nach außen geführt ist, wäh¬ rend das andere auf einem Lagerzapfen 38 sitzt, der durch eine Ringnut 40 im Gehäusedeckel 20 gebildet ist.The rotor 12, which has essentially the shape of a circular disk, has a shaft end 26 on one end face and a bearing collar 28 on the other end face, with which it is rotatably mounted about a rotor axis 30, which a central axis 32 of the rotor chamber 23 is eccentric. For example, two roller bearings 34, 36 are used for storage, of which the roller bearing 34 is located in an opening in the base 18, through which the stub shaft 26 is guided to the outside, while the other is seated on a journal 38 which passes through an annular groove 40 is formed in the housing cover 20.
Wie Fig. 2 zeigt, sind im Rotor 12 fünf Leistungsteile 14 mit gleichen Winkelabständen von jeweils 72° angeordnet. Die Leistungsteile haben einen im wesentlichen kreisförmi- gen Querschnitt und sind in entsprechenden radialen Boh¬ rungen des Rotors radial verschiebbar gelagert sowie be¬ züglich dieser Bohrungen durch nichtdargestellte konven- tionelle Kolbenringe abgedichtet, die in Kolbenring¬ nuten 33 (Fig. 5 und 6) eingesetzt sind. An ihren nach außen gerichteten Enden weisen die Leistungs¬ teile jeweils, in -Achsrichtung des Rotors gesehen (Fig. 6) eine zylindrische Abrundung 42 und einen zur Aufnahme von Dichtungselementen dienenden Schlitz 44 auf (Fig. 6). Am anderen, inneren Ende 46 verjüngen sich die Leistungs¬ teile in Achsrichtung gesehen (Fig. 6) keilförmig und bilden dort einen in Achsrichtung etwas verkürzten hakenförmigen Ansatz 48 sowie einen Kupplungsschlitz 50.As shown in FIG. 2, five power units 14 are arranged in rotor 12 at equal angular intervals of 72 ° each. The power units have an essentially circular cross-section and are radially displaceably mounted in corresponding radial bores of the rotor and, with respect to these bores, are provided by conventional means (not shown). tional piston rings sealed, which are inserted in piston ring grooves 33 (FIGS. 5 and 6). At their outwardly directed ends, the power parts each have a cylindrical rounding 42 and a slot 44 (FIG. 6) for receiving sealing elements, as seen in the axial direction of the rotor (FIG. 6). At the other, inner end 46, the power parts taper in a wedge shape as seen in the axial direction (FIG. 6), where they form a hook-shaped extension 48, which is somewhat shortened in the axial direction, and a coupling slot 50.
Das in Fig. 3 und 4 genauer dargestellte Steuerteil 16 weist eine Lagerbuchse 52 auf, mit der es auf einem Lager- zapfen 54 drehbar gelagert ist. Der Lagerzapfen 54 ist am Gehäusedeckel 20 derart angebracht, daß die Drehachse des Steuerteils 16 mit der Achse 32 der Rotorkammer zusammen¬ fällt. Das Steuerteil 16 weist ferner einen in das Innere des Rotors hineinreichenden, hochstehenden Bund 56 auf, der die Form eines Polygoms mit ebensovielen Seiten, wie Leistungsteile vorhanden sind, hat und mit seinen Seiten jeweils in einen Kupplungsschlitz 50 eines Leistungstei¬ les eingreift, wie in Fig. 1 dargestellt ist. (In Fig. 1 ist wegen der fünfzähligen Symmetrie der Rotor-Leistungs- teil-Anordnung nur ein Leistungsteil dargestellt) .The control part 16 shown in more detail in FIGS. 3 and 4 has a bearing bush 52 with which it is rotatably mounted on a bearing journal 54. The bearing pin 54 is attached to the housing cover 20 such that the axis of rotation of the control part 16 coincides with the axis 32 of the rotor chamber. The control part 16 also has an upstanding collar 56 which extends into the interior of the rotor and which has the shape of a polygome with as many sides as there are power units and which engages with its sides in a coupling slot 50 of a power unit, as in FIG Fig. 1 is shown. (In FIG. 1, only one power section is shown because of the five-fold symmetry of the rotor power section arrangement).
Der Steuerteil 16 und die Leistungsteile sind so bemessen und angeordnet, daß die äußeren Enden der Leistungsteile bei der Drehung des in der Rotorkammer exzentrisch gela- gerten Rotors 12 zwangsweise mit im wesentlichen gleich¬ bleibendem nahem Abstand an einer zylindrischen Mantel¬ fläche 58 der Rotorkammer entlanggeführt werden. Ferner ist der Innendurchmesser des Lagerbundes 28 so groß be¬ messen, daß der Steuerteil 16 in den Rotor 12 sowie die Kupplungsschlitze der Leistungsteile eingeführt werden kann.The control part 16 and the power parts are dimensioned and arranged in such a way that the outer ends of the power parts during the rotation of the rotor 12 eccentrically mounted in the rotor chamber are forcibly guided along a cylindrical outer surface 58 of the rotor chamber with a substantially constant close distance will. Furthermore, the inside diameter of the bearing collar 28 is dimensioned so large that the control part 16 can be inserted into the rotor 12 and the coupling slots of the power parts.
-t OMPI Für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der beschriebenen Rotationskolbenmaschine ist eine einwandfreie Abdichtung der Rotorkammer begrenzenden Gehäuseinnenwand, des Rotors und der Leistungsteile in bezug aufeinander erforderlich. Hierzu kann eine Dichtungsanordnung verwendet werden, wie sie aus DE 28 53 423A1 bekannt ist. Dieses bekannte Dicht- system läßt sich außerdem dadurch vereinfachen, daß man den Dichtkörper Nr. 1 wegläßt und die Dichtteile Nr. 4 seitlich an den Winkeldichtleisten Nr. 2 ansetzen läßt (siehe Fig. 3 der DE 28 53 423A1) .-t OMPI In order for the rotary piston machine described to function properly, it is necessary to properly seal the inner wall of the housing delimiting the rotor chamber, the rotor and the power units in relation to one another. For this purpose, a sealing arrangement can be used, as is known from DE 28 53 423A1. This known sealing system can also be simplified in that the sealing body no. 1 is omitted and the sealing parts no. 4 are attached laterally to the angle sealing strips no. 2 (see FIG. 3 of DE 28 53 423A1).
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Rotations¬ kolbenmaschine erfolgt die stirnseitige Abdichtung der Leistungsteile 14 bezüglich der Gehäuseinnenwand durch zwei Dichtungselemente 60 und 62, die ähnlich wie die Dichtungselemente in Figur 3 der DE 28 53 423A1 ausge- bildet sind. Die Dichtungselemente 60, 62 werden durch eine erste Federanordnung 64 auseinander und gegen ebene Stirnflächen 66 bzw. 68 des Bodens 18 bzw. Deckels 20 ge¬ drückt. Ferner werden die Dichtungselemente 60, 62 durch eine zweite Federanordnung 70 radial nach außen gegen die Mantelfläche 58 gedrückt. Die Abdichtung der ebenen Stirn¬ flächen des Rotors bezüglich der Gehäuse-Stirnflächen 66 und 68 erfolgt durch kreisringsektorförmige Dichtungs¬ streifen 72, die in eine entsprechende kreisförmige Nut in den Rotorstirnflächen eingelegt sind und sich je- weils zwischen zwei benachbarten Dichtungselementen 60 bzw. 62 erstrecken.In the rotary piston machine shown in FIGS. 1 and 2, the frontal sealing of the power parts 14 with respect to the inner wall of the housing takes place by means of two sealing elements 60 and 62, which are designed similarly to the sealing elements in FIG. 3 of DE 28 53 423A1. The sealing elements 60, 62 are pressed apart by a first spring arrangement 64 and pressed against flat end faces 66 and 68 of the base 18 and cover 20, respectively. Furthermore, the sealing elements 60, 62 are pressed radially outward against the outer surface 58 by a second spring arrangement 70. The sealing of the flat end faces of the rotor with respect to the housing end faces 66 and 68 takes place by means of sealing strips 72 in the form of an annular sector, which are inserted into a corresponding circular groove in the rotor end faces and each extend between two adjacent sealing elements 60 and 62, respectively .
Die Dichtungselemente 60, 62 und die Dichtungsstreifen 72 können in Dichtungsplatten 74 zusammentreffen, die im Be- reich des Rotors 12 die Schlitze 44 umgeben. Die Dicht- platten können kreisförmig ausgebildet sein. Eine solche Dichtplatte ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.The sealing elements 60, 62 and the sealing strips 72 can meet in sealing plates 74 which surround the slots 44 in the region of the rotor 12. The sealing plates can be circular. Such a sealing plate is shown schematically in Fig. 2.
Das Gehäuse 10 weist ferner einen Fluideinlaß 76 sowie einen Fluidauslaß 78 auf, di*e, wie Fig. 2 zeigt, aus ent¬ sprechenden Durchbrechungen des Gehäuseringes 22 be¬ stehen können. Der Einlaß und der Auslaß können jedoch auch durch entsprechende Durchbrechungen im Boden 80 und/ Deckel 20 gebildet werden, wie es beispielsweise in Fig. 20 dargestellt ist.The housing 10 further includes a fluid inlet 76 and a fluid outlet 78, di * e, as shown in Fig., From ent speaking perforations 2 shows the housing ring 22 may be be¬. However, the inlet and the outlet can also be formed by corresponding openings in the base 80 and / cover 20, as is shown, for example, in FIG. 20.
Durch zwei benachbarte Leistungsteile 14, die äußere Man¬ telfläche des Rotors und die Gehäuseinnenwand wird jeweils ein Arbeitsraum 79 gebildet. Bei Verwendung der Rotations¬ kolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2 als Pumpe oder Verdich- ter wird der Rotor 12 über den Wellenstummel 26 in Rich¬ tung des Pfeiles 80 angetrieben. Der Arbeitsraum, der sich in der Position 79a befindet, hat wegen der Exzen¬ trizität des Rotors bezüglich der Rotorkammer ein relativ kleines Volumen. Das Volumen vergrößert sich bei der Drehung des Rotors, wie ein Vergleich mit dem sich in der Position 79b befindlichen Arbeitsraum zeigt. Ein zu förderndes Fluid wird dadurch durch den Einlaß 76 an¬ gesaugt. In der Position 79c hat der Arbeitsraum sein größtes Volumen erreicht und das in ihm enthaltene Fluid wird bei der Weiterdrehung des Rotors durch den Auslaß 78 ausgestoßen, während sich der Arbeitsraum wieder ver¬ kleinert, wie die Positionen 79d μnd 79e zeigen. Die Ar¬ beitsteile 14 führen bei der Drehung des Rotors 12 Bewe¬ gungen sowohl in einer radialen als auch in einer tan- gentialen Ebene bezüglich des Gehäuses aus.A work space 79 is formed in each case by two adjacent power parts 14, the outer jacket surface of the rotor and the inner wall of the housing. When using the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2 as a pump or compressor, the rotor 12 is driven in the direction of the arrow 80 via the shaft stub 26. The working space, which is in position 79a, has a relatively small volume because of the eccentricity of the rotor with respect to the rotor chamber. The volume increases with the rotation of the rotor, as a comparison with the working space located in position 79b shows. A fluid to be pumped is thereby sucked through the inlet 76. In position 79c, the working space has reached its greatest volume and the fluid contained therein is expelled through outlet 78 as the rotor continues to rotate, while the working space is reduced again, as positions 79d and 79e show. When the rotor 12 rotates, the working parts 14 perform movements both in a radial and in a tangential plane with respect to the housing.
Fig.7 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Rotationskolbenmasςhine, die sich von der gemäß Fig.1 und 2 in erster Linie dadurch unterscheidet, daß die Lei¬ stungsteil-Steuervorrichtung nicht wie bei Fig. 1 und 27 is a simplified cross-sectional view of a rotary piston machine, which differs from that according to FIGS. 1 and 2 primarily in that the power part control device is not as in FIGS. 1 and 2
OMPI einen polygonförmigen Steuerkδrper sondern eine Pleuel¬ stangenanordnung enthält. Gehäuse, Rotor und Rotorlage- rung können so ausgebildet sein, wie bei der .Rotations¬ kolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2. Ferner sind wie bei Fig. 1 und 2 fünf kolbenartige Leistungsteile 114'a bis 140e in entsprechenden radialen Bolrungen des Rotors 112 verschiebbar gelagert. Die Abdichtanordnung kann so be- schaffen sein, wie es unten erläutert wurde; zur Verein¬ fachung ist nur ein Abdichtelement 162 für das Leistungs¬ teil 114c angedeutet.OMPI contains a polygonal control body but a connecting rod arrangement. The housing, rotor and rotor bearing can be designed as in the case of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2. Furthermore, like in FIGS. 1 and 2, five piston-like power parts 114'a to 140e are in corresponding radial bores of the rotor 112 slidably mounted. The sealing arrangement can be designed as explained below; for the sake of simplicity, only one sealing element 162 is indicated for the power part 114c.
Die Leistungsteile 114b bis 114e sind jeweils über ein Pleuellager 182 und einen Lagerstift 184- mit einer um die Achse des Stiftes 184 schwenkbaren Pleuelstange 186 ver¬ bunden, ähnlich wie bei einem üblichen Hubkolbenmotor. An dem dem Pleuellager 182 abgewandten Ende ist jede Pleuelstange 186 über ein weiteres Drehlager 188 mit einer Scheibe 190 gekoppelt, die auf einem mittigen Lager¬ zapfen 154 drehbar gelagert ist, der wie der Lagerzapfen 54 (Fig. 1) koaxial zur Achse 132 der Rotorkammer 123 an einem in Fig. 7 nichtdargestellten Gehäusedeckel an¬ gebracht ist. Das Leistungsteil 114a ist ebenfalls über ein Lager 182 mit einem Lagerstift 184 mit einer Pleuel¬ stange 186a verbunden, diese Pleuelstange ist jedoch durch eine nichtschwenkbare Befestigung 192 an der Schei¬ be 190 angebracht, z.B. eingeschraubt, so daß die Pleuel¬ stange 186a bei einer Drehung des Rotors 112 als Mitnehmer für die Scheibe 190 dient und diese entsprechend der Drehung des Rotors um den Lagerzapfen 154 dreht.The power units 114b to 114e are each connected via a connecting rod bearing 182 and a bearing pin 184 to a connecting rod 186 which can be pivoted about the axis of the pin 184, similarly to a conventional reciprocating piston engine. At the end facing away from the connecting rod bearing 182, each connecting rod 186 is coupled via a further rotary bearing 188 to a disk 190 which is rotatably mounted on a central bearing pin 154 which, like the bearing pin 54 (FIG. 1), is coaxial with the axis 132 of the rotor chamber 123 is attached to a housing cover (not shown in FIG. 7). The power part 114a is also connected via a bearing 182 with a bearing pin 184 to a connecting rod 186a, but this connecting rod is attached to the disc 190 by a non-pivotable fastening 192, e.g. screwed in, so that the connecting rod 186a serves as a driver for the disc 190 when the rotor 112 rotates and rotates it around the bearing pin 154 in accordance with the rotation of the rotor.
Durch die beschrieb «ene, zur Rotorkammer 123 zentraleThrough the described central to the rotor chamber 123
Pleuelstangenanordnung wird gewährleistet, daß die Stirn- seiten der Leistungsteile 114 in nahem, im wesentlichen gleichbleibendem Abstand an der Mantelfläche 158 der Ro¬ torkammer entlanggeführt werden und die Dichtungsanord¬ nung einwandfrei funktionieren kann. Auch hier hat der Rotor eine Öffnung 194 (entsprechend dem Innendurchmes¬ ser des Lagerbundes 28 in Fig. 2) , die so groß bemessen ist, daß die Pleuelanordnung mit der Scheibe 190 im Inne¬ ren des Rotors montiert werden kann.Connecting rod arrangement ensures that the end faces of the power parts 114 in close, essentially constant distance along the outer surface 158 of the rotor chamber and the seal arrangement can function properly. Here, too, the rotor has an opening 194 (corresponding to the inner diameter of the bearing collar 28 in FIG. 2) which is dimensioned so large that the connecting rod arrangement with the disk 190 can be mounted inside the rotor.
Die Pleuelstange 186a behält bei der Drehung des Rotors 112 in der Rotorkammer 123 ihre feste radiale Lage bei, während die anderen Pleuelstangen infolge der Exzentri¬ zität der Rotorachse einerseits und der Achse der Rotor¬ kammer sowie des Lagerzapfens 154 andererseits Pendel¬ bewegungen ausführen.The connecting rod 186a maintains its fixed radial position when the rotor 112 rotates in the rotor chamber 123, while the other connecting rods carry out oscillating movements due to the eccentricity of the rotor axis on the one hand and the axis of the rotor chamber and the bearing pin 154 on the other hand.
Bei der Rotationsmaschine gemäß Fig.7 sind die Stirn- Seiten der leistungsteile nicht zylindrisch abgerundet, sondern keilförmig abgeschrägt. Einlaß und Auslaß für ein zu förderndes oder ein antreibendes Fluid sind in Fig. 7 nicht dargestellt. Die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig.7 kann wie die gemäß Fig. 1 und 2 als Vakuum- pumpe oder als Verdichter betrieben werden oder bei Spei¬ sung mit einem Druckfluid als hydraulischer oder pneu¬ matischer Motor arbeiten.In the rotary machine according to FIG. 7, the end faces of the power parts are not cylindrically rounded, but are chamfered in a wedge shape. Inlet and outlet for a fluid to be pumped or a driving fluid are not shown in FIG. 7. The rotary piston machine according to FIG. 7, like that according to FIGS. 1 and 2, can be operated as a vacuum pump or as a compressor or, when fed with a pressure fluid, can operate as a hydraulic or pneumatic motor.
Die beschriebene Pleuellagerung mit der Scheibe 190 hat im Vergleich zu den bekannten Pleuellagerungen (siehe z.B. US 35 37 432 A1 und US 40 61 450 A 1), daß die Pleuelstan¬ gen nicht gekröpft oder gegabelt zu werden brauchen, so daß die Maschine flach baut, hoch belastbar ist und große radiale Leistungsteilhübe zuläßt. Der Lagerzapfen 154 kann auch mittels eines nicht dargestellten Drehlagers, z.B. eines Wälzlagers drehbar in einer Öffnung des Deckels 20 gelagert werden, wobei der Lagerzapfen fest oder ebenfalls drehbar mit der Scheibe 190 verbunden sein kann. Hierdurch kann der Lagerver¬ schleiß bei hohen Drehzahlen verringert werden und auch beim Blockieren eines Lagers bleibt die Maschine funk¬ tionsfähig. Entsprechendes gilt auch für den Lagerzapfen 54 der Maschine gemäß Fig. 1 und 2.The described conrod bearing with the disc 190 has in comparison to the known conrod bearings (see for example US 35 37 432 A1 and US 40 61 450 A1) that the conrods do not need to be cranked or forked, so that the machine is flat , is highly resilient and allows large radial power unit strokes. The bearing pin 154 can also be rotatably mounted in an opening of the cover 20 by means of a rotary bearing (not shown), for example a roller bearing, wherein the bearing pin can be fixedly or also rotatably connected to the disk 190. As a result, the bearing wear at high speeds can be reduced and the machine remains functional even when a bearing is blocked. The same applies to the bearing journal 54 of the machine according to FIGS. 1 and 2.
Die im Vorstehenden beschriebenen Rotationsmaschinen ent¬ hielten eine im Inneren des Rotors angeordnete Leistungs¬ teil-Steuervorrichtung. Eine wesentliche Vereinfachung läßt sich nun dadurch erzielen, daß die zwischen den Lei- stungsteilen und dem Rotor stattfindende-Relativbewegung außerhalbdes Rotors gesteuert wird, d.h. die Leistungs¬ teil-Steuervorrichtung befindet sich außerhalb des Rotors, insbesondere im wesentlichen im Deckel und Boden des Ge¬ häuses. Eine solche "äußere" Leistungsteil-Steuervorrich- tung läßt sich konstruktiv einfacher realisieren als die oben beschriebene Innensteuerung, ferner läßt sich der Rotor auf beiden Seiten durch einen einfachen Wellen¬ stummel lagern. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Außensteuerung besteht darin, daß sich auch kompliziertere Steuerprogramme realisieren lassen. Beispielsweise können die Leistungsteile bei einer Umdrehung des Rotors meh¬ rere Hubzyklen ausführen, was insbesondere bei Verwendung der vorliegenden Rotationskolbenmaschine als Innenbrenn- kraftmaschine von Vorteil ist, da sich z.B. bei einer Umdrehung des Rotors die vier Arbeitstakte eines Vier¬ taktmotors realisieren lassen. Die Außensteuerung kann insbesondere durch eine im Gehäuse angeordnete Steuerkurve bewirkt werden, die sich einfach herstellen läßt. Auch die Montage einer Rotationskolbenmaschine mit Außensteu- erung ist einfacher als die einer mit Innensteuerung und die Außensteuerung ist auch weniger störanfällig. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Rotationskolbenmaschine mit Außensteuerung anhand der Figuren 8 bis 14 näher erläutert.The rotary machines described above contained a power part control device arranged in the interior of the rotor. A significant simplification can now be achieved in that the relative movement taking place between the power parts and the rotor is controlled outside the rotor, ie the power part control device is located outside the rotor, in particular essentially in the lid and bottom of the housing house. Such an "external" power unit control device can be implemented in a structurally simpler manner than the internal control described above, and the rotor can also be supported on both sides by a simple shaft stub. Another major advantage of external control is that more complex control programs can also be implemented. For example, the power units can perform several stroke cycles with one revolution of the rotor, which is particularly advantageous when the present rotary piston machine is used as an internal combustion engine, since the four work cycles of a four-stroke engine can be realized, for example, with one revolution of the rotor. The external control can in particular be brought about by a control cam arranged in the housing and which can be easily produced. The assembly of a rotary piston machine with external control is also easier than that with an internal control and the external control is also less prone to failure. An exemplary embodiment of a rotary piston machine with external control is explained in more detail below with reference to FIGS. 8 to 14.
Die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 8 stimmt in vieler Hinsicht mit der gemäß Fig. 1 überein, die folgen¬ den Erläuterungn werden sich daher auch im wesentlichen auf die neuen Merkmale beschränken.The rotary piston machine according to FIG. 8 agrees in many respects with that according to FIG. 1, the following explanations will therefore be restricted essentially to the new features.
Bei der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 8 ist der Ro¬ tor 212 nicht nur durch einen Wellenstummel im Boden des Gehäuses gelagert, sondern durch eine durchgehende Welle 226 im Boden 218 und im Deckel 220 drehbar ge¬ lagert. Die Welle 226 läuft in Wälzlagern 234, 236. Der Ro- tor ist auf der Welle durch einen Keil 237 befestigt.In the rotary piston machine according to FIG. 8, the rotor 212 is not only supported by a stub shaft in the bottom of the housing, but is rotatably supported by a continuous shaft 226 in the bottom 218 and in the cover 220. The shaft 226 runs in roller bearings 234, 236. The rotor is fastened to the shaft by a wedge 237.
Der Rotor '212 (Fig. 11) enthält fünf radiale Bohrungen 213, in denen je ein im Querschnitt kreisförmiges Lei¬ stungsteil 214 radial verschiebbar gelagert ist. Die Lei- stungsteile 214 (Fig. 12 bis 14) weisen an ihren inneren Enden eine Bohrung 215 auf, die bei montiertem Leistungs¬ teil in Achsrichtung verläuft und sich in der Nähe des inneren Endes des Leistungsteiles befindet. Die Bohrungen 215 nehmen jeweils einen Steuerbolzen 217 auf, dessen Enden 219 sich durch radiale Schlitze 221 des Ro¬ tors nach außen erstrecken. Im Boden 218 sowie im Deckel 220 ist jeweils eine kreisförmige, * nutartige SteuerkurveThe rotor 212 (FIG. 11) contains five radial bores 213, in each of which a power part 214 with a circular cross section is mounted so as to be radially displaceable. The power parts 214 (FIGS. 12 to 14) have at their inner ends a bore 215 which, when the power part is mounted, runs in the axial direction and is located in the vicinity of the inner end of the power part. The bores 215 each receive a control pin 217, the ends 219 of which extend outward through radial slots 221 of the rotor. In the bottom 218 as well as in the cover 220 there is a circular, * groove-like control curve
225 vorgesehen, in die die Enden 219 der Steuerbolzen 217 direkt oder über Lagerstücke 227 (Fig. 10 oder Wälzlager eingreifen.225 provided, in which the ends 219 of the control pins 217 engage directly or via bearing pieces 227 (FIG. 10 or roller bearings).
Bei der Maschine gemäß Fig. 8 und 9 erfolgt die radiale Abdichtung der im Querschnitt kreisförmigen Leistungsteile 214 nicht wie bei Fig. 5 und 6 durch Kolbenringe, sondern durch halbringförmige Dichtungen, die in Nuten 233 einge¬ legt sind, welche sich im Rotor in der Nähe der äußeren Enden der Bohrungen 213 ( siehe Fig. 8 und 11) befinden. Die Enden dieser halbkreisförmigen Dichtungen liegen in Aus¬ sparungen an den Enden der kreisringsektorförmigen Dich¬ tungstreifen 272, die ihrerseits durch nicht darge¬ stellte Federn in Bohrungen 273 (Fig. 9) gegen die Stirn- c flächen der Rotorkammer gedrückt werden. Die halbring¬ förmigen Dichtungen werden durch flache, im Nut¬ grund angeordnete Wellfedern gegen das Leistungsteil ge¬ drückt.8 and 9, the radial sealing of the power parts 214, which are circular in cross section, does not take place, as in FIGS. 5 and 6, by means of piston rings, but rather by semi-ring-shaped seals which are inserted in grooves 233 which are located in the rotor in the Near the outer ends of the bores 213 (see Figs. 8 and 11). The ends of these semicircular seals lie in recesses at the ends of the annular sector-shaped sealing strips 272, which in turn are pressed against the end faces of the rotor chamber by springs (not shown) in bores 273 (FIG. 9). The semi-ring-shaped seals are pressed against the power part by flat corrugated springs arranged in the groove base.
0 Die Steuerkurven 225 sind konzentrisch zur Mantelfläche 258 des Gehäuses und steuern die Verschiebung der Lei¬ stungsteile, während sich der Rotor um seine exzentrische Achse 230 dreht. Das Gehäuse ist mit in Figur 11 nicht- dargestellten Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen, ähn- 5 lieh wie das Gehäuse der Rotationskolbenmaschinen ge¬ mäß Fig. 2 und die Maschine gemä3 Fig.8 arbeitet dement¬ sprechend ganz analog wie die oben beschriebene Maschine gemäß Fig. 1 und 2.The control cams 225 are concentric to the lateral surface 258 of the housing and control the displacement of the power parts while the rotor rotates about its eccentric axis 230. The housing is provided with inlet and outlet openings not shown in FIG. 11, similar to the housing of the rotary piston machines according to FIG. 2 and the machine according to FIG 1 and 2.
0 Figur 15 zeigt eine Figur 2 bzw. Figur 9 entsprechende Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorlie¬ genden Rotationskolbenmaschine, bei der der exzentrisch in der Rotorkammer 323 gelagerte Rotor 312 fünf Lei¬ stungsteile 314 enthält, die die Form von Flachschie- 5 bern mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt auf¬ weisen. Die Flachschieber können mit Hohlräumen ver¬ sehen sein, um das Gewicht zu verringern. Flachschieber haben gegenüber zylindrischen, kolbenartigen Leistungs¬ teilen den Vorteil, daß sie weniger Platz benötigen. 0 Bei gleichem Hubraum kann man die Maschine daher kleiner bauen oder man kann mehr Leistungsteile vorsehen, als es bei Verwendung von kolbenartigen Leistungsteilen möglich wäre oder man kann die Leistung der Maschine erhöhen. Die Steuerung der Verschiebung der Leistungsteile bezüg- 5 lieh des Rotors erfolgt durch Steuerkurven, wie es an¬ hand von Figur 8 erläutert worden ist. Die Stirnseite der als Flachschieber ausgebildeten Lei¬ stungsteile wird gegenüber der Mantelfläche 358 durch Dichtungselemente entsprechend den Dichtungselementen 60 und 62 in Fig. 1 und 2 abgedichtet. In Fig. 18 ist nur das Dichtungselement 360 zu sehen. Die Stirnseiten des Rotors werden gegenüber der Gehäuseinnenwand wieder durch kreisringsektorförmige Dichtungsstreifen 372 abge¬ dichtet. Zur Abdichtung der ebenen Seitenflächen 329 der schieberförmigen Leistungsteile 314 dienen Dichtungs¬ leisten 331, die axial verlaufen. Die Dichtungsstreifen 372 können an ihren Enden Aussparungen aufweisen, in die die Dichtungsleisten 331 eingreifen, um eine möglichst gute Abdichtung zu erreichen.FIG. 15 shows a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 or FIG. 9 of an embodiment of the present rotary piston machine, in which the rotor 312 mounted eccentrically in the rotor chamber 323 contains five power parts 314, which essentially have the shape of flat slides have rectangular cross-section. The flat slides can be provided with cavities in order to reduce the weight. Flat gate valves have the advantage over cylindrical, piston-like power parts that they require less space. 0 With the same cubic capacity, the machine can therefore be made smaller or more power units can be provided than would be possible using piston-type power units, or the machine's output can be increased. The control of the displacement of the power units with respect to the rotor is carried out by control cams, as has been explained with reference to FIG. 8. The end face of the power parts designed as a flat slide valve is sealed off from the lateral surface 358 by sealing elements corresponding to the sealing elements 60 and 62 in FIGS. 1 and 2. Only the sealing element 360 can be seen in FIG. 18. The end faces of the rotor are again sealed off from the inner wall of the housing by sealing strips 372 in the form of annular sectors. Sealing strips 331, which run axially, serve to seal the flat side surfaces 329 of the slide-shaped power parts 314. The sealing strips 372 can have cutouts at their ends, into which the sealing strips 331 engage in order to achieve the best possible seal.
Die Dichtungsleisten werden durch Wellfedern an die ebenen Seitenflächen der Leistungsteile angedrückt. Die Dichtungsanordnung entspricht also im wesentlichen der der Maschine gemäß Fig. 8 bis 14. The sealing strips are pressed against the flat side surfaces of the power units by corrugated springs. The sealing arrangement essentially corresponds to that of the machine according to FIGS. 8 to 14.
Die Steuerung der Verschiebung der Leistungsteile be¬ züglich des Rotors kann durch magnetische Kräfte, insbe¬ sondere elektromagnetische Kräfte unterstützt oder bewirkt werden. Beispielsweise können, wie in Fig. 16 schematisch angedeutet ist, im Gehäusering 422 Magnetspulenwieklungen 481 angeordnet sein, die ein radiales Magnetfeld erzeugen. Die Leistungsteile 414 werden durch Fliehkräfte und/oder Federkräfte radial nach außen gegen die Mantelfläche 458 gedrückt und enthalten Permanentmagnete, die an der Mantelfläche 458 zugewandten Ende einen Pol mit dem gleichen Vorzeichen wie der von den Wicklungen 481 erzeugte Pol hat, so daß Abstoßungskräfte auftreten, die die Stirn¬ seiten der Leistungsteile berührungsfrei und in nahem Abstand an der Mantelfläche 458 entlangführen. Der Rotor besteht in diesem Falle aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, wie Bronze. Die Magnet¬ wicklungen im Gehäusering 422 können aus zwei Solenoid- spulen bestehen, deren Windungen in Umfangsrichtung um die Rotorkammer 423 verlaufen und -so gegeneinander ge- schaltet sind, daß bei Erregung mit einem Gleichstrom geeigneter Stärke axial in der Mitte des Gehäuseringes 422 an der Innenseite und Außenseite des Gehäuseringes 422 jeweils ein ringförmiger Magnetpol entsteht.The control of the displacement of the power parts with respect to the rotor can be supported or effected by magnetic forces, in particular electromagnetic forces. For example, as indicated schematically in FIG. 16, magnet coil windings 481, which generate a radial magnetic field, can be arranged in the housing ring 422. The power parts 414 are pressed radially outwards against the outer surface 458 by centrifugal forces and / or spring forces and contain permanent magnets which have a pole on the end facing the outer surface 458 with the same sign as the pole generated by the windings 481, so that repulsive forces occur. which guide the end faces of the power units without contact and at a close distance along the outer surface 458. The rotor in this case is made of a non-magnetic material, such as bronze. The magnetic windings in the housing ring 422 can consist of two solenoid coils, the turns of which run in the circumferential direction around the rotor chamber 423 and are connected to one another in such a way that, when excited with a direct current of suitable strength, axially in the middle of the housing ring 422 on the An annular magnetic pole is formed on the inside and outside of the housing ring 422.
Zur Erzeugung eines radialen Magnetfeldes können im Ge¬ häusering 422 aber auch eine Reihe von Wicklungsschlei¬ fen mit axial verlaufenden Leitern,vorgesehen sein, ähn¬ lich wie beim Stator eines Elektromotors. Diese Wick¬ lungsschleifen werden jedoch so geschaltet, daß sich an der Innenseite des Gehäuseringes 422 jeweils nur Nord¬ pole oder Südpole bilden.To generate a radial magnetic field, however, a series of winding loops with axially extending conductors can also be provided in the housing ring 422, similar to the stator of an electric motor. However, these winding loops are switched such that only north or south poles are formed on the inside of the housing ring 422.
Ferner können die Wicklungen im Gehäusering 422 Stator¬ wicklungen eines Drehstrommotors bilden und beim Be- trieb der Maschine als Pumpe oder Kompressor mit einem geeigneten Wechselstrom oder mehrphasigen Strom gespeist werden, so daß in der Rotorkammer 423 ein Drehfeld ent¬ steht. Dieses Drehfeld dient zum Antrieb des Rotors, wobei entweder der Rotor und/oder die Leistungsteile mit dem Drehfeld in magnetische Wechselwirkung treten und den Läufer des Drehstrommotors bilden. Bei einer derart ausgestalteten Rotationskolbenmaschine kann ein mechanischer Antrieb des Rotors entfallen, so daß das Gehäuse bis auf den Einlaß und Auslaß völlig geschlossen ausgebildet werden kann." Furthermore, the windings in the housing ring 422 can form stator windings of a three-phase motor and can be fed with a suitable alternating current or multiphase current when the machine is operated as a pump or compressor, so that a rotating field is created in the rotor chamber 423. This rotating field is used to drive the rotor, whereby either the rotor and / or the power units interact magnetically with the rotating field and form the rotor of the three-phase motor. In a rotary piston machine designed in this way, a mechanical drive of the rotor can be dispensed with, so that the housing can be made completely closed except for the inlet and outlet. "
Die im Gehäusering 422 erzeugten elektromagnetischen Kräfte können auch dazu verwendet werden, die Dichtelemente 460 der Leistungsteile in Berührung mit der Mantelfläche 458 zu halten. In diesem Falle werden die Leistungsteile durch eine Innen- oder Außensteuerung der oben be¬ schriebenen Art bezüglich des Rotors gesteuert und sind aus nichtmagnetischem Werkstoff. Die Federn zum Andrücken der Dichtelemente an die Gehäuseinnenwand können dann entfallen. Die Dichtelemente bestehen aus Magnetwerkstoff, wie Ferrit, oder enthalten einen solchen.The electromagnetic forces generated in the housing ring 422 can also be used to keep the sealing elements 460 of the power units in contact with the outer surface 458. In this case, the power units are controlled by an internal or external control of the type described above with respect to the rotor and are made of non-magnetic material. The springs for pressing the sealing elements against the inner wall of the housing can then be omitted. The sealing elements consist of magnetic material, such as ferrite, or contain one.
Es ist außerdem oder zusätzlich möglich, die anhand von Fig. 8 beschriebene Aussensteuerung nicht durch Steuer¬ kurven, sondern durch Magnetkräfte zu bewirken. Zu diesem Zwecke sind dann im Deckel oder Boden des Gehäuses, vor¬ zugsweise in beiden, Magnetwicklungen vorgesehen, welche Magnetpole erzeugen, die wie Steuerkurven wirken und einen entsprechenden Verlauf haben.- Die Leistungsteile können dann aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen und Ein¬ sätze, z.B. ähnlich den Steuerbolzen 217 in Fig. 8 aus Magnetmaterial enthalten, die mit den Steuerkurven-Magnet¬ polen zusammenwirken. Die Leistungsteile können anderer¬ seits auch aus Magnetmaterial bestehen und eine solche Formgebung haben, insbesondere Vorsprünge aufweisen, die als Folgerelement für die "magnetische Steuerkurve" dienen. Der Rotor einer solchen Maschine besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff. Ein Querschnitt einer Rotationskolbenmaschine mit magne¬ tischen Steuerkurven ist in Fig. 21 schematisch darge- stellt. Deckel und Boden enthalten zwei koaxiale, zur Rotorkammer 523 konzentrische Solenoidwicklungen 583 und 585, zwischen den bei gleicher Polung ein ringförπiger Magnetpol entsteht, der als magnetische Steuerkurve 525 für magnetische Einsatzbolzen 517 der Leistungteile 514 wirkt. Die Einsatzbolzen 517 können aus weichmagnetischem Material bestehen. Eine vorteilhafte Alternative besteht darin, die Einsatzbolzen 517 aus Permanentmagnetmaterial zu machen und so zu polen, daß sie durch magnetische Ab¬ stoßungskräfte berührungsfrei radial zwischen den Wick- lungen 583, 585 gehalten werden.It is also or additionally possible to effect the external control described with reference to FIG. 8 not by control curves, but by magnetic forces. For this purpose, magnetic windings are then provided in the cover or bottom of the housing, preferably in both, which generate magnetic poles which act like control cams and have a corresponding course. The power units can then consist of non-magnetic material and inserts, for example similar to the control pin 217 in Fig. 8 from magnetic material, which cooperate with the cam magnet poles. On the other hand, the power parts can also consist of magnetic material and have such a shape, in particular have projections which serve as follower elements for the "magnetic control curve". The rotor of such a machine is made of non-magnetic material. A cross section of a rotary piston machine with magnetic control cams is shown schematically in FIG. 21. The lid and base contain two coaxial solenoid windings 583 and 585, which are concentric with the rotor chamber 523, between which, with the same polarity, a ring-shaped magnetic pole is created, which acts as a magnetic control curve 525 for magnetic insert bolts 517 of the power parts 514. The insert bolts 517 can be made of soft magnetic material. An advantageous alternative consists in making the insert bolts 517 from permanent magnet material and poling them so that they are held radially between the windings 583, 585 without contact by magnetic repulsive forces.
In Fig. 17 sind außerdem zwei von insgesamt fünf Stator¬ wicklungen 587 angedeutet, die im Gehäusering 522 ange¬ ordnet sind und mit dem aus gut leitendem Material, z.B. Aluminium oder Kupfer bestehenden Rotor 512 einen' Induktionsmotor bilden. Der Rotor kann auch in bekannter Weise Kurzschlußwicklungen oder ein Permanentmagnetsystem enthalten. In Fig. 17 also two windings of five Stator¬ are indicated 587, which are arranged in the housing ring 522 and ange¬ existing with the good conductive material such as aluminum or copper rotor 512 form a 'induction motor. The rotor can also contain short-circuit windings or a permanent magnet system in a known manner.
Bei den vorliegenden Rotationskolbenmaschinen kann der Arbeitsraum-Hub, also die Volumenänderung eines Arbeits- raumes bei einer Umdrehung des Rotors dadurch veränderbar gemacht werden, daß man die Exzentrizität der Rotorachse in der Rotorkammer veränderbar macht. Bei Verwendung der vorliegenden Rotationskolbenmaschine als Pumpe oder Ver¬ dichter kann dadurch die Förderleistung auch bei konstan- ter Antriebsdrehzahl veränderbar gemacht werden. Die Än¬ derung der Exzentrizität der Rotorachse kann beispiels¬ weise so erfolgen, wie es in Fig. 18 dargestellt ist. Bei dieser•Rotationskolbenmaschine ist der Wellenstummel 26 des Rotors nicht in einem festen Drehlager im Gehäuse- deckel bzw. -boden gelagert, sondern verschiebbar. Zu diesem Zweck ist bei der in Fig. 18 dargestellten Rotati¬ onskolbenmaschine im Gehäuseboden 18 ein diametral ver¬ laufendes Langloch 41 vorgesehen, in dem ein Lagerstück 43 verschiebbar gelagert ist. Im Lagerstück 43 ist der Wellenstummel 26 des Rotors drehbar gelagert. An einer Seite des Lagerstückes 43 ist ein Gewindeblock 45 mit Innengewinde befestigt, in das eine Gewindespindel 47 eingreift, die mit einer nur schematisch dargestellten Antriebsvorrichtung 49, z.B. einem kleinen Elektromotor, gekoppelt ist. Falls der Rotor auch an der anderen Seite gelagert ist, ist dort eine ähnliche Verschiebevor- richtung vorgesehen, wobei durch eine mechanische oder elektrische Kopplung für einen Gleichlauf der Verschie¬ bung der Lagerstücke 43 auf den beiden Seiten Serge ge- tragen wird. Die Rotationskolbenmaschine kann im übrigen so ausgebildet sein, wie eines der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.In the case of the present rotary piston machines, the working space stroke, ie the change in volume of a working space with one revolution of the rotor, can be made variable by making the eccentricity of the rotor axis in the rotor chamber variable. When the present rotary piston machine is used as a pump or compressor, the delivery rate can thereby be made variable even at a constant drive speed. The eccentricity of the rotor axis can be changed, for example, as shown in FIG. 18. In this • rotary piston machine, the shaft end 26 of the rotor is not mounted in a fixed pivot bearing in the housing cover or bottom, but rather is displaceable. For this purpose, in the rotary piston machine shown in FIG. 18, a diametrically extending elongated hole 41 is provided in the housing base 18, in which a bearing piece 43 is slidably mounted. The stub shaft 26 of the rotor is rotatably mounted in the bearing piece 43. On one side of the bearing piece 43, a threaded block 45 with an internal thread is fastened, into which a threaded spindle 47 engages, which is connected to a drive device 49, e.g. a small electric motor. If the rotor is also supported on the other side, a similar displacement device is provided there, with Serge being carried on both sides by a mechanical or electrical coupling for synchronous movement of the bearing pieces 43. The rotary piston machine can otherwise be designed as one of the embodiments described above.
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In der in Fig. 18 dargestellten Stellung verläuft die Rotorachse 30 konzentrisch zur Rotorkammer 23, so daß sich bei einer Umdrehung des Rotors keine Volumenänderung der sich zwischen jeweils zwei Leistungsteilen be- " findenden Arbeitsräume ergibt. Bei angetriebenem Rotor ist die Förderleistung der Rotationskolbenmaschine daher gleich Null. Verschiebt man das Lagerstück 43 durch Be¬ tätigung der Antriebsvorrichtung 49 in der einen Rich¬ tung, so nimmt die Fördermenge pro Umdrehung von Null aus bis zu einem Maximalwert zu, der der gröamöglichen Exzen¬ trizität des Rotors in der Rotorkammer 23 entspricht. Dasselbe, jedoch mit umgekehrter Förderrichtung tritt ein, wenn das Lagerstück aus der mittigen Stellung in der anderen Richtung radial verschoben wird. Man kann auf diese Weise die Förderleistung und Förderrichtung einer als Pumpe oder Verdichter arbeitenden Rotationskolbenma¬ schine der beschriebenen Art auch bei konstanter Antriebs¬ drehzahl des Rotors zwischen Null und einem positiven und negativen Maximalwert kontinuierlich verändern.In the position shown in FIG. 18, the rotor axis 30 is concentric with the rotor chamber 23, so that there is no change in volume when the rotor rotates there is a work space between each of two power units. When the rotor is driven, the delivery rate of the rotary piston machine is therefore zero. If the bearing piece 43 is moved in one direction by actuating the drive device 49, the delivery rate per revolution increases Zero from up to a maximum value which corresponds to the maximum possible eccentricity of the rotor in the rotor chamber 23. The same, but with the opposite direction of conveyance, occurs when the bearing piece is displaced radially from the central position in the other direction How to continuously change the delivery rate and delivery direction of a rotary piston machine of the type described, which works as a pump or compressor, even with a constant drive speed of the rotor between zero and a positive and negative maximum value.
Die im folgenden anhand der Figuren 19 bis 22 beschrie¬ benen Weiterbildungen erschließen der vorliegenden Rota¬ tionskolbenmaschine weitere Anwendungsgebiete und tragen zu einer weiteren Verbesserung der Funktionstüchtigkeit der beschriebenen Rotationskolbenmaschinen bei. Durch Ver¬ wendung einer SteuerScheibe, wie sie anhand der Fig. 19 erläutert werden wird, läßt sich der Verschleiß einer mit Außensteuerung arbeitenden Rotationskolbenmaschine der anhand von Fig. 8 beschriebenen Art erheblich verringern. Die Verwendung mindestens einer umlaufenden Brennkammer, wie sie anhand der Figuren 20 bis 22 erläutert wird, gewährleistet hohe Wirkungsgrade bei Verwendung der vor¬ liegenden Maschine als Innenbrennkraftmaschine. Die anhand der gleichen Figuren erläuterte nichtkreisförmige Aus- bildung des Gehäusequerschnitts ermöglicht bei einer als Viertakt-Verbrennunσs -otor arbeitenden Rotationskolben- maschine den Expansionsraum größer zu wählen als den Kom¬ pressionsraum, so daß eine sehr gute Brennstoffausnutzung cThe further developments described below with reference to FIGS. 19 to 22 open up further fields of application for the present rotary piston machine and contribute to a further improvement in the functionality of the rotary piston machines described. By using a control disk, as will be explained with reference to FIG. 19, the wear of a rotary piston machine operating with external control of the type described with reference to FIG. 8 can be considerably reduced. The use of at least one revolving combustion chamber, as is explained with reference to FIGS. 20 to 22, ensures high efficiencies when the present machine is used as an internal combustion engine. The non-circular design of the housing cross section explained with the aid of the same figures enables a rotary piston working as a four-stroke combustion engine. machine to choose the expansion space larger than the compression space, so that very good fuel utilization c
^ erreicht werden kann.^ can be achieved.
Anstelle der in Fig. 8 beschriebenen kreisförmigen Steu¬ erkurven 225, die zur Steuerung der Verschiebung der Lei¬ stungsteile dienen, kann jeweils eine kreisringförmige Steuerscheibe 700 verwendet werden, wie sie in Fig.19a im Axialschnitt und in Fig. 19b vereinfacht in Draufsicht dargestellt ist. Jede Steuerscheibe 700 ist in einer Ring¬ nut entsprechend den Steuerkurven drehbar gelagert und weist kreisbogenförmige Ausnehmungen 702 für die Lage¬ rung der Enden 719 der Lager- oder Steuerbolzen 715 der Leistungsteile auf. In Fig. 19b sind zur Vereinfachung der Zeichnung nur zwei solcher Ausnehmungen dargestellt. In den Ausnehmungen 702 sind die Enden 719 der Lagerbol¬ zen über Kugellager 704 oder entsprechend gebogene Gleit¬ stücke 706 so gelagert, daß sie bezüglich der Steuer¬ scheibe 700 ein gewisses Bewegungsspiel in Umfangsrich- tung haben. Die Steuerscheibe kann ferner einen radialen Schlitz 708 aufweisen, in den ein an der betreffenden Stirnseite des Rotors 712 der Maschine angebrachter Mit¬ nehmerzapfen 701 eingreift. Die Funktion des Mitnehmer¬ zapfens kann auch einer der Steuerbolzen übernehmen, der dann azimutal unbeweglich in der Führungsscheibe gelagert ist. Im Betrieb läuft die Steuerscheibe 700 mit dem Rotor 712, jedoch exzentrisch zu diesem um, wobei die Radialbe¬ wegung der Leistungsteile durch die in den Ausnehmungen 702 gelagerten Steuerbolzen gesteuert wird. Die Steuer¬ bolzen (ggf. mit Ausnahme des als Mitnehmer dienenden Steuerbolzens) führen bei der Drehung der Steuerscheibe 700 infolge der Exzentrizität zwischen Rotor 712 und Steu¬ erscheibe 700 eine gewisse Pendelbewegung um ihre azium- tale (in Umfangsrichtung gesehene) Mittellage aus, was durch die entsprechend geformten Ausnehmungen 702 ermög¬ licht wird. /"STTRI " Instead of the circular control curves 225 described in FIG. 8, which serve to control the displacement of the power parts, an annular control disk 700 can be used, as shown in axial section in FIG. 19a and in a top view in FIG. 19b is. Each control disk 700 is rotatably supported in an annular groove corresponding to the control cams and has circular-arc-shaped recesses 702 for the storage of the ends 719 of the bearing or control pins 715 of the power units. In Fig. 19b only two such recesses are shown to simplify the drawing. The ends 719 of the bearing bolts are supported in the recesses 702 via ball bearings 704 or correspondingly curved sliding pieces 706 in such a way that they have a certain amount of play in the circumferential direction with respect to the control disk 700. The control disk can furthermore have a radial slot 708 into which a driver pin 701 attached to the relevant end face of the rotor 712 of the machine engages. The function of the driver pin can also be taken over by one of the control bolts, which is then mounted immovably in the guide disk in an azimuthal manner. In operation, the control disk 700 rotates with the rotor 712, but eccentrically to the latter, the radial movement of the power units being controlled by the control bolts mounted in the recesses 702. The control bolts (possibly with the exception of the control bolt serving as a driver) perform a certain pendulum movement about their azium-central (seen in the circumferential direction) central position when the control disc 700 rotates due to the eccentricity between the rotor 712 and the control disc 700, which is made possible by the correspondingly shaped recesses 702. / "STTRI "
O PI Eine Abwandlung der beschriebenen Steuerscheibe ist in Fig. 19b rechts dargestellt. Hier hat die Steuer¬ scheibe eine durchgehende Ringnut 702' (der Querschnitt der Steuerscheibe ist dann also etwa U-förmig) . In der Ringnut 702* sind die Steuerbolzen 719 über Gleitstücke 702 (oder Kugellager 704) gelagert. Ein Steuerbolzen ist verlängert und greift in ein entsprechendes Loch im Boden der Ringnut 702* ein, so daß er als Mitnehmer wirkt. O PI A modification of the control disk described is shown on the right in FIG. 19b. Here the control disk has a continuous annular groove 702 '(the cross section of the control disk is then approximately U-shaped). The control bolts 719 are mounted in the annular groove 702 * via sliding pieces 702 (or ball bearings 704). A control pin is extended and engages in a corresponding hole in the bottom of the ring groove 702 * so that it acts as a driver.
Durch die Verwendung von Steuerscheiben 700 werden die Beanspruchung und damit der Verschleiß der Leistungsteil- Steuerung erheblich herabgesetzt.By using control disks 700, the stress and thus the wear on the power unit control are considerably reduced.
Die Tauglichkeit von Rotationsmaschinen der oben be¬ schriebenen Art läßt sich durch weitere Maßnahmen erheb- lieh verbessern. Erstens läßt sich durch eine nicht kreis¬ förmige Ausgestaltung der Steuerkurve und durch eine entsprechende Gestaltung des Rotorkammerquerschnitts eine Maschine mit mehr als einem Kompressions- und/oder Expansionsraum realisieren und bei Verwendung der Ma- schine als Verbrennungsmotor das Verhältnis von Ansaugraum zu Arbeits- oder Expansionsraum vergrößern, so daß sich die heißen Verbrennungsgase weiter als es bisher möglich war, gegebenenfalls bis nahezu 1 bar, entspannen können, wodurch der Wirkungsgrad entsprechend verbessert wird. Eine Maschine dieser Art ist in Figur 20 dargestellt, die im wesentlichen vereinfachte Querschnittsansicht des Gehäuses zeigt. Die Rotationsmaschine enthält ferner einen in Fig.21 nur schematisch dargestellten Rotor 712, der z.B., wie aus Fig. 22 ersichtlich ist,fünf kolben- oder schieberartige Leistungsteile enthalten kann.The suitability of rotary machines of the type described above can be considerably improved by further measures. First, a machine with more than one compression and / or expansion space can be realized by a non-circular design of the control curve and by a corresponding design of the rotor chamber cross-section, and when the machine is used as an internal combustion engine, the ratio of intake space to work or expansion space enlarge so that the hot combustion gases can relax further than was previously possible, possibly up to almost 1 bar, which improves the efficiency accordingly. A machine of this type is shown in Figure 20, which shows a substantially simplified cross-sectional view of the housing. The rotary machine also contains a rotor 712, which is only shown schematically in FIG. 21 and which, for example, as can be seen from FIG.
Bei der in Fig. 20 bis 22 dargestellten Rotationsmaschine hat der Querschnitt der Mantelfläche 758 des ringförmigen Gehäuseteiles 722 nicht mehr die Form eines Kreises wie der Umfang des Rotors 712, sondern ist etwa eiförmig.In the rotary machine shown in FIGS. 20 to 22, the cross section of the lateral surface 758 of the annular housing part 722 no longer has the shape of a circle like the circumference of the rotor 712, but is approximately egg-shaped.
Die Rotationskammer hat also näherungsweise die Form eines geraden elliptischen Zylinders. Diese Form wird durch zwei einander diamertral gegenüberliegende, im Querschnitt etwa sichelförmige Ausbuchtungen 751, 753 erzeugt, die vorzugsweise verschieden groß sind. Im Boden und Deckel des Gehäuses befinden sich entsprechend geformte Steuer¬ kurven, von denen in Figur 20 eine Steuerkurve 725 darge¬ stellt ist. Der Deckel und/oder der Boden des Ge-The rotation chamber has approximately the shape of a straight elliptical cylinder. This shape is produced by two diametrically opposite bulges 751, 753 which are approximately crescent in cross section and which are preferably of different sizes. Correspondingly shaped control curves are located in the bottom and cover of the housing, of which a control curve 725 is shown in FIG. The lid and / or the bottom of the device
OMFI 1 häuses sind bei der in Fig. 20 dargestellten Ausführungs¬ form der vorliegenden Rotationsmaschine außerdem mit einem zwickeiförmigen Einlaßschlitz 776 und einem zwickeiförmigen Auslaßschlitz 778 versehen, die sich an demOMFI In the embodiment of the present rotary machine shown in FIG. 20, 1 housing are also provided with a twist-shaped inlet slot 776 and a twist-shaped outlet slot 778, which are located on the
5 einen Paar der einander zugewandten Enden der sichelför¬ migen Ausbuchtungen 751 bzw. 753 befinden.5 are a pair of the mutually facing ends of the crescent-shaped bulges 751 and 753.
Der in Fig. 21 und 22 perspektivisch bzw. im Querschnitt dargestellte kreisscheibenfδrmige Rotor 712 enthält beiThe circular disk-shaped rotor 712 shown in perspective or in cross section in FIGS. 21 and 22 contains
10 dieser Ausführungsform der vorliegenden Rotationsmaschine fünf kolben- oder schieberartige Leistungsteile 714, die gegenseitige Abstände von 72° haben.und von denen in Fig. 22 unten nur eines dargestellt ist. Läßt man die unterschiedlichen Größen der Ausbuchtungen außer Betracht,10 of this embodiment of the present rotary machine, five piston-like or slide-like power units 714, which are spaced apart from one another by 72 °, and only one of which is shown in FIG. If you ignore the different sizes of the bulges,
15 so befindet sich die Achse 130 des Rotors in der Mitte der Rotorkammer. Die Leistungsteile sind in entsprechenden Bohrungen 727 des Rotors verschiebbar gelagert. Die Ab¬ dichtanordnung für die Leistungsteile und den Rotor ist. nicht näher dargestellt, sie kann in an sich bekannter15 the axis 130 of the rotor is located in the middle of the rotor chamber. The power units are slidably mounted in corresponding bores 727 of the rotor. The sealing arrangement for the power units and the rotor is. not shown in detail, it can be in a known per se
20 Weise oder wie oben erläutert ausgeführt sein.20 manner or as explained above.
Die Leistungsteile 714 werden von Steuerbolzen 717 durch¬ setzt, deren Enden in den Steuerkurven 725 geführt sind, wie anhand von Fig. 8 erläutert worden ist. 25The power units 714 are pushed through by control bolts 717, the ends of which are guided in the control cams 725, as has been explained with reference to FIG. 8. 25th
Bei der vorliegenden Ausführungsform der Rotationsmaschi¬ ne ist der Rotor 712 in seiner zylindrischen Seitenfläche 712a zwischen jeweils zwei Leistungsteilen mit einer Brenn¬ kammer 755 versehen. Von jeder Brennkammer erstrecken '"' sich zwei axial versetzte Vertiefungen 761 , dieIn the present embodiment of the rotary machine, the rotor 712 is provided with a combustion chamber 755 in its cylindrical side surface 712a between two power units in each case. Of each combustion chamber two axially offset grooves 761 extend '■ "•' to the
Strömungskanäle zu den benachbarten Bohrungen 727 bilden und eine relativ geringe Tiefe haben können. Die Brenn¬ kammern 755 sind vorzugsweise etwa halbkugelförmig, wie aus dem Querschnitt in Fig. 22 ersichtlich ist. Jede Brennkammer oc J 755 kann mit einer Zündkerze 757 versehen sein, die in einer schrägen Bohrung sitzt und mit einem zugehörigen Verteiler¬ kontakt verbunden ist. Die Verteilerkontakte befinden sich auf der einen ebenen Stirnfläche des Rotors 712 und ar- beiten in an sich bekannter Weise mit einem nichtdarge- stellten Gegenkontakt zusammen, der sich an der Innen¬ seite des Gehäusedeckels befindet und mit einer Zündspule verbunden ist.Form flow channels to the adjacent bores 727 and can have a relatively small depth. The combustion chambers 755 are preferably approximately hemispherical, as can be seen from the cross section in FIG. 22. Each combustion chamber oc J 755 can be provided with a spark plug 757, which sits in an oblique bore and is connected to an associated distributor contact. The distributor contacts are located on one flat end face of the rotor 712 and cooperate in a manner known per se with a counter-contact, not shown, which is located on the inside of the housing cover and is connected to an ignition coil.
Die Rotationsmaschine gemäß Fig. 20 bis 22 arbeitet ähn¬ lich wie ein Zehnzylinder-Viertaktmotor, wie im folgenden erläutert werden soll.20 to 22 works similar to a ten-cylinder four-stroke engine, as will be explained in the following.
Die fünf Leistungsteile 714 sind in Fig. 20 nur durch ihre die Rotorachse 730 schneidenden strichpunktiert gezeichne¬ ten Mittelebenen versinnbildlicht. Der Rotor soll sich in Uhrzeigerrichtung drehen. Zwischen jeweils zwei Leistungsteilen wird ein Arbeitsraum 779, zu dem eine Brennkammer 755 gehört, gebildet. Zu einem Arbeitsraum gehören auch noch die azimutalen (in Umfangsrichtung ver¬ laufenden) Vertiefungen 761, die sich von der Brennkammer bis zu den die Leistungsteile enthaltenden Bohrungen 727 erstrecken. Wenn sich zwei Leistungsteile in den Positionen I bzw. II befinden, hat der zwischen ihnen eingeschlossene Arbeitsraum ein minimales Volumen ent¬ sprechend dem oberen Totpunkt bei einem Kolbenmotor. Dreht sich nun der Rotor in Uhrzeigerrichtung weiter, so beginnt das in Drehrichtung vordere Leistungsteil in die zwickelartige Ausbuchtung 752 einzutreten und läuft über den Einlaßschlitz 776; der Ansaugtakt beginnt. Wenn die Leistungsteile die Positionen III bzw. IV erreicht haben, hat das Volumen des betrachteten Arbeitsraumes ein erstes Maximum entsprechend dem unteren Totpunkt der Ansaugtakt ist beendet und es beginnt nun der Kompressions- takt, während dessen sich die betrachteten Leistungsteile in Positionen V und VI bewegen. In den letzt¬ erwähnten Positionen, die wieder dem oberen Totpunkt bei einem Kolbenmotor entsprechen, hat das Vo¬ lumgen des betrachteten Arbeitsraumes wieder ein Minimum, der Kompressionstakt ist beendet und es erfolgt die Zün¬ dung (bezüglich Früh- oder Spätzündung liegen ähnliche Verhältnisse wie bei einem Kolbenmotor vor) .The five power units 714 are only symbolized in FIG. 20 by their dash-dotted center planes intersecting the rotor axis 730. The rotor should turn clockwise. A work space 779, to which a combustion chamber 755 belongs, is formed between two power parts. A work space also includes the azimuthal (in the circumferential direction) depressions 761, which extend from the combustion chamber to the bores 727 containing the power parts. If two power units are in positions I and II, the working space enclosed between them has a minimum volume corresponding to the top dead center in a piston engine. If the rotor continues to rotate clockwise, the front power section in the direction of rotation begins to enter the gusset-shaped bulge 752 and runs through the inlet slot 776; the intake stroke begins. When the power units have reached positions III and IV, the volume of the workspace under consideration has a first maximum corresponding to bottom dead center, the intake stroke has ended and the compression stroke now begins, during which the power units under consideration move in positions V and VI . In the last mentioned positions, which are again the upper one Correspond to the dead center in a piston engine, the volume of the work space in question again has a minimum, the compression cycle has ended and the ignition takes place (with regard to early or late ignition, the conditions are similar to those for a piston engine).
Beim Weiterdrehen des Rotors vergrößert sich das Volumen des betrachteten Arbeitsraumes, was dem Expansions- oder Arbeitstakt entspricht. In den Positionen VII und VIII der betrachtetenLeistunσsteile hat der Arbeitsraum sein größtes Volumen und beim Weiterdrehen wird der Aύslaßschlitz 778 freigegeben. Es folgt nun der Auspufftakt, bei dem die Verbrennungsprodukte durch den Auslaßschlitz 778 in den Auspuff gefördert werden. Der Auspufftakt ist beendet, wenn die betrachteten Leistungsteile wieder ihre Anfangsstellung in den Positionen I bzw. II erreichen.As the rotor continues to rotate, the volume of the work space under consideration increases, which corresponds to the expansion or work cycle. In positions VII and VIII of the power parts under consideration, the work area has its largest volume and when turning further, the outlet slot 778 is released. There now follows the exhaust stroke, in which the combustion products are conveyed through the outlet slot 778 into the exhaust. The exhaust cycle ends when the power sections under consideration return to their starting position in positions I and II.
Der beschriebene Zyklus wird von allen fünf Arbeitskammern nacheinander durchlaufen. Bei einer Umdrehung des Rotors finden also fünf vollständige Viertaktzyklen, statt. Hierdurch ergeben sich ein hohes Leistunσsgewicht und" ein ruhigerThe cycle described is followed by all five working chambers in succession. With one revolution of the rotor, five complete four-stroke cycles take place. This results in a high performance weight and " a quiet
Lauf.Run.
Dadurch, daß die Ausbuchtung 752, die in das Volumen des Ansaugraumes eingeht, kleiner gewählt ist als das Volumen der Ausbuchtung 751 , die in das Volumen des Expansions- oder Arbeitsraumes eingeht, läßt sich einesehr weitgehende Expansion z.B. bis etwa Atmosphärendruck, erreichen, was einen hohen Wirkungsgrad zur Folge hat, da die Verbrennungsgase sehr weitgehend entspannt werden können. -29-Because the bulge 752, which goes into the volume of the suction space, is selected to be smaller than the volume of the bulge 751, which goes into the volume of the expansion or working space, a very extensive expansion, for example up to about atmospheric pressure, can be achieved, which one has a high degree of efficiency, since the combustion gases can be expanded to a very large extent. -29-
Die Rotationsmaschine gemäß Fig. 20 bis 22 läßt sich auf verschiedene Weise abwandeln. Beispielsweise können die in jeder Brennkammer 755 des Rotors vorgesehenen Zünd¬ kerzen 757 durch eine einzige Zündkerze 757* ersetzt wer den, die sich in der Wandlung des Gehäuses befindet und so angeordnet ist, daß sie mit dem das komprimierte Gas enthaltenden Arbeitsraum kommuniziert.20 to 22 can be modified in various ways. For example, the spark plugs 757 provided in each combustion chamber 755 of the rotor can be replaced by a single spark plug 757 *, which is located in the conversion of the housing and is arranged such that it communicates with the working space containing the compressed gas.
Die Rotationsmaschine gemäß Fig.20 bis 22 kann selbst¬ verständlich auch als Dieselmotor betrieben werden, wobe dann die Zündkerzen 757 oder 757'durch Glühkerzen ersetzt werden. Es ist ferner möglich, mit Direkteinspritzung des Brenn¬ stoffes zu arbeiten, was insbesondere bei einem nach dem Dieselprinzip arbeitenden Motor von Vorteil ist. In die¬ sem Falle kann in jedem Arbeitsraum insbesondere in jede Brennkammer 755 eine Einspritzdüse 789 münden, die über ein geeignetes Leitungs- und Verteilersystem von einer Ein¬ spritzpumpe mit Kraftstoff versorgt wird* z.B. über eine Hohlwelle 726, die eine radiale Bohrung 791 hat, welche bei der Drehung des Rotors um die im wesentlichen festste hende Hohlwelle die Verteilerfunktion für den Brennstoff ausübt.The rotary machine according to FIGS. 20 to 22 can of course also be operated as a diesel engine, with the spark plugs 757 or 757 'then being replaced by glow plugs. It is also possible to work with direct injection of the fuel, which is particularly advantageous in the case of an engine operating on the diesel principle. In this case, an injection nozzle 789 can open into each combustion chamber, in particular into each combustion chamber 755, which is supplied with fuel by an injection pump via a suitable line and distributor system * for example via a hollow shaft 726, which has a radial bore 791, which performs the distributor function for the fuel when the rotor rotates about the substantially fixed hollow shaft.
Es kann auch eine einzige im Gehäusering 722 angeordnete Einspritzdüse 789' verwendet werden.A single injector 789 'disposed in the housing ring 722 can also be used.
Die Brennkammern755 können auch sowohl mit einer Zünd¬ kerze 757, als auch mit einer Einspritzdüse 789 versehen sein, wie in Fig. 22 links unte schematisch dargestellt ist.The combustion chambers 755 can also be provided both with a spark plug 757 and with an injection nozzle 789, as is shown schematically in the lower left in FIG. 22.
enn die beschriebene Rotationsmaschine als Verbrennungs¬ motor ohne Direkteinspritzung des Kraftstoffes in die Arbeitskammern betrieben wird, ist der Einlaßschlitz 776 selbstverständlich mit einem Vergaser oder einer Saugrohr-Einspritzvorrichtung verbunden.If the rotary machine described is operated as an internal combustion engine without direct fuel injection into the working chambers, the inlet slot 776 is of course equipped with a carburetor or a Intake manifold injector connected.
Die Kraftstoffverbrennung kann auch in einer Außenbrenn¬ kammer 771 erfolgen, die unabhängig vom Motor Druckgas liefert. Bei einem Motor der anhand der Figuren 20 und 22 beschriebenen Art entfallen dann die Brennkammern 755 und es sind zwei weitere Schlitze 767, 769 vorge¬ sehen, die mit dem Einlaß bzw. Auslaß der Außenbrenn¬ kammer 771 verbunden sind. Die Rotationsmaschine saugt dann durch den Einlaßschlitz 776 Luft an, die durch den Schlitz 767 in die nur schematisch darge¬ stellte Außenbrennkammer 711 gefördert wird. Der Außenbrennkammer 771 wird ferner Brenn¬ stoff über einen Einlaß K zugeführt. Die in der Außen- brennkammer 771 erzeugten Verbrennungsgase werden dem als Einlaßschlitz dienenden Schlitz 769 zugeführt und ex¬ pandieren in dem den Zwickel 751 durchlaufenden Ar¬ beitsraum bis sie durch den Auslaßschlitz 778 ausströmen können. Die Verbindungsleitungen zwischen den Schlitzen 767, 769 und der Außenbrennkammer 771 können Ventile 775, 777 enthalten, um das Ein- und Ausströmen von Gas in die bzw. aus der Außenbrennkammer 771 sicher steuern zu können.The fuel can also be burned in an external combustion chamber 771, which supplies compressed gas independently of the engine. In the case of an engine of the type described with reference to FIGS. 20 and 22, the combustion chambers 755 are then omitted and two further slots 767, 769 are provided which are connected to the inlet and outlet of the outer combustion chamber 771. The rotary machine then sucks in air through the inlet slot 776, which air is conveyed through the slot 767 into the external combustion chamber 711, which is only shown schematically. The external combustion chamber 771 is also supplied with fuel via an inlet K. The combustion gases generated in the outer combustion chamber 771 are fed to the slot 769 serving as the inlet slot and expand in the working space passing through the gusset 751 until they can flow out through the outlet slot 778. The connecting lines between the slots 767, 769 and the outer combustion chamber 771 can contain valves 775, 777 in order to be able to reliably control the inflow and outflow of gas into and from the outer combustion chamber 771.
Die Ventile können im allgemeinen aus einfachen Rück¬ schlagklappen bestehen oder in üblicher Weise ge¬ steuert werden.The valves can generally consist of simple check valves or can be controlled in the usual way.
Wenn eine Druckmittelquelle, z.B. ein Dampferzeuger, eine Druckluft- oder Druckölquelle und dgl., zur Verfügung steht, der keine von"der betreffenden Rotationsmaschine selbst geförderte oder komprimierte Verbrennungsluft be¬ nötigt, kann die Maschine gem. Fig. 20 so betrieben werden, daß jeweils zwei Arbeitskammern gleichzeitig im Arbeits- (Expansions-) Takt bzw, im Auspufftakt arbeiten. In diesem Falle wird dann sowohl dem Schlitz 776 als auch dem Schlitz 769 Druckmittel zugeführt. Der Rotor kann auch mehr oder weniger als fünf Leistungs- teile enthalten. Eine ungerade Anzahl von Leitungsteilen, z.B. fünf, ist im allgemeinen einer geraden Anzahl vorzu¬ ziehen, da dann die Arbeitstakte besser gegeneinander versetzt sind und sich ein gleichmäßigerer Lauf als bei einer geraden Anzahl von Leistungsteilen ergibt.When a pressure medium source, for example, there is a steam generator, a compressed air or pressure oil source and the like. Available that none of the respective rotary machine itself supported or compressed combustion air compels be¬ of "the machine acc. Fig. Operated 20 so may that In each case, two working chambers work simultaneously in the working ( expansion) cycle or in the exhaust cycle, in which case pressure medium is then fed to both the slot 776 and the slot 769. The rotor can also contain more or less than five power parts. An odd number of line parts, for example five, is generally preferable to an even number, since the work cycles are then better offset from one another and the result is a more uniform run than with an even number of power parts.
Es war in Verbindung mit Fig. 17 bereits erwähnt worden, daß der An- oder Abtrieb der Maschine, wie beschrieben, auch auf elektromagnetische Weise erfolgen kann, indem der Rotor als Anker bzw. Kurzschlußläufer und das Gehäuse als Stator einer ro¬ tierenden elektrischen Maschine ausgebildet sind. Dies ist besonders bei Verwendung der vorliegenden Maschine als Pumpe für agressive oder gefährliche Fluide zweckmäßig. Die Statorwicklung kann auch im Boden und Deckel des Gehäuses angeordnet sein und der Rotor ist dann nach Art eines Scheibenläufers ausgebildet.It was already mentioned in connection with FIG. 17 that the machine can be driven or driven, as described, also in an electromagnetic manner, by using the rotor as an armature or short-circuit rotor and the housing as a stator of a rotating electrical machine are trained. This is particularly useful when using the present machine as a pump for aggressive or dangerous fluids. The stator winding can also be arranged in the bottom and cover of the housing and the rotor is then designed in the manner of a disc rotor.
Wenn die vorliegende Rotationskolbenmaschine als Arbeitsmaschine ausgebildet ist, kann ihr die erzeugte Arbeit ganz oder teilweise durch einen integrierten elektromagnetischen Generator entnommen werden, der ähnlich wie die oben erwähnte elektromotorischen Antriebsmaschinen ausgebildet sein kann.If the present rotary piston machine is designed as a working machine, all or part of the work generated can be taken from it by an integrated electromagnetic generator which can be designed similarly to the above-mentioned electromotive drive machines.
Eine Rotationskolbenmaschine der in Fig. 20 darge¬ stellten Art mit zwei(oder mehreren) Ausbauchungen 751 , 752 unterschiedlicher Größe läßt sich auch in vorteilhafter Weise für mehrstufige Prozesse verwenden. Beispielsweise kann in der Maschine gemäß Fig. 20 ein von einer äußeren Druckmittelquelle geliefertes kompressives Druckmittel (z.B. Dampf) in zwei Stufen unter Arbeitsleistung entspannt werden. Das Druckmittel wird in diesem Falle durch den Einlaß 776 eingespeist und in der kleineren Kammer 752 teilweise entspannt.A rotary piston machine of the type shown in FIG. 20 with two (or more) bulges 751, 752 of different sizes can also be used advantageously for multi-stage processes. For example, in the machine according to FIG. 20, a compressive pressure medium (e.g. steam) supplied by an external pressure medium source can be released in two stages under workload. In this case, the pressure medium is fed in through the inlet 776 and partially relaxed in the smaller chamber 752.
-•ξtJREA Das teilweise entspannte Druckmittel tritt durch den Auslaß 767 aus und wird (gegebenenfalls nach Zwischen- überhitzung) in den Einlaß 769 eingespeist. Die zweite Entspannungsstufe findet nun in der größeren Kammer oder Ausbauchung 751 statt und das zweistufig ent¬ spannte Druckmittel tritt aus dem Auslaß 778 aus.- • ξtJREA The partially relaxed pressure medium exits through the outlet 767 and is fed into the inlet 769 (if necessary after reheating). The second expansion stage now takes place in the larger chamber or bulge 751, and the pressure medium, which is expanded in two stages, emerges from outlet 778.
Ganz analog kann die Maschine gemäß Fig. 20 auch als zweistufiger Verdichter betrieben werden. Das zu verdichtende Fluid wird in diesem Falle der Öffnung 769 zugeführt. Die erste Verdichtungsstufe findet in der größeren Kammer oder Ausbuchtung 751 statt. Das vorverdichtete Druckmittel tritt aus der Öffnung 778 aus und wird der Öffnung 776 zugeführt, worauf es in der kleineren Kammer oder Ausbauchung .752 einer zweiten Verdichtungsstufe unterworfen wird. Das zwei¬ stufig verdichtete Druckmittel tritt dann aus der Öffnung 767 aus.Analogously, the machine according to FIG. 20 can also be operated as a two-stage compressor. In this case, the fluid to be compressed is fed to the opening 769. The first compression stage takes place in the larger chamber or bulge 751. The pre-compressed pressure medium exits from opening 778 and is fed to opening 776, whereupon it is subjected to a second compression stage in the smaller chamber or bulge .752. The two-stage compressed pressure medium then emerges from the opening 767.
Eine Rotationskolbenmaschine der anhand der Fig.20 bis 22 erläuterten Art kann selbstverständlich auch mehr als zwei Ausbuchtungen entsprechend den Aus¬ buchtungen 751 und 752 aufweisen, die gleich oder unter¬ schiedlich groß bemessen sein können, so daß man dann noch mehr Arbeitstakte oder Expansions- bzw. Kompres¬ sionsstufen zur Verfügung hat.A rotary piston machine of the type explained with reference to FIGS. 20 to 22 can of course also have more than two bulges corresponding to bulges 751 and 752, which can be of the same or different sizes, so that even more work cycles or expansion or compression stages available.
Der Fachmann wird erkennen, daß sich die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch noch in anderer Weise abwandeln lassen und daß bestimmte Merkmale, die bei einem Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen anwendbar sind. Those skilled in the art will recognize that the described exemplary embodiments can also be modified in another way and that certain features that have been described in one exemplary embodiment can also be used in other exemplary embodiments.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Rotationskolbenmaschine mit a) einem Gehäuse (10), das eine Rotorkammer (23) bil¬ det, welche durch eine Gehäuseinnenwand begrenzt ist, b) einem in der Rotorkammer (23) um eine Achse (30) drehbar gelagerten Rotor (12), c) einer Anzahl von kolben- oder schieberartigen Lei¬ stungsteilen (14), die im Rotor (12) radial verschieb¬ bar gelagert sind, d) einer Abdichtanordnung (60, 62, 72) zum gleitenden Abdichten der Leistungsteile (14), des Rotors (12) und der Rotorkammer (23) in bezug aufeinander und e) einer Leistungsteil-Steuervorrichtung, die bei einer Drehung des Rotors (12) in der Rotorkammer (23) eine zwangsweise Verschiebung der Leistungsteile (14) bezüglich des Rotors (12) bewirkt, 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß f) die Anzahl der im Rotor (12) verschiebbar gelagerten Leistungsteile (14) größer als 2 ist, und daß g) die Leistungsteil-Steuervorrichtung ein polygonförmi- 5 ges Steuerteil (16) enthält, das um eine zur Rotorkammer1. Rotary piston machine with a) a housing (10) which forms a rotor chamber (23) which is delimited by an inner wall of the housing, b) one which is rotatably mounted in the rotor chamber (23) about an axis (30) Rotor (12), c) a number of piston-like or slide-like power parts (14) which are mounted radially displaceably in the rotor (12), d) a sealing arrangement (60, 62, 72) for the sliding sealing of the power parts (14), the rotor (12) and the rotor chamber (23) with respect to one another and e) a power part control device which, when the rotor (12) rotates in the rotor chamber (23), causes a forced displacement of the power parts (14) the rotor (12) causes 1 characterized in that f) the number of power parts (14) slidably mounted in the rotor (12) is greater than 2, and that g) the power part control device contains a polygonal 5 control part (16), which by one to the rotor chamber
(23) konzentrische Achse (32) drehbar gelagert und mit den Leistungsteilen (14) gekoppelt ist (Fig. 1 und 2) .(23) concentric axis (32) rotatably mounted and coupled to the power parts (14) (Fig. 1 and 2).
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, d a -2. Rotary piston machine according to claim 1, d a -
10 d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Steu¬ erteil (16) einen polygonförmigen Bund (56) aufweist, mit dem die Leistungsteile (14) in Radialrichtung im we¬ sentlichen unbeweglich, in Umfangsriehtung jedoch ver¬ schiebbar gekoppelt sind.10 due to the fact that the control part (16) has a polygonal collar (56) with which the power parts (14) are essentially immovable in the radial direction, but are slidably coupled in the circumferential direction.
1515
3. Rotationskolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des3. Rotary piston machine according to the preamble of
Patentanspruchs 1 , bei der f) die Anzahl der im Rotor (112) verschiebbar gelagertenClaim 1, in which f) the number of slidably mounted in the rotor (112)
Leistungsteile (114) größer als 2 ist, und daßPower parts (114) is greater than 2, and that
20 9) die Leistungsteil-Steuervorrichtung Pleuelstangen (186) enthält, deren den Leistungsteilen abgewandte Enden um eine zur Rotorkammer (123) koaxiale Achse (132) drehbar gelagert sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß20 9) the power part control device contains connecting rods (186), the ends of which are remote from the power parts and are rotatably mounted about an axis (132) coaxial to the rotor chamber (123), that is to say that
'25 h) das dem zugehörigen Leistungsteil (114a) abgewandte Ende einer Pleuelstange (186a) drehfest an einer Scheibe (194) angebracht ist, welche um 4ie Achse (132) der Rotorkammer (123) drehbar gelagert ist, und daß i) die den zugehörigen Leistungsteilen (114,...) abgewand- Is' 25) h is the associated power part (114a) facing away from the end of a connecting rod (186a) rotatably mounted on a disc (194) which is mounted rotatably about 4ie axis (132) of the rotor chamber (123), and that i) the associated power units (114, ...)
30 ten Enden der übrigen Pleuelstangen (186b,...) an der Scheibe (194) schwenkbar gelagert sind (Fig. 8) .30 th ends of the other connecting rods (186b, ...) on the disc (194) are pivotally mounted (Fig. 8).
4. Rotationskolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Pa¬ tentanspruchs 1, 'd a d u r c h g e k e n n z e i ch-4. Rotary piston machine according to the preamble of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i ch-
35 n e t, daß die Leistungsteil-Steuervorrichtung35 n e t that the power section control device
(219, 225) im wesentlichen außerhalb des Rotor angeordnet ist. 5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leistungsteil-Steuervorrichtung mindestens eine im Gehäuse (10) angeordnete Steuerkurve (225) enthält.(219, 225) is arranged essentially outside the rotor. 5. Rotary piston machine according to claim 4, characterized in that the power part control device contains at least one in the housing (10) arranged control cam (225).
6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leistungsteil-Steuervorrichtung ein Magnetsystem enthält, das die Funktion einer Steuerkurve ausübt.6. Rotary piston machine according to claim 4, that the power part control device contains a magnet system that performs the function of a control curve.
7. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Rotorkammer die Form eines Kreiszylinders hat, und daß der im wesent- liehen kreisscheibenförmige Rotor um eine zur Achse der Rotorkammer exzentrische Achse drehbar gelagert ist.7. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, that the rotor chamber has the shape of a circular cylinder, and that the essentially circular rotor is rotatably mounted about an axis eccentric to the axis of the rotor chamber.
8. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rotorkammer einen nichtkreisförmigen Querschnitt hat und daß die Leistungsteil-Steuervorrichtung so ausge¬ bildet ist, daß sie bei einer Umdrehung des Rotors in der Rotorkammer mehr als einen Hubzyklus der Leistungs¬ teile im Rotor bewirkt.8. Rotary piston machine according to one of claims 4 to 6, characterized in that the rotor chamber has a non-circular cross-section and that the power part control device is so designed that it rotates more than one stroke cycle of the power parts in the rotor chamber with one revolution of the rotor in the rotor.
9. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g. e k e n n z e i c h- n e t, daß das Gehäuse (510 ) und der Rotor (512 ) eine elektromagnetische Vorrichtung ( 587) ent- sprechend einer Wechselstrommaschine enthalten.9. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, d a d u r c h g. The fact that the housing (510) and the rotor (512) contain an electromagnetic device (587) corresponding to an AC machine.
10. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Querschnitt der Rotorkammer näherungsweise die Form eines Kreises mit mindestens zwei sichelförmigen Ausbauchungen (751 , 752) hat und daß die Ausbauchungen10. Rotary piston machine according to claim 8, that the cross-section of the rotor chamber has approximately the shape of a circle with at least two crescent-shaped bulges (751, 752) and that the bulges
MPI (751, 752) unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen.MPI (751, 752) have different cross-sectional areas.
11. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h- n e t, daß am Umfang des Rotors (712) zwischen jeweils zwei Leistungsteilen (714) eine Brennkammer (755) vorgesehen ist.11. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, that a combustion chamber (755) is provided on the circumference of the rotor (712) between two power parts (714) in each case.
12. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Brennkammer (755) mindestens eine der folgenden Vorrrichtungen enthält:12. A rotary piston machine as claimed in claim 11, wherein each combustion chamber (755) contains at least one of the following devices:
α eine Zünd- bzw. Glühkerze (757) ; ß eine Brennstoff- EinspritzVorrichtung (789) . α a spark plug (757); ß a fuel injector (789).
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