WO1986005233A1

WO1986005233A1 - Rotary piston engine

Info

Publication number: WO1986005233A1
Application number: PCT/AT1986/000020
Authority: WO
Inventors: Hubert Petutschnig
Original assignee: Hubert Petutschnig
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1986-09-12
Also published as: AU5626886A; EP0215852A1; BR8605822A

Description

Rotationskolbenmotor

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor mit mindestens zwei Rotationskolben, die mittig an Auslegern schwenkbar gelagert sind, die ihrerseits it einer An- oder Abtriebswelle drehfest verbunden sind, wobei die Rotationskolben dichtend an der Innen-

5 wand des Gehäuses anliegen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeich¬ net, daß die Innenkontur des Gehäuses aus vier zu den Hauptachsen

^* spiegelbildlich angeordneten Quadranten bestehen, die von den Haupt¬ achsen, ineinander übergehenden Kreisbögen und einem geraden Ab¬ schnitt begrenzt sind und daß die Radien die Längen der Hauptachsen

10 und,die Abstände von Punkten auf den einzelnen Abschnitten der In¬ nenkontur durch Multiplikation einer. zugezordneten Verhältnisgröße mit der frei gewählten Länge des Kolbens gegeben ist.

Durch die er inderische Maßnahme erreicht man, daß der Winkel zwi- 15 sehen dem Kraftvektor und der Normalen auf die Tangente an den Anla¬ gepunkten des Kolbens an der Innenkontur in der Hauptstellung ca. mindestens 20° beträgt. Ist dieser Winkel kleiner, so ist die Ver¬ drehung aus dieser Position heraus nicht möglich, d.h. der Rotations¬ kolbenmotor wird funktionsunfähig. 20

Der Motor kann insbesondere mit Benzin, Diesel oder anderen Brenn¬ stoffen betrieben werden, wobei die Zündung des Verbrennungsgemi¬ sches beim Motor durch Zündkerzen oder durch Kompression des Ver¬

'- brennungsgemisches auf seinem Selbstzündungspunkt erreicht wird. Es 25 wird durch die Erfindung ein Motor bzw. ein Verdichter geschaffen, mit dem die Nachteile bekannter Drehkolbenmotoren bzw. Verdichter vermieden werden. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Fig.1 zeigt ein Schema des Motors bzw. des Verdichters, die Überführung der Strecke B bis B^* auf C bis C-, wobei der Schwenk¬ punkt A/2 entlang der Kreislinie auf A^*/2 überführt wird. Fig.2 zeigt eine Drehkolbenmaschine mit zwei Rotationskolben. Fig.3 zeigt die Lage der zur Gestaltung der Innenkontur wichtigen Punkte. Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.

Prinzipiell wird bemerkt, daß hinsichtlich der Rotationskolben, ^'ih- rer Lagerung und Bewegung, der Gehäuseform, der Abdichtung der Ro¬ tationskolben keine Unterschiede zwischen dem in den Figuren darge¬ stellten Motor und Verdichter bestehen. Sofern sich die entsprechen¬ den Merkmale nicht ausschließen, sind sie wohl für den Motor als auch den Verdichter anwendbar und kombinierbar.

Fig.1 zeigt das Prinzip der Bewegung des Motors bzw. Verdichters. Das Gehäuse besitzt eine innere Lauffläche in Form zweier ausein¬ andergerückter und.durch Gerade verbundener Halbkreise (Mittelpunkt M, Radius r) bzw. angenäherter Halbkreise bzw. angenäherter Gerade. Der Mittelpunkt der An- oder Abtriebswelle ist mit 0 bezeichnet, die Länge vom Mittelpunkt zum Scfavenkmittelpunkt des Rotationskol¬ bens am Ausleger mit R. Der Rotationskolben besitzt eine Länge zwi¬ schen seinen an der Innenwandung bzw. der Lauffläche anliegenden En¬ den von A. Bei einer Drehung der Welle in Richtung des Pfeiles dreht sich der Schwenkmittelpunkt längs eines Kreises mit dem Radius r, wobei er jedoch mit seinen Enden an der Innenwandung gleitet bzw. entlang dieser geführt ist. Von der Stellung B - B' verschwenkt sich der Rotationskolben bei einer Drehung von 90° in die Stellung C - C' . Die Längen von A, R, L und r werden so abgestimmt, daß die Kolben- enden immer möglichst genau längs der Innenwandung geführt sind.

Fig.2 zeigt eine Rotationskolbenmaschine, wobei in dem ovalen Gehäu¬ se 1, welches vorzugsweise aus zwei angenäherten Halbkreisen, die im Achsmittelpunkt verschoben und an den Halbkreisenden durch zwei pa¬ rallele, gerade bzw. angenäherte gerade Linien verbunden sind, be¬ steht, zwei Rotationskolben 8, 9 solcherart eingepaßt sind, daß die¬ se mit Schwenklagern 15 15' auf Schwenkbolzen 42, 42' achsmittig 5 schwenkbar sind, und an ihren Endpunkten 13, 14 an der Innenlaufflä¬ che bzw. Innenwandung 3 während der Drehung der Achse bzw. Welle 16 stets anliegen. Ausleger 17, 17' sind fest und dauerhaft mit der Welle 16 verbunden und tragen an ihren Enden senkrecht zu ihrer Er- streckungsrichtung die Schwenkbolzen 42, 42' für die Rotationsskol-

10 ben 8, 9. Das für die Schwenklager 15, 15' erforderliche Schmieröl wird zweckdienlicherweise durch die Welle 16 und die Ausleger 17,17' an die Schwenklager 42, 42' herangeführt. Im Gehäuse 1 befinden sich im Uhrzeigersinn gesehen im Bereich von ca. 140 - vom Zündkerzen¬ gewinde 5 bzw. von der Zündkerze 5' an gerechnet - die Auslaßöffnung

15 7 sowie im Bereich von ca. 220 die Ansaugöffnung 6. Weiters sind im Mantel des Gehäuses Leerräume, Öffnungen (Verdichter) 2a bis 2g ent¬ halten, welche Kühlflüssigkeit aufnehmen können, wobei aber auch ge¬ mäß einer bevorzugten Ausführungsform ausschließlich Kühlrippen zur Anwendung gelangen können. In Fig.2 sind die entsprechenden Dicht-

20 leisten mit 10, 11 und 12 bezeichnet. Mit 5a ist das Gewinde der Zündkerze 5 bezeichnet und mit 19 ein federndes Anpreßstück für die Dichtleisten 10, 11.

Die Fig.3 zeigt die für die Bildung der Innenkontur wichtigen Punkte, 25 wobei sich die Lage dieser Punkte aus bestimmten Verhältniszahlen, multipliziert mit der Länge der Strecke EF ergibt. Die Strecke EF ist die wählbare Gι^*undgröße und da die Kontur in allen vier Quadran¬ ten identisch ist, braucht nur einer dieser Quadranten beschrieben

-"-> werden. 30

Die Strecke LG entspricht dem Kreisradius, der, ausgehend vom Punkt L zwischen den Punkten GO aufgetragen wird. Der Punkt 0 bildet den Übergangsbereich als Verschneidung mit dem Kreispunkt M. Die Strecke HD stellt eine Gerade dar. Die Verschneidungspunkte 0 und H - 4 -

erhalten einen Übergangsradius, so daß eine fließende Kurve ohne Kantenpunkte entsteht. Der Radiuspunkt M entsteht dabei aus den Strecken AS und SM. Der Punkt B stellt den Rotationspunkt des ro- tierenden Kolbens, welcher in der Strecke EF = s dargestellt bzw. definiert ist, dar. Die Strecke EF stellt die Grundgröße dar und ist frei wählbar. Um die jeweils gewünschte Streckengröße zu erlan¬ gen, multipliziert man, wie bereits erwähnt, s mit einer Verhält¬ niszahl., die in dem vorgegebenen Bereich ausgewählt wurde.

Die wesentlichen Vorteile der neu entwickelten Hüllkurve liegen in einem annähernd spielfreien Abwälzen der Strecke EF an der Hüllkur¬ ve, sowie einem Tangentialwinkel der Strecke EF im Hauptscheitel¬ punkt, wie z.B. G zugewandt, zur Hüllkurve, von weniger als 70°, bei einer beispielhaften Strecke von CB.

Wird die Länge der Strecke BC geändert, so ergibt sich eine Verschie¬ bung der Verhäl-tniszahlenbereiche, was eine mehr oder weniger pro¬ gressive Kuvenaüsbildung zur Folge hat.

Wie bereits erwähnt, ist die Strecke EF frei w-ählbar und die Berei¬ che der damit zu multiplizierenden Vergleichsgrößen sind, wie folgt: AB = 0,35 - 0,45; BC = 0,023 - 0,135; GA = 0,5 - 0,9; DA = 0,2 - 0,9; AL = 0,1 - 0,4; AS = 0,1 - 0,4; SK = 0,04 - 0,09; LG = 0,2 - 0,9; MO = 0,2 - 0,9; AZ = 0,1 - 0,3; ZV = 0,5 - 1,5; WV = 0,5 - 0,9 Die bevorzugten Werte sind AB = 0,42; BC = 0,079; GA = 0,81; DA = 0,576; AL = 0,245; AS = 0,178; SK = 0,07; LG = 0,565; MO = 0,655; AZ = 0,1907; ZV = 0,108; WV = 0,6858.

Bei dem dargestellten Beispiel sind drei Radien definiert, wobei die Kreisbögen dieser Radien bei der dargelegten Wahl ihres Mittel- punktes ineinander übergehen. •

Fig.4 zeigt schematisch eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung. Die Kolben sind hier in den Lagen 21, 22 und 23 bzw. 21', 22' und - 5 -

23' dargestellt. Wenn sich nun die Kolben auf der Lage 23 bzw. 23' im Uhrzeigersinn um 90° in die Lage 21 ' bzw. 21 verdrehen, wird durch die Ansaugöffnungen 26 und 27 in die Volumsräume 29 und 29' ein Fluid eingesaugt, wobei diese Volumsräume sich ständig ver- größern und der Innenraum sich bis zu einem Minimalvolumen zwischen den Kolbenpositionen; 21 bzw. 21' verkleinert. Bei der Weiterdrehung aus den Lagen 21, 21' in Pfeilrichtung werden die Kammern 30, 30' über die Öffnungen 24 bzw. 25 entleert, wobei der sich vergrößern¬ de Innenraum durch die mit einem Rücksperrventil versehene Öffnung 28 gefüllt wird.

Durch die erfindungsgemäße Neugestaltung des Fluidverdichters bzw. -motors wird erreicht, daß einerseits bei gleicher Baugröße das doppelte Verdrängungsvolumen nutzbar wird sowie andererseits bei Wegfall von Rücksperrventilen in den Hauptaustrittsöffnungen ein weite≤tgehend pulsfreier Fluidstro über die Öffnungen 24 und 25 austritt.

Claims

Pa t ent an sp rüche:

1. Rotationskolbenmotor mit mindestens zwei Rotationskolben, die mittig an Auslegern schwenkbar gelagert sind, die ihrerseits mit einer An- oder Abtriebswelle drehfest verbunden sind, wobei die Rotationskolben dichtend an der Innenwand des Gehäuses anliegen,

5 dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur des Gehäuses aus vier zu den Hauptachsen spiegelbildlich angeordneten Quadranten be¬ steht, die resultierende Kurve eines Quadranten vorzugsweise von den Hauptachsen, ineinander übergehenden Kreisbögen und einem ge¬ raden bzw.angenäherten geraden Abschnitt begrenzt ist und daß die 0 Radien, die Längen der Hauptachsen und die Abstände von Punkten auf den einzelnen Abschnitten der Innenkontur durch Multipli¬ kation einer zugeordneten Verhältnisgröße mit der frei gewählten Länge des Kolbens gegeben-ist.

2. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^' 5 daß die -vorgesehenen Verhältniszahlen der verschiedenen Radien und Abstände in den Bereichen, wie folgt, vorgesehen sind: AB = 0,35 - 0,45, vorzugsweise 0,42; BC = 0,023 - 0,135, vor¬ zugsweise 0,079; GA = 0,5 - 0,9, vorzugsweise 0,81; DA= 0,2 - 0,9, vorzugsweise 0,576; AL = 0,1 - 0,4, vorzugsweise 0,245; 0 AS = 0,1 - 0,4, vorzugsweise 0,178; SK = 0,04 - 0,09, vorzugs¬ weise 0,07, LG = 0,2 - 0,9, vorzugsweise 0,565; MO = 0,2 - 0,9, vorzugsweise 0,655; AZ = 0,1 - 0,3, vorzugsweise 0,1907; ZV = 0,5 - 1,5, vorzugsweise 0, 08; WV = 0,5 - 0,9, vorzugsweise 0,6858.

253.Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch,gekenn¬ zeichnet, daß bei Verwendung eines Fluids in je zwei nicht be¬ nachbarten Quadranten Ansaug- (26,27) bzw. Austrittsöffnungen (24, 25) im Gehäuse vorgesehen sind, so daß bei Umlauf der Kolben Räume mit wechselnden Volumina geschaffen werden, wo¬ bei der Innenraum(35)durch die mit einem Rücksperrventil ver¬ sehene Öffnung(2S) gefüllt, bzw. durch die Hauptaustritts¬ öffnungen(24, 25)entleert wird.