DE2129059A1 - Antnebsmotorsystem, especially with a rotary piston engine - Google Patents
Antnebsmotorsystem, especially with a rotary piston engineInfo
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Description
Dr. Ing. Jürgen SchmidtDr. Ing.Jürgen Schmidt
Dr rer. net Bruno RaitznerDr rer. net Bruno Raitzner
p.,r,.,rJn,,,.·, f. 2129059p., r,., r Jn ,,,. ·, f . 2129059
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11. Juni 1971 P 4059-1June 11, 1971 P 4059-1
PatentanmeldungPatent application
fürfor
Jadwiga Koltermann, 51 Kingston House South, Ennismore Gardens, London, GroßbritannienJadwiga Koltermann, 51 Kingston House South, Ennismore Gardens, London, UK
und λ and λ
Oskar Michejda, 2420 Priseilla Lane, Fort Wayne, Indiana,Oskar Michejda, 2420 Priseilla Lane, Fort Wayne, Indiana,
V*St*A# betreffend V * St * A # concerning
Antriebsraotorsystem, insbesondere mit DrehkolbenmotorDrive rotor system, in particular with a rotary piston engine
Die Erfindung bezieht sich auf Antriebsmotoren und insbesondere auf Drehkolbenmotoren.The invention relates to prime movers and, more particularly, to rotary piston engines.
Es sind verschiedene Antriebsmaschinen oder Motoren bekannt, die drei sich drehende Kolben und einen mittleren Rotor verwenden, der mit dem Körper jedes Kolbens im Eingriff steht* Oenauer gesagt sind die Kolben drehbar innerhalb einer Kolbenkammer angeordnet und mit einem Vorsprung zum abdichtenden Eingriff mit der Wand der Kammer versehen. Der mittlere Rotor ist mit einer Ausnehmung versehen und 1st derart Über Zahnräder mit dem Kolben verbunden, daß der Vorsprung an dem Kolben von der Ausnehmung aufgenommen wird, wenn sich die VorsprUnge in eine Ausrichtungsstellung in Bezug auf die Ausnehmung drehen. Der Kolbenvorsprung und der Eingriff des Rotors mit dem Kolbenkörper definieren einen sich ausdehnenden Kammerteil und einen sich verkleinernden Kammerteil innerhalb jeder Kolbenkammer. Diese Antriebsmaschinen sind durch verschiedene Betriebsmängel gekennzeichnet, bei-Various prime movers or motors are known which use three rotating pistons and a central rotor that engages the body of each piston * More precisely, the pistons can be rotated within a Piston chamber arranged and provided with a projection for sealing engagement with the wall of the chamber. The middle one The rotor is provided with a recess and is connected to the piston via gears in such a way that the projection on the piston is received by the recess when the projections are in an alignment position with respect to rotate the recess. The piston protrusion and the engagement of the rotor with the piston body define an expanding one Chamber part and a decreasing chamber part within each piston chamber. These prime movers are characterized by various operational defects, both
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spielsweise durch ein Fehlen geeigneter Maßnahmen zur Verhinderung einer Dekompression innerhalb der eich ausdehnenden Kammer und einer Kompression Innerhalb der sich verkleinernden Kammer, wodurch beträchtliche Energiemengen nutzlos verbraucht werden. Weiterhin ist der Arbeltsteil des Drehzyklus des Kolbens in vielen Fällen ziemlich kurz, so daß eine relativ große Antriebsmaschine für eine gegebene AusgangslelBtt!::y erforderlich ist.for example due to a lack of suitable preventive measures decompression inside the expanding chamber and compression inside the shrinking chamber Chamber, whereby considerable amounts of energy are wasted. Furthermore is the work part the rotation cycle of the piston is quite short in many cases, so that a relatively large prime mover for a given OutputlelBtt! :: y is required.
Außerdem sind Kompressoren und Brenner zur Lieferung ·?οη Verbrennungs-Nebenprodukt-Gasen (combustion by-product gas) in Verbindung mit Mitteln zur Gewinnung mechanischer Energie aus den Verbrennungs-Nebenprodukt-Gasen verwendende Antriebsmaschinen bekannt. Beispielsweise fallen Gasturbinen-Antriebsmaschinen in.diese Kategorie. Diese Antrlebsmasotilnen wandeln jedoch die kinetische Energie der Verbrennungs-Nebenprodukt«»Gase in mechanische Energie um, woraus sich niedrige Drebjnomentpegel bei niedrigen Oasströmungsgeschwindigkeiten, d.h. bei niedrigen Turbinendrehgeschwindigkeiten ergeben. Weiterhin erfordern Gasturbinen-Antriebsmaschine!! komplizierte Teile mit sehr engen Toleranzen, woraus sich offenkundig hohe Herstellungskosten ergeben. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die bekannten Antriebsmaschinen-Konstruktioneri aufgrund verschiedener Aufbau» und Betriebszyklusmängel zur Schaffung einer Einheit ungeeignet sind, die einen hohen thermischen Wirkungsgrad mit hohem Drehmoment und hoher Ausgangsleistung bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten und minimaler Größe und Gewicht aufweist, und es ist auch speziell keine Antriebsmaschine bekannt, die billig 1st, einen breiten Anwendungsbereich hat und kleine Schadstoff-Aussendungswerte aufweist.In addition, compressors and burners for supplying combustion by-product gases in connection with means for obtaining mechanical energy from the combustion by-product gases are known. For example, gas turbine prime movers fall into this category. However, these propulsion engines convert the kinetic energy of the combustion by-product "" gases into mechanical energy, resulting in low torque levels at low air flow speeds, that is, at low turbine speeds. Furthermore, gas turbine prime movers require !! complicated parts with very tight tolerances, which obviously results in high manufacturing costs. In summary, the known prime mover designs, due to various construction and duty cycle deficiencies, are unsuitable for providing a unit which has high thermal efficiency, high torque, high output at low rotational speeds and minimal size and weight, and it is also special no drive machine is known that is cheap, has a wide range of applications and has low pollutant emission values.
Erfindungsgemäß wird eine Drehkolben-Antriebsmaschine oder ein Drehkolbenmotor geschaffen, dem Verbrennunge-Neben-According to the invention, a rotary piston drive machine or created a rotary piston engine, the combustion secondary
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produkt-Oase zugeführt werden, und der die Druckenergie der Verbreimungs-Nebenprodukt-Gase in mechanische Nutzenergie umwandelt. Die Drehkolben-Antriebsmaschine wird vorzugsweise in Kombination nit einem Luftkompressor und einem Treibstoffbrenner zur Lieferung der Verbrennungs-Nebenprodukt-Gase verwendet. Die Antriebsmaschine ist in vorteilhafter Weise dadurch gekennzeichnet« daß sie ein relativ großes Drehmoment an der Ausgangswelle über einen weiten Bereich von Motor-Drehgeschwindigkeiten unter Einschluß relativ niedriger Drehgeschwindigkeiten abgibt und daß sie weiterhin eine im wesentlichen vollständige Verbrennung der Gasmlsohung ergibt, so daß sich niedrige Emlssionswerte von Abgaseleaenten ergeben« die eine Luftverschmutzung " bewirken.product oasis, and the pressure energy of the Incineration by-product gases into useful mechanical energy converts. The rotary piston prime mover is preferred in combination with an air compressor and a fuel burner to deliver the combustion by-product gases used. The prime mover is advantageously characterized in that it is a relative large torque on the output shaft over a wide range of engine rotational speeds including gives off relatively low rotational speeds and that they continue to have substantially complete combustion of the gas solution, so that low emission values from exhaust gas elements show "which cause air pollution".
Erfindungsgemäß wird eine Drehkolben-Antriebsmasohine geschaffen« die als zusätzliches Merkmal ein neuartiges sich drehendes Ventil und ein damit zusammenwirkendes Kanalsystem aufweist. Das erfindungsgemäße sich drehende Ventil und die Kanalanordnung sind so ausgebildet« daß eine Kompression des sich verkleinernden Volumens in der Drehkolbenkammer und eine Dekompression des sich vergrößernden Volumens verhindert wird und daß weiterhin diese vorteilhafte Wirkung unter Verwendung eines unkomplizierten sich drehenden Ventilteils erzielt wird. ä According to the invention, a rotary piston drive unit is created which has as an additional feature a new type of rotating valve and a channel system that interacts with it. The rotating valve according to the invention and the channel arrangement are designed in such a way that compression of the decreasing volume in the rotary piston chamber and decompression of the increasing volume are prevented and that this advantageous effect is further achieved using an uncomplicated rotating valve part. Ä
Die erfindungsgeaäße Antriebsmaschine verwendet Teile« die sich drehen« anstatt sloh hin- und herzubewegen und daher einfach dynamisch auszubalancieren sind. Außerdem wird eine Verringerung des Treibstoffverbrauches verglichen mit dem Treibstoffverbrauoh von üblichen Antrlebsroaschinen mit sich hin- und herbewegenden Kolben erzielt« weil vergrößerte Verbrennungszeiten in einfacher Weise verwendet werden können« um eine vollständigere Verbrennung der Oas-The drive machine according to the invention uses parts «the to turn «instead of sloh to and fro and therefore are easy to balance dynamically. In addition, a reduction in fuel consumption is compared with the fuel consumption of common propulsion machines achieved with reciprocating pistons because it uses increased combustion times in a simple manner can be «to achieve a more complete combustion of the oasis
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mischung zu erzielen« was außerdem niedrige Verschrautzungs-Emissionswerte ergibt. Als zusätzlicher Vorteil können Treibstoffe ohne Blei oder andere die Oktanzahl vergrößernde Beetandteile verwendet werden, weil kein Treibstoff-Zündsystem mit hoher Kompression verwendet wird. Diese Vorteile werden mit einem relativ einfachen Leistungsmechanismue mit einer minimalen Anzahl von Teilen und entsprechend mit einem wenig aufwendigen Mechanismus verglichen mit den komplizierteren Antriebsmaschinen mit hin- und herbeweglichen Kolben und den extrem teueren Gasturbinen erzielt.mixture «which also means low pollution emission values results. As an added benefit, fuels without lead or other can increase the octane number Components are used because there is no fuel ignition system with high compression is used. These benefits come with a relatively simple performance mechanism with a minimal number of parts and accordingly with a less complex mechanism compared to the more complicated drive machines with reciprocating pistons and the extremely expensive gas turbines achieved.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfünrungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing.
Fig. 1 ein Funktions-Übersichtsdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Antriebsmaschinensystems ;1 shows a functional overview diagram of an exemplary embodiment of the drive machine system according to the invention;
Flg. 2 eine seitliche Querschnittsansicht eines Ausführungebeispiels einer Drehkolbenantriebemaschine, die zur Verwendung mit dem Antrlebsmasohinensystem nach Flg. 1 geeignet ist und eine neuartige Ventil- und Einlaß- und Auslaß-Kanalanordnung aufweist;Flg. 2 is a side cross-sectional view of an exemplary embodiment of a rotary piston drive machine; which are for use with the drive system according to Flg. 1 suitable and has a novel valve and inlet and outlet port arrangement;
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Ende der Drehkolbenantriebsmaschine nach Flg. 2 entlang der Linie 2-3 zur Darstellung der Drehkolben in ihren Betriebsstellungen;3 shows a cross section through the end of the rotary piston drive machine according to Flg. 2 along the line 2-3 to illustrate the rotary lobes in their operating positions;
Flg. 4 einen weiteren Querschnitt eines Endes der Drehkolben-Antriebsmaschine naoh Fig. 2Flg. 4 shows a further cross section of one end of the rotary piston drive machine according to FIG. 2
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entlang der Linie 4-4 zur Darstellung des Zahnradgetriebes der Antriebsmaschine;along the line 4-4 to illustrate the gear transmission of the prime mover;
Flg. 5 einen weiteren Querschnitt durch ein Ende der Drehkolben-Antriebsmaschine nach Fig. 2 entlang der Linie 5-5 zur Erläuterung des sich drehenden Ventils der Antriebsmaschine;Flg. 5 is another cross-section through one end of FIG Rotary piston drive machine according to Fig. 2 along the line 5-5 to explain the itself rotating valve of the prime mover;
Flg. 6 einen weiteren Querschnitt duroh ein Ende der Drehkolben-Antriebsraasohlne nach Flg. 2 entlang der Linie 6~6 zur Darstellung der Kanäle etrömungsabwärts von dem sich drehen- I den Ventil nach Fig. 5jFlg. 6 shows a further cross-section through one end of the rotary piston drive shaft according to FIG. 2 taken along line 6-6 to show the channels downstream of the rotating valve of FIG. 5j
Fig. 7 eine Bndansicht der Drehkolben-Antriebsmaschine nach Fig. 2 in der Richtung der Pfeile 7-7 gesehen zur Erläuterung des Einlaßkanals der Antriebsmaschine;FIG. 7 is a Bndansicht of the rotary piston prime mover according to FIG. 2 in the direction of FIG Arrows 7-7 seen to explain the inlet channel the prime mover;
Flg. 8 eine andere Endansicht der Drehkolben-Antriebsmaschine nach Fig. 2 in Richtung der Pfeile 8-8 zur Erläuterung der Auslaßkanäle und des Auslaßrauraes des Antriebsmaschine.Flg. 8 is another end view of the rotary piston prime mover according to Fig. 2 in the direction of arrows 8-8 to explain the exhaust channels and the Auslaßrauraes of the prime mover.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiele eines erfindungsgem&een Antriebsmaschinensystems 10. Das System 10 schließt eine Drehkolben-Antriebsmaschine 12 mit einer Ausgangswelle zur Abgabe mechanischer Energie beispielsweise an die angetriebenen Räder eines Motorfahrzeuges und mit einer Zusatzeinrichtungswelle zum Antrieb eines allgemein mit 14. bezeichneten Luftkompressors ein. Einem ebenfalls mit 14 bezeichneten Brenner wird kompri-1 shows an illustration of an exemplary embodiment of a drive machine system 10 according to the invention System 10 includes a rotary piston prime mover 12 an output shaft for delivering mechanical energy to the driven wheels of a motor vehicle, for example and an accessory shaft for driving an air compressor generally designated 14. A burner also designated with 14 is compressed
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raierte Luft von dem Kompressor und Treibstoff von einer Treibstoffpumpe \6 zugeführt, um Verbrennungs-Nebenprodukt-Oaee mit erhöhtem Druck zu erzeugen, die der Drebkolben-Antriebsmaeohine 12 zugeführt werden.Aerated air is supplied from the compressor and fuel from a fuel pump 6 to produce elevated pressure combustion by-product oaee which are supplied to the rotary piston drive engine 12.
In Fig. 2 ist ein Auaführungsheisplel einer Drehkolben-Antriebsmaschine 12 dargestellt, die zur Verwendung bei dem Antriebsü&schines'ssrstem 10 nach Fig. 1 geeignet 1st. Die Drehkolben~te&rieismaschine 12 weist ein Gehäuse l8 auf, das eine EinlaßfSffnung 20 zur Zuführung von Verb^ennunge-Nebenprodukt-ßasen von dem Brenner und eine Auspuff- oder Auslaßöffrxung 22 zum Auslaß verbrauchter Gase aus der Antriebsmaschine 12 einschließt. Die Drehkolben-Antriebsmaschine 12 weist ferner eine Haupt-Ausgangswelle 24 zur Drehung der angetriebenen Räder eines Fahrzeuges oder einer anderen die Leistung empfangenden Einrichtung sowie eine Hilfewelle 26 zur Betätigung beispielsweise des Kompressors und der Treibetoffpumpe des Systems 10 auf, mit der sie vereinigt 1st.In Fig. 2 is a design of a rotary piston drive machine 12, which is suitable for use in the drive unit 10 according to FIG. The rotary piston engine 12 has a housing 18 on, which has an inlet opening 20 for the supply of combustion by-product gases from the burner and an exhaust or exhaust port 22 for exhausting spent gases from the Prime mover 12 includes. The rotary piston drive machine 12 also has a main output shaft 24 Rotation of the driven wheels of a vehicle or other power receiving device as well as a Auxiliary shaft 26 for actuating, for example, the compressor and the propellant pump of the system 10, with which they united 1st.
Die Drehkolben-Antriehsmaschin® 12 und das Gehäuse 18 weisen allgemein einen geschichteten Aufbau auf, so daß sich eine Anordnung ergibt, die mit geringen Kosten zu bauen und zu warten ist. Genauer gesagt kann das Gehäuse 18 von links nach rechts in Fig. 2 eine Einlaß-Endplatte 28, eine Ventilumfassungsplatte 30, eine Ventilkanalplatte 32, eine linke Lagerungsstützplatte 34, eine linke Drehkolbenabdichtungsplatte 36, einen Drehkolbenkammerabschnitt 38, eine rechte Drehkolbenabdiohtungsplatte 40, eine rechte Lagerungsstutzplatte 42, ein ZahnradgetriebegehXuse 44, eine Auslaß-Endplatte 46 und eine Auslaß-Raumabdeckung einschließen.The Drehkolben-Antriehsmaschin® 12 and the housing 18 have generally has a layered structure to provide an arrangement which can be built at a low cost and is to wait. More specifically, from left to right in FIG. 2, the housing 18 may include an inlet end plate 28, a Valve enclosing plate 30, a valve channel plate 32, a left bearing support plate 34, a left rotary piston sealing plate 36, a rotary piston chamber section 38, a right rotary piston seal plate 40, a right Bearing support plate 42, a gear transmission housing 44, an outlet end plate 46 and an outlet space cover lock in.
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kolben-Antriebsmaschine 12 drei identische Drehkolben 50, 52 und 54 aufweist, die durch an jedem Ende (wie es am besten aus Fig. 2 zu erkennen 1st) drehbar derart gelagert sind, daß die Drehachsen an den Scheitelpunkten eines imaginären gleichseitigen Dreieckes angeordnet sind* Die Drehkolben 50 bis 54 bestehen jeweils aus zylindrischen Körperteilen und vorspringenden Teilen 56, 58 oder 60, die mit der Wand der zylindrischen Kammern 62, 64 und 66 abdichtend in Eingriff stehen. Die Vorsprünge 56 bis 60 können mit radial nach außen vorgespannten Abdichtungselementen versehen sein, um eine Abdichtung zwischen dem Vorsprung und der Kammerwand zu bewirken, wie es bei Wankelmotor-Rotoren üblich ist. Es ist eine mittlere Trommel 68 mit einem Durchmesser vorgesehen, der gleich den Körperdurchmessern der Kolben 50 bis 54 ist, wobei diese Trommel ebenfalls an jedem Ende drehbar in Lagerungen gelagert ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Anordnung der Drehkolben 50 bis 54 und der mittleren Trommel 68 ist so ausgebildet, daß sich eine abdichtende Berührung zwischen der mittleren Trommel und den Körperteilen der Drehkolben 50 bis 54 ergibt. Die mittlere Trommel 68 ist mit einer Ausnehmung 70 versehen, deren Ausbildung im allgemeinen so ausgebildet ist, daß sie einzeln jeden Vorsprung 56 bis 60 in zyklischer Reihenfolge aufnimmt.Piston prime mover 12 has three identical rotary lobes 50, 52 and 54 extending through at each end (as shown on best to be seen from Fig. 2 1st) are rotatably mounted in such a way that the axes of rotation at the vertices of a imaginary equilateral triangle * The rotary pistons 50 to 54 each consist of cylindrical Body parts and protruding parts 56, 58 or 60, which are sealingly engaged with the wall of the cylindrical chambers 62, 64 and 66. The protrusions 56 to 60 can be provided with radially outwardly biased sealing elements to create a seal between the To cause projection and the chamber wall, as is common with Wankel engine rotors. It's a mean one Drum 68 is provided with a diameter which is equal to the body diameters of the pistons 50 to 54, wherein this drum is also rotatably mounted in bearings at each end, as shown in FIG. the Arrangement of the rotary pistons 50 to 54 and the central drum 68 is designed so that there is sealing contact between the central drum and the body parts the rotary piston 50 to 54 results. The middle drum 68 is provided with a recess 70, the formation of which in is generally adapted to individually receive each protrusion 56-60 in cyclic order.
Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die mittlere Trommel 68 eine einstückig mit ihr ausgebildete Hauptausgangewelle und eine Zubehör-Antriebswelle 26 aufweist. Jeder der Drehkolben 50 bis 54 kann sich im Uhrzeigersinn drehen, während sich die mittlere Trommel 68 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Als Ergebnis dieses Drehscheraas und der gleichen Durchmesser der Körperteile der Drehkolben 50 bis 54 und der mittleren Trommel 68 wird eine gleitfreie Abdichtung zwischen der mittleren Trommel 68 und jedem Drehkolben be-From Fig. 2 it can be seen that the central drum 68 is a main output shaft formed integrally with it and an accessory drive shaft 26. Each of the rotary pistons 50-54 can rotate clockwise while the central drum 68 rotates counterclockwise. As a result of this Drehscheraas and the like Diameters of the body parts of the rotary lobes 50-54 and the central drum 68 become a slip-free seal between the central drum 68 and each rotary piston
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wirkt. Daraus folgt« daß die Abnutzung der Kolben 50 bis 54 und der Trommel 68 minimal wird.works. It follows that the wear of the pistons 50 to 54 and the drum 68 becomes minimal.
Es ist aus Flg. 3 zu erkennen, daß jeder der Drehkolben 50 bis 54 .eine ringförmige Kammer oder ein ringförmiges Volumen bildet, das in zwei Teile geteilt wird, die jeweils durch die Berührung des Vorsprunges mit der Wand und die Berührung zwischen der mittleren Trommel und dem Drehkolben definiert sind.It is from Flg. 3 to see that each of the rotary lobes 50 to 54 .an annular chamber or an annular Forms volume that is divided into two parts, each by the contact of the projection with the wall and the contact between the middle drum and the Rotary pistons are defined.
Aus den Fig. 2 und J> ist zu erkennen, daß eine Anzahl von Einlaßkanälen 80 vorgesehen ist, die die Drehkolbenkammer 66 mit einer Einlaßleitung 82 verbinden, die ihrerseits mit einem Einlaßraum 84 zu ausgewählten Zeiten in Verbindung steht, die durch die Drehstellung der Scheibe 86 des sich drehenden Ventils bestimmt sind. Der Einlaßraum 84 steht zu allen Zeiten mit der Einlaßöffnung 20 in Verbindung. In gleicher Weise ist eine Anzahl von Einlaßkanälen 88 für die Kolbenkammer 62 und eine Anzahl von Einlaßkanälen 90 für die Kolbenkammer 64 vorgesehen. Die Einlaßkanäle 88 und 90 sind Jeweils mit Einlaßleitungen 92 und 94 verbunden, die ebenfalls mit dem Einlaßraum 84 zu ausgewählten Zeiten entsprechend der Drehstellung der Scheibe 86 des sich drehenden Ventils in Verbindung stehen. Aus Fig. 6 ist zu erkennen, daß die Einlaßleitungen 82, 92 und 94 Öffnungen aufweisen, die in Radialrichtung gleiche Abstände von der Achse der mittleren Trommel 68 aufweisen und unter Drehintervallen von 120° mit Abstand angeordnet sind. Aus den Fig. 2 und 3 ist außerdem zu erkennen, daß eine Anzahl von Auslaßkanälen 96 für die Drehkolbenkammer 64 vorgesehen ist, die mit einer Auslaßleitung 98 in Verbindung steht, die ihrerseits zu allen Zelten mit der Auslaßöffnung 22 in Verbindung steht. In gleicher Welse sind Auslaßkanäle 100 und 102 für dieFrom FIGS. 2 and J> it can be seen that there is provided a number of inlet channels 80, 66 connect with an inlet conduit 82 which is the rotary piston chamber in turn with an inlet space 84 at selected times in the compound represented by the rotational position of the disc 86 of the rotating valve are determined. The inlet space 84 is in communication with the inlet opening 20 at all times. In the same way, a number of inlet channels 88 for the piston chamber 62 and a number of inlet channels 90 for the piston chamber 64 are provided. The inlet channels 88 and 90 are connected to inlet conduits 92 and 94, respectively, which are also in communication with the inlet chamber 84 at selected times according to the rotational position of the disc 86 of the rotating valve. From Fig. 6 it can be seen that the inlet lines 82, 92 and 94 have openings which are equidistant from the axis of the central drum 68 in the radial direction and are spaced apart at rotation intervals of 120 °. From FIGS. 2 and 3 it can also be seen that a number of outlet channels 96 are provided for the rotary piston chamber 64, which are in communication with an outlet line 98 which in turn is in communication with the outlet opening 22 to all tents. In the same way are outlet channels 100 and 102 for the
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Kammern 62 bzw. 66 vorgesehen« die mit Auslaßleitungen bzw. 106 in Verbindung stehen. Die Auslaßleitungen 104 und 106 stehen zu jeder Zeit mit der Auslaßöffnung 22 Über einen Auslaßraum Innerhalb der Abdeckung 48 in Verbindung, wie es am besten «us Fig. 8 zu erkennen 1st. Vie es aus den Zeichnungen zu ersehen 1st, sind die Einlaßkanäle 80, 88 und 90 und die Auelaßkanäle 96, 100 und an entgegengesetzten Selten der Berührung zwischen der mittleren Trommel 68 und der Jeweiligen Kolben angeordnet und sie sind ferner nahe an dieser Berührung aus noch zu erklärenden Gründen angeordnet. Vorzugswelse sollte das Drehintervall von den Einlaßkanalen zu den Auslaßkanälen, so groß wie möglich sein, beispielsweise zumindest { l80° und vorzugsweise ungefähr 270°.Chambers 62 and 66 are provided with outlet lines and 106 are connected. The outlet conduits 104 and 106 are connected to the outlet port 22 at all times Connected via an outlet space within the cover 48, as can best be seen from FIG. As can be seen from the drawings are the inlet ports 80, 88 and 90 and the Auelaß channels 96, 100 and located at opposite rarities of contact between the central drum 68 and the respective piston and they are also placed close to this contact for reasons to be explained. Preferred catfish should the rotation interval from the inlet ducts to the outlet ducts, be as large as possible, for example at least { 180 ° and preferably about 270 °.
Das Drehventil 86 1st an einer Welle 108 befestigt, die einstückig mit der Hilfeausgangswelle 26 und der mittleren Trommel 68 und drehbar mit diesen ausgebildet ist. Wie es am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist, weist die Ventilscheibe 86 eine bogenförmige, sich über einen Bogen von ungefähr l80° erstreckende Öffnung 110 auf, die radial mit den Öffnungen der Einlaßleitungen 82, 92 und 94 ausgerichtet ist. Ein erhabener Teil oder ein Vorsprung 112 umgibt die bogenförmige Öffnung 110 auf jeder Seite der Scheibe 86. Ein geschlossener Ausnehmungsteil j 114 ist radial entgegengesetzt zur Öffnung 110 vorgesehen, um die dynamische Auswuchtung der Ventilsoheibe zu erleichtern. Der Vorsprung 112 der Ventilsoheibe 86 arbeitet eng mit den Abdichtungsplatten 28 und 32 auf jeder Seite der Ventilscheibe 86 zusammen, se IaB eine gute strömungsdiohte Abdichtung zwischen diesen erreicht wird. In der in Fig. 5 gezeigten Stellung verbindet die Ventilscheibe 86 den Einladraum 84 mit der Einlaßleitung 94 (ebenfalls in Fig. 6 gezeigt) der DrehkolbenkammerThe rotary valve 86 is attached to a shaft 108 which is integral with and rotatable with the auxiliary output shaft 26 and the central drum 68. As can best be seen from FIG. 5, the valve disc 86 has an arcuate opening 110 extending over an arc of approximately 180 ° which is radially aligned with the openings of the inlet conduits 82, 92 and 94. A raised portion or protrusion 112 surrounds the arcuate opening 110 on each side of the disc 86. A closed recess portion 114 is provided radially opposite the opening 110 to facilitate dynamic balancing of the valve disc. The protrusion 112 of the valve plate 86 cooperates closely with the sealing plates 28 and 32 on each side of the valve plate 86 so that a good flow-tight seal is achieved therebetween. In the position shown in FIG. 5, the valve disk 86 connects the loading space 84 to the inlet line 94 (also shown in FIG. 6) of the rotary piston chamber
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Entsprechend werden Oase mit hohem Druck vom Brenner zur Drehkolbenkammer 64 geführt. Weiterhin kommt die öffnung 110 in der in Fig. 5 gezeigten Stellung heinahe in Ausrichtung mit der Einlaßleitung 92 für die Drehkolbenkamrner 62. Für zumindest einen Teil des Arbeitszyklus werden beiden Drehkolbenkammern 62 und 64 Gase unter hohem Druck von dem Sinlaßraum 84 zugeführt.Accordingly, oases with high pressure from the burner to Rotary piston chamber 64 out. Then comes the opening 110 in the position shown in FIG. 5 almost in alignment with the inlet line 92 for the rotary piston chambers 62. For at least part of the working cycle, both rotary piston chambers 62 and 64 are exposed to gases high pressure supplied from the inlet space 84.
Wie es aus den Zei&Im-jngen zu erkennen ist, ist die Drehkolben-Antriefessiaschine 12 vorzugsweise mit einer Anzahl von Kühldurchlässen 114 versehen, die sich durch die Antriebsmaschine erstrecken und zur Aufnahme einer Kühllösung oder einer Kühlströmung durch sie hindurch geeignet sind.As can be seen from the Zei & Im-Jngen, the rotary piston drive machine is 12 preferably provided with a number of cooling passages 114 extending through the prime mover extend and suitable for receiving a cooling solution or a cooling flow therethrough are.
Im Betrieb werden Verbrennungs-Nebenprodukt-Gase mit erhöhtem Druck in die Einlaßöffnung 20 eingeführt und werden dann entsprechend der Stellung des Drehventils 86 an eine oder zwei Einlaßkanäle 80, 88 oder 90 geleitet. Bei Betrachtung der Kolbenkammer 62 nach Fig. 3 1st zu erkennen» daß einem ringförmigen, durch den Vorsprung 56 und die Berührung des Kolbenkörpers mit der sich drehenden Trommel 68 definierten Kammerteil II6 die Verbrennungs-Nebenprodukt -Gase von den Einlaßkanälen 88 zugeführt werden. Der Druok des Gases In der Kammer II6 wirkt auf den Drehkolben 50 derart, daß eich dieser im Uhrzeigersinn dreht, so daß sich das Volumen .116 ausdehnt. Ss 1st außerdem zu erkennen, daß ein ringförmiger, ebenfalls durch den Vorsprung 56 und die Berührung des Kolbenkörpers mit der sich drehenden Trommel 68 definierter Kammerteil 118 sich während der Drehung des Drehkolbens 50 verkleinert. Wenn der Drehkolben 50 sich dreht; wird ein Nutzdrehmoment und eine Nutzleistung an die Ausgangswellen 24 und 26 über das zugehörige Stirnrad 74 und dasIn operation, combustion by-product gases are introduced into inlet port 20 at elevated pressure and are then passed to one or two inlet channels 80, 88 or 90 according to the position of the rotary valve 86. When the piston chamber 62 according to FIG. 3 is considered, it is true recognize »that an annular, through the projection 56 and the contact of the piston body with the rotating drum 68 defines chamber portion II6, the combustion byproduct Gases are supplied from the inlet channels 88. The pressure of the gas in the chamber II6 acts on the rotary piston 50 in such a way that it calibrates in a clockwise direction rotates so that the volume .116 expands. Ss 1st can also be seen that an annular, also through the projection 56 and the contact of the piston body Chamber part 118 defined by the rotating drum 68 decreases in size during the rotation of the rotary piston 50. When the rotary piston 50 rotates; becomes a useful torque and a useful power to the output shafts 24 and 26 via the associated spur gear 74 and the
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Stirnrad 72 der mittleren Trommel 68 im wesentlichen entsprechend der Druckenergie der der Kammer 62 zugeführten Gase übertragen. Die AuslaSkanäle 100, die wie ea oben bemerkt wurde, immer zum Auslafikanal 22 offen sind« verhindern einen Druckanstieg in dem sich verkleinernden Kammerteil 118, so daß eine unnütze Vergeudung von Energie vermieden wird. Nach einer Drehung um ungefähr l8o° wird der Durchlaß von der Einlaßöffnung 22 zu den Einlaßkanälen 88 durch die Ventilscheibe 86 geschlossen. Zu dieser Zeit bewirken die Oase mit erhöhtem Druck eine weitere Drehung des Vorsprunges 86 an dem Drehkolben 50 so lange, bis dieser nach zusätzlicher Arbeitsleistung die Auslaßkanäle 100 passiert, | um den Druck innerhalb des sich ausdehnenden ringförmigen Kammerteils 116 über die Auslaßöffnung 22 zur Atmosphäre hin sich ausgleichen zu lassen. Die Ventilscheibe hält die Einlaßkanäle 88 in bezug auf die Einlaßöffnung geschlossen, wenn der Vorsprung 56 seine Bewegung im Uhrzeigersinn entlang der Ausnehmung 70 fortsetzt, und zwar so lange, bis er die Hinterkante der Einlaßkanäle 88 erreicht, wobei zu dieser Zeit der ringförmige Schlitz 110 der Ventilscheibe 86 wieder so angeordnet ist, daß er das Einströmen von Oasen unter hohem Druck in den sich ausdehenden ringförmigen Kammerteil II6 ermöglicht. Gleiche Arbeitszyklen finden in bezug auf die anderen Drehkolben 52 und 54 statt, jedoch Jeweils mit einer Betriebsverzögerung von 120° bzw. 240°, " so daß sich eine Leistungsabgabe im wesentlichen entsprechend' der Druckenergie der an die Kolbenkammern 64 bzw» 66 gelieferten Verbrennungs-Nebenprodukt-Oase ergibt. Es ist verständlich, daß die Leistungsabgabe der Drehkolben 50 bis 54 durch einen Eingriff der Zahnräder 72 bis 76 mit dem mittleren Zahnrad 78 kombiniert wird, so daß eine kombinierte Leistungsabgabe an die Wellen 24 und 26 erfolgt.Spur gear 72 of the central drum 68 essentially corresponding to the pressure energy of the chamber 62 supplied Transferring gases. The outlet channels 100, as noted above always open to Auslafkanal 22 « an increase in pressure in the shrinking chamber part 118, so that unnecessary waste of energy is avoided will. After a rotation of approximately 180 °, the passage from the inlet opening 22 to the inlet channels 88 through the valve disc 86 is closed. At this time, the oases of increased pressure cause the protrusion to rotate further 86 on the rotary piston 50 until it passes the outlet channels 100 after additional work, | the pressure within expanding annular chamber portion 116 via outlet port 22 to atmosphere to be balanced out. The valve disc keeps the inlet channels 88 closed with respect to the inlet opening, when the protrusion 56 is clockwise continues along the recess 70 until it reaches the rear edge of the inlet channels 88, wherein at this time the annular slot 110 of the valve disc 86 is again arranged so that it prevents the inflow of Enables oases under high pressure in the expanding annular chamber part II6. Find the same work cycles in relation to the other rotary lobes 52 and 54, but each with an operating delay of 120 ° or 240 °, " so that a power output is essentially in accordance with the pressure energy supplied to the piston chambers 64 or 66 Combustion by-product oasis results. It will be understood that the power output of the rotary pistons 50 to 54 by engaging the gears 72 to 76 with the middle gear 78 is combined so that a combined power output to the shafts 24 and 26 takes place.
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daß durch die Erfindung eine Antriebsmaschine geschaffen wird, die eine hohe Drehmomentabgabe und eine hohe Leistungsabgabe über einen weiten Bereich von Drehgesohwindigkeiten aufweist. Weiterhin hat diese Antriebsmaschine niedrigere Schadstoff-Emissions-Werte als übliche Antriebsmaschinen mit eich hin- und herbewegenden Kolben. Die erfindungsgemäße Antriebsmaschine hat mit üblichen Antriebsmaschinen mit sich hin- und herbewegenden Kolben vergleichbare Herstellungskosten. Weiterhin liefert die Antriebsmaschine die Vorteile einer Turbinen-Antriebsmaschine, da sie sich drehende anstatt von sich hin- und herbewegenden Teilen verwendet, weist jedoch nicht den Nachteil von Turbinen-Antriebsmaschinen in bezug auf eine niedrige Drehmomentabgabe bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten auf.that created by the invention a prime mover that has a high torque output and a high power output has a wide range of rotational speeds. Furthermore, this prime mover has lower Pollutant emission values than usual prime movers with calibrated reciprocating piston. The inventive Driving machine has with common driving machines reciprocating pistons comparable manufacturing costs. Furthermore, the prime mover provides the advantages a turbine prime mover, as it uses rotating parts instead of reciprocating parts, however, does not have the disadvantage of turbine prime movers in terms of low torque output at low Rotation speeds.
Es 1st verständlich j daß die vorstehenden erfindungsgemäßen Lehren so bemessen sind, daß ein Fachmann in die Lage versetzt wird, das Verfahren zur Herstellung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zu erkennen. Es ist Jedoch verständlich, daß die Erfindung abgeändert variiert und verändert werden kann, ohne daß der Rahmen der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, verlassen wird.It is understandable that the above according to the invention Teachings are sized to enable one skilled in the art to understand the method of making a preferred To recognize embodiment of the invention. However, it is understood that the invention varies as modified and may be changed without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims will.
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