DE1601830C3

DE1601830C3 - Parallelachsige Umlaufkolbenmaschine bestehend aus axial hintereinander angeordneten Kompressions- und Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1601830C3
Application number: DE1601830A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Mw Rotary (international) Development Pty Ltd Gordon Ns Wales (australien)
Current assignee: Mw Rotary (international) Development Pty Ltd Gordon Ns Wales (australien)
Priority date: 1967-03-13
Filing date: 1968-03-06
Publication date: 1974-03-21
Also published as: DE1601830A1; DE1601830B2; GB1173544A; US3487816A; FR1562324A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine parallelachsigc Umlaufkolbenmaschine bestehend aus axial hintereinander angeordneten Kompressions- und Brennkraftmaschinen jeweils mit Schlupfeingriff zwischen in einer Kolbennabe radial beweglichen Kolbenschicbcrn und mit einem Mantel, wobei die Maschinen jeweils mit einer einen Übergangskanal aufweisenden, gemeinsamen Trennwand versehen sind und der Übergangskanal bei vorbestimmtem Kolbcndrehwinkel in den Kolben der Maschinen befindliche, achsparallelc Kanäle miteinander verbindet, von welchen jeweils Kanäle benachbart und parallel zu den Kolbenschiebern in die jeweiligen Arbeitskammern münden.

Eine derartige Maschine ist aus der deutschen Patentschrift 863 727 bekannt. Maschinen dieser Bauweise genügen jedoch den heutigen Ansprüchen nicht mehr hinsichtlich des Wirkungsgrades und der mit möglichst vollkommener Verbrennung des Kraftstoffs einhergehender Verringerung der Umweltverschmutzung. Zudem ist eine Änderung der Kompres

sion zwecks Leistungsanpassung nicht ohite weiteres

möglich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Umlaufkolbenmaschine obengenannter Art mit verbessertem Wirkungsgrad und leicht veränderbarer Leistung zu schaffen.

Diese Aufgabe svird durch die Kombination fulgender Merkmale gelöst:

a) Wenigstens eine über eine bestimmte Umfangscrstreckung den Kolben berührende achsnahe Zone des im übrigen kreisrunden Mantels der Maschinen,

b) Brennstoffeinspritzvorrichtung in der achsnahen Zone des Mantels c'er Brennkraftmaschine,

_) Anordnung von Absperrschiebern im Mantel der jeweiligen Maschine in einer der Kolbenschieberzahl entsprechenden Anzahl,

d) Veränderbarkeit der Eintrittsöffnung im Mantel der Kompiessionsmaschine durch ein verschiebbares Mantelteil.

Es wird nur für die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale Schutz beanspruch!.

Aus der französischen Patentschrift 13υ2 508 im bereits eine Umlaufkolbenmaschine bekannt, deren Mantel eine achsnahe Zone mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung aufweist. Aus der USA.-Patentschrift 1 427 053 ist es ferner bekannt, im Mantel der Maschine eine der Kolbenschiebcrzahl entsprechende Anzahl von Absperrschiebern vorzusehen.

Die Kombination der Merkmale ergibt den Vorteil, daß die Maschine Auspuffgase nahe der Umgebungstemperatur und dem Umgebungsdruck abgibt. Es wird bei fast vollkommener Verbrennung und hohem Wirkungsgrad eine erhebliche Verringerung der giftigen Abgase erreicht.

Darüber hinaus erreicht man, daß Kompressionsgrad und Leistung während des Betriebes der Maschine leicht verändert werden Können durch das verschiebbare Mantel teil.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann zwischen zwei achsnahen Zonen des Mantels der Brennkraftmaschine eine Aussparung im Mantel als Kühl- oder Schmierkammer vorgesehen sein.

Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Kompressionsmaschine im Schnitt entlang der Linie 1-1 in F i g. 3,

Fig. 2 die Expansionsmaschine im Schnitt entlang der Linie H-II in F i g, 3 und

F i g. 3 einen Längsschnitt der Umlaufkolbenmaschine mit einer Brennkraftmaschine und zwei Kompressionsmaschinen längs der Linien 111—111 in Fig. 1 und 2.

Die gezeigte Umlaufkolbenmaschine enthält eine einzige Abtriebswelle 1, die sich in in. Endplatten 22, 22' vorgesehenen Lagern 23 dreht (F i g. 3). Auf der Abtriebswelle 1 sind drei Kolben montiert und verkeilt, zwei Kompressionskolben 2, 2' und ein einziger Arbeitskolben 3.

Der Arbeitskolben 3 ist von den Kompressionskolbcn 2, 2' durch Trennwände 12, 12' getrennt. Diese Trennwände 12, 12', die Endplatten 22, 22' und die Mantel 4, 4' der Kompressionsmaschinen begrenzen zusammen mit dem. Umfang jedes Kompressionskolbens 2, 2' die Kompressionskammern 6, 6'. Luft wird

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in ciie Kompressionskammern 6 und 6/ eingeführt der Kolbenschieber 9, 9', in Drehrichtung des KoI-

imd dort komprimiert, worauf die komprimierte Luft bens gesehen, in Verbindung (Fig, 2), Die Kanäle 13

unmittelbar vor der Zündung in die Verbrennung»- und 13' besitzen axiale Seitenöffnungen 29 und 30 in

kammer eingespeist wird, wie noch näher crläulert <lei\ Stirnwänden des Kolbens,

werden wird. 5 Die Innenwandung des Mantels 5 besitzt radial

In F i g. I ist die Konstruktion einer der Komprcs- nach innen vorspringende achsnahe Zonen bei 27 »ionsmaschinen im Einzelnen gezeigt. Jeder Korn- und 28, wo der Umfang des Arbeitskolbcns 3 berührt pressionskolben ist mit einem Kolbenschieber 8 ver- wird. An den Berührungsflächen sind Absperrschiesehen, der derart in dsm Kolben montiert ist, daß er ber U und U' vorgesehen, wie die im Zusammeiiin einet im wesentlichen radialen Richtung beweglich io hang mit dem Kompressionskolben 2 beschriebenen ist und von einer Feder 21 gegen die gegenüberlie- Absperrschieber 10.

gende Innenwandung des Mantels 4 gedruckt wird. In einer Zone unmittelbar vor dem Absperrschie-

Der Kolbenschieber 8 läuft also mit dem Kolben um ber Il ist im Mantel eine Kraftstoffeinspritzvorrich-

itnd hält eine Dichtung mit der Innenwandung des tung 18 und eine Zündkerze 16 vorgesehen. Unmii-

Mantels4 aufrecht. Zwischen der Trennwand 12 und 15 tclbar hinter dem Absperrschieber ΙΓ befindet sich

der Endplatte 22 und dem Kolbenschieber 8 wird eine Austrittsöffnung 15.

ebenfalls durch bekannte Mittel eine Abdichtung er- Die Kolbenschieber 9 und 9' befinden sich in dia-

zielt. metral gegenüberliegenden Bereichen des Arbeitskol-

Innerhalb des Kompressionskoibens 2 und — in bens 3; dort befinden sich auch die Seitenöffnungen Drehrichtung gesehen — vor dem Kolbenschieber 8 20 29 und 30. Diese befinden sich in dem gleichen rabefindei sich ein achsparalleler Kanal 24, der am dialen Ab>tand von der Abtriebswelle 1 wie die Sei-Umfang des Kolbens im unmittelbaren Bereich vor tenöffnungen 31 und 31' i-.. den Kompressionskoldem Kolbenschieber 8 in die Kompres Jonskammer 6 ben 2. Die Seitenöffnungen 31 and 31' in den Kommündet. wie F i g. 1 zeigt. Dieser Kanal hat auch eine pressionskolben sind gegeneinander '.im 180 veraxiale Seitenöffnung 31 (Fig. 3) in der Stirnwand 25 setzt und so angeordnet, daß eine Seitenöffnung 31, des Kolbens und wird dazu benutzt, komprimierte J?' sich dauernd in Deckung mit einer Scitenöffnung Luft aus der Kompressionskammer 6 in die Verbren- 29. 30 befindet, wobei die in Deckung befindlichen nungskammci 7 zu überführen, wie im Folgenden be- Seitenöffnungen sich an benachl jrten Kolbcnstirnschrieben wird. wänden öffnen, so daß ihre entsprechenden Kanäle

Die Innenwandung des Mantels 4 ist mit einer ra- 30 ständig in Verbindung stehen würden, wenn nicht die dial nach innen vorspringenden, achsnahen Zone 26 Trennwände 12, 12' dazwischenlägen,
versehen, die den Kolbenumfang berührt. An der Be- Die Trennwände 12, 12' sind durch geeignete Mitrührungsfläche ist eine Dichtung vorgesehen, die tel (nicht gezeigt) abgedichtet. z.B. mittels Labybeim Ausführungsbeispiel aus einem Abspcrrschie- rinthdichtungen, gegen die angrenzenden Kolbenber 10 ähnlich dem Kolbenschieber 8 besteht, die 35 Stirnwände. Sie sind im gleichen radialen Abstand mittels einer Feder 2 Γ gegen den Umfang des Koni- von der Abtricbswelle 1 wie die Seitenöffnungen 29. pressionskolbens 2 gedrückt wird. 30, 31, 3Γ mit einem Übergangskanal 17 versehen.

Unmittelbar vor dem Absperrschieber 10 — in Die Übergangskanäie 17 stimmen lagemäßig übercin.

Drehrir'itung gesehen — befindet sich ein Bereich, in Im folgenden wird die Arbeitsweise der Umlauf-

dem im Mantel 4 eine Fintrittsöffnung 14 vorgesehen 40 kolbenmaschine beschrieben. Der Kolbenschieber 8

ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei- des Komprcssionskolbens 2 ist in Fig. I in einer

spiel ist die Eintrittsöffnung 14 auf einem verschieb- Lage gezeigt, in der er gerade an der Eintrittsöffnung

baren Mantelteil 25 angeordnet, das auf dem Man- 14 vorbeigelaufcn ist. Bei weiterer Drehung des

tel 5 der Brennkraftmaschine verstellt werden kann. Komprcssionskolbens 2 in Picilrichtung wird Luft

Bei Verschiebung der Eintritisöffnung 14 verursacht 45 durch die Eintrittsöffnung 14 hinter dem Kolncn-

die daraus resultierende Änderung im Volumen der schieber 8 in die Kompressionskammer 6 gesaugt,

vor dem Kolbenschieber eingeschlossenen Luft eine während die von der vorhergehenden Umdrehung

Änderung im Kompressionsverhältnis der Komprcs- des Kolbenschieber il in die Kompressionskammer i5

sionsmaschine, die in Verbindung mit Änderungen gesaugte und nun in der Kompressionskammer durch

des Zündzeitpunktes und der Kraftstoffeinspritzung 50 den Absperrschieber 10 gefangene Luft komprimiert

in der Brennkraftmaschine eine Änderung der Lei- wird, einen maximalen Druck erreicht und in den

stungsabgabe der Umlaufkolbenmaschine ohne Ar- Kanal 24 gepreßt wird, während der Kolbcnschie-

derung der Umdrehungsgeschwindigkeit der An- ber 8 sich dem Absperrschieber 10 nähert. Die Seitcn-

tiicbswelle erlaubt. Wenn alle drei Funktionen öffnung 31 deckt sich nun mit dein übergangskaival

gleichzeitig geändert werden, so ändert sich die Ka- 55 17, und die komprimierte Luft wird dadurch über

pazität der Umlaufkolbenmaschine. den Kanal 13 des Arbeitskolbcns 3 in den kleinen

In Fig. 2 ist die Konstruktion des Arbeitskol- Raum 19 eingespeist, der durch die achsnahe Zone bens 3 und seiner zugeordneten Verbrennungskam- 27 und die hintere Kante des Kolbcnschiebcrs 9 bcmer gezeigt. Dieser Kolben ist mit zwei Kolbenschie- grenzt ist. Der Kolbenschieber 9 nähert sich nun der bern9 und Ψ versehen, ähnlich dem im Zusammen- 60 in Fig. 2 gezeigten Lage. Wenn er an der Kraftstoffhang mit dem Kolben 2 beschriebenen Kolbenschie- einspritzvorrichtung 18 vorbsigclaufen ist, wird ber 8. Kraftstoff in die Kammer eingespritzt und das resul-

Diese Kolbenschieber sind ebenso im Kolben mon- tierende Gemisch wird gezündet. Durch die explodie-

tiert und werden mittels Federn 21 gegen die Innen- rcnde Mischung wird der Kolbenschieber 9 durch die

wandung des Mar,tels5 der Verbrennungskammer 65 Verbrennungskammer 7 getrieben, bis er schließlich

gedrückt. Für jeden Kolbenschieber ist ein Kanal 13, die Austrittsöffnung 15 efreicht, und unmittelbar da-

13' im Kolben vorgesehen. Jeder Kanal 13, 13' steht nach befindet sich der Kolbenschieber 9' in der

mit dem Umfang des Kolbens unmittelbar vor einem Zündstellung, wobei der Kanal 13' und der Raum 19

lit komprimierter Luft aus der zweiten Kompresioriskawitier 6' gefüllt worden ist. Der Kolbenschieer 9' spült bei seinem Arbeitstakt aus der Verbrenungskammer7 Verbrennunßsproduktc heraus, die on der früheren Zündung zuiückgebiieben sind.

Wie ersichtlich hat die Umlaufkolbenmaschine auf diese Wdse ?.wei Arbcifstaktö pro Uftidfehung.

Wie in Fig.2 geneigt, ist in der Verbrennung^ kammer 7 eine Aussparung 20 für Kühlung und Schmierung mittels Druckölnebels vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche;

1, Parallelachsig? Umlaufkolbenmaschine, bestehend aus axial hintereinander angeordneten Kompressions- und Brennkraftmaschinen jeweils mit Schlupfeingriff zwischen in einer Kolbennube radial beweglichen Kolbenschiebern und mit einem Mantel, wobei die Maschinen jeweils mit einer einen Übergangskanal aufweisenden, ge- ίο meinsamen Trennwand versehen sind und der Übergangskanal bei vorbestimmten! Kolbendrehwinkel in den Kolben der Maschinen befindliche, achsparallele Kanäle miteinander verbindet, von welchen jeweils Kanäle benachbart und parallel zu den Kolbenschiebern in die jeweiligen Arbcilskammern münden, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Wenigstens eine über eine bestimmte Umfangserstr^kung den Kolben (2, 2' 3) berührende achsnahe Zone (27, 28) des im übrigen kreisrunden Mantels (4, 4', 5) der Maschinen,

b) Brennstoffeinspritzvorrichtung (18) in der ₂j achsnahen Zone (27) des Mantels (5) der Brennkraftmaschine,

c) Anordnung von Absperrschiebern (iO, 11, 11') im Mantel (4, 4', S) der jeweiligen Maschine in einer der Kolbenschieberzahl entsprechenden Anzahl,

d) Veränderbarkeit der Eintrittsöffnung (14) im Mantel (4, 4") der Kompressionsmaschine durch ein verschiel bares Mantelteil (25).
2. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei achsnahen Zonen (27, 28) des Mantels (S) der Brennkraftmaschine eine Aussparung (20) im Mantel (5) als Kühl- oder Schmierkammer vorgesehen ist.