DE2162426C3 - Rotary piston machine - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist.The present invention relates to a rotary piston machine as described in the preamble of Claim 1 is described.
Bei Einsatz einer derartigen Rotationskolbenmaschine als Verbrennungsmotor wird das zu verbrennende Gemisch an der äußersten Peripherie des Leistungsteiles in die dort in Verbindung mit dem Absperrteil gebildeten Kammer zugeführt und bei Rotation des J5 Leislungsteiles nach innen geführt, dabei komprimiert und einer eigenen Verbrennungskammer zugeführt, in der das Gemisch dann gezündet wird.When using such a rotary piston machine as an internal combustion engine, the one to be burned becomes Mixture at the outermost periphery of the power section in connection with the shut-off section there formed chamber and guided inwards when rotating the J5 Leislungteiles, thereby compressed and fed to its own combustion chamber, in which the mixture is then ignited.
Eine derartige Rotationskolbenmaschine kann entsprechend auch als Pumpe und mit umgekehrter Förderrichtung auch als Expansionsmaschine eingesetzt werden.Such a rotary piston machine can also be used as a pump and vice versa Can also be used as an expansion machine.
Ein gewisses Problem besteht bei dem Aufbau einer derartigen Rotationskolbenmaschine darin, daß höhere Kompressionen nur mit relativ großen, d. h. also vielgängigen Leistungsteilen aufgebracht werden können, wobei für eine gute Abdichtung zwischen den sich berührenden Flächen von Leistungsteil, Absperrteil und Gehäuse Sorge getragen werden muß, damit kein Druckausgleich zwischen den einzelnen Kammern erfolgt.There is a certain problem with the construction of such a rotary piston machine that higher Compressions only with relatively large, i.e. H. so many common performance parts can be applied, for a good seal between the touching surfaces of the power section, shut-off section and Housing care must be taken so that no pressure equalization between the individual chambers he follows.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistung einer Rotationskolbenmaschine der vorgenannten Art bei etwa gleicher Baugröße zu erhöhen und dabei den Wirkungsgrad zu verbessern.The object of the invention is to improve the performance of a rotary piston machine of the aforementioned type to increase approximately the same size and thereby improve the efficiency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steghöhe des Leistungsteils senkrecht zur Oberfläche dieses Leistungsteiles von einem Maximalwert beim größten Durchmesser stetig auf einen Minimalwert beim kleinsten Durchmesser dieces Leistungsteiles abnimmt.According to the invention, this object is achieved in that the web height of the power section is perpendicular to the Surface of this power unit from a maximum value at the largest diameter steadily to one Minimum value at the smallest diameter of the power unit decreases.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das Volumen der einzelnen Arbeitskammern sich nicht nur hinsichtlich der Länge, sondern auch hinsichtlich der I lohe ändert, so daß schon mit wenigen Gewindegän- t>5 gen längs des Abspenteiles eine wesentliche Volumenänderung, beispielsweise von außen nach innen eine wesentliche Verkleinerung des Volumens und damit hohe Kompression, erreicht wird.This measure ensures that the volume of the individual working chambers not only increases changes with regard to the length, but also with regard to the length, so that with just a few thread turns> 5 gen a substantial change in volume along the dispensing part, for example from the outside to the inside substantial reduction in volume and thus high compression is achieved.
Gemäß einer vorteilhaften und erfinderischen Weiterbildung werden, um die dabei auftretende große Kompression zu erhalten, die sich einander berührenden Wandungsteile von Leistungsteil, Absperrteil und Gehäuse oberflächenverzahnt nach Art einer Labyrinthdichtung ausgebildet.According to an advantageous and inventive further development, the resulting large To obtain compression, the touching wall parts of the power part, shut-off part and Housing designed with surface teeth in the manner of a labyrinth seal.
Aufbau und Wirkungsweise einer gemäß der Erfindung verbesserten Rotationskolbenmaschine werden im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel wiedergibt, erläutert. In diesen Zeichnungen zeigtStructure and mode of operation of a rotary piston machine improved according to the invention are shown in the following in conjunction with the drawing, which shows an advantageous embodiment, explained. In these drawings shows
F i g. 1 in perspektivischer Ansicht den Aufbau eines Leistungsteiles für eine Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung undF i g. 1 shows, in a perspective view, the structure of a power unit for a rotary piston machine of the invention and
F i g. 2 den Schnitt einer Rotationskolbenmaschine in Verwendung als Verb; ennungskraftmaschine.F i g. 2 shows the section of a rotary piston machine in Use as a verb; identification engine.
Die F i g. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den Aufbau eines Leistungsteiles 2 für eine Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung. Dabei ist zu ersehen, daß auf einem um die Achse 3 rotationssymmetrischen Körper spiralförmig ein Steg 8 vorgesehen ist, dessen Höhe im äußersten Bereich einen Maximalwert aufweist, während im Bereich kleinsten Durchmessers die Sieghöhe ihren Minimalwert aufweist. Dabei liegen, wie später in Verbindung mit der F i g. 2 noch erläutert wird, die oberen Kanten der Stege 8 auf einem Kreisbogen. Sie stützen sich auf der dem Leistungsteil zugewandten Oberfläche des Gehäuses, das in diesem Bceich rotationssymmetrisch mit kreisbogenförmiger Mantellinie aufgebiidet ist ab.The F i g. 1 shows a perspective view of the structure of a power unit 2 for a rotary piston machine according to the invention. It can be seen that on a rotationally symmetrical about the axis 3 Body a web 8 is provided in a spiral shape, the height of which has a maximum value in the outermost region has, while in the area of the smallest diameter the victory height has its minimum value. Lying there as later in connection with FIG. 2 will be explained, the upper edges of the webs 8 on a Circular arc. They are supported on the surface of the housing facing the power unit, which is in this Bceich is designed to be rotationally symmetrical with a circular arc-shaped surface line.
Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung, wie sie als Verbrennungskraftmaschine unmittelbar einsetzbar ist, in teilweise geschnittener Darstellung. Dabei ist in der Figur mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in welchem ein Leistungsteil 2 mit einem grundsätzlichen Aufbau gemäß F i g. 1 drehbar gelagert ist. Das Leistungsteil 2 mit seinen Stegen 8 rotiert in Richtung des Pfeiles 9 um seine Achse 3 in einem Lager 24, das am äußeren Gehäuse Γ angeordnet ist. Das Leistungsteil weist auf beiden Seiten seines Mittelbereiches Teile 27 und 28 auf, welche am inneren Gehäuse bis zu einem Bereich 29, an welchem das innere Gehäuse in das äußere Gehäuse Γ übergeht, gleiten. Das Gehäuse 1 ist dabei als rotationssymiiietrisclier Körper mit kreisbogenförmiger Mamellinie ausgebildet, wobei die Rotationsachse mit der Achse 3 des Lcistungsteiles zusammenfällt. Das Leistungsteil 2 selbst besitzt auf der dem Gehäuse 1 zugeordneten Oberfläche einen spiralförmig verlaufenden Steg 8, der erfindungsgemäß im Bereich des geringsten Durchmessers sehr viel niedriger gehalten ist als im äußeren Bereich. In die einzelnen Ausnehmungen zwischen den Stegen greifen d:e Zähne eines in der Fig. 1 nicht dargestellten, sich in einer Radialebene drehenden Absperrteiles 4 ein.FIG. 2 shows a preferred embodiment of a rotary piston machine according to the invention, as it can be used directly as an internal combustion engine, in a partially sectioned illustration. In the figure, 1 designates a housing in which a power unit 2 with a basic structure according to FIG. 1 is rotatably mounted. The power part 2 with its webs 8 rotates in the direction of arrow 9 around its axis 3 in a bearing 24 which is arranged on the outer housing Γ. The power part has parts 27 and 28 on both sides of its central area, which slide on the inner housing up to an area 29 at which the inner housing merges into the outer housing Γ. The housing 1 is designed as a rotationally symmetrical body with a circular arc-shaped lamellar line, the axis of rotation coinciding with the axis 3 of the power part. The power part 2 itself has a spiral-shaped web 8 on the surface assigned to the housing 1, which according to the invention is kept very much lower in the area of the smallest diameter than in the outer area. In the individual recesses between the ridges engage d e teeth of a Absperrteiles 4 is not shown in Figure 1, rotating in a radial plane a..
Die Wandungen der Ausnehmungen zwischen den Stegen im Leistungsteil 2 und die Zähne des Absperrteiles begrenzen dabei die einzelnen Arbeitskammern a, b, c, d, e, f, bei denen sich das Volumen fortschreitend verkleinert bzw. auf der anderen Seite die Arbeitskammern g, h, i. j, k, I. m, n, o, p, q, r, deren Volumen sich fortlaufend vergrößert.The walls of the recesses between the webs in the power part 2 and the teeth of the shut-off part limit the individual working chambers a, b, c, d, e, f, in which the volume is progressively reduced or, on the other hand, the working chambers g, h , i. j, k, I. m, n, o, p, q, r, the volume of which increases continuously.
Dabei ist zu ersehen, daß sich das Volumen nicht nur wie beim Stand der Technik durch den sich ändernden Umfang ändert, sondern auch dadurch, daß der Abstand vom Rand 6 des Gehäuses 1 sich zur Tiefe der durch die Stege 8 gebildeten Ausnehmungen ändert, wie diesIt can be seen that the volume is not only as in the prior art by changing the scope, but also by the fact that the distance from the edge 6 of the housing 1 to the depth of the recesses formed by the webs 8 changes, as this
durch Vergleich der Arbeitskammern cund e unmittelbar zu ersehen ist. Diese Abstandsveränderung ist soweit geführt, daß im Bereich geringsten Durchmessers des Leistungsteiles 2 der Steg 8 gänriich fehlt, und zwar zwischen einem Bereich 14 des Gehäuses 1 und einem Teil 32 des Leistungsteiles 2. Nahe der äußeren Fläche dem Teil 27 des Leistungsteiles 2 ist eine Kammer 16 vorgesehen, in der mit einem bestimmten Radialspiel eine mit dem äußeren Gehäuse Γ in Verbindung stehende Verbrennungskammer 17 an- m geordnet ist.by comparing the working chambers c and e directly can be seen. This change in distance is so far that in the area of the smallest diameter of the power section 2, the web 8 is missing, and although between an area 14 of the housing 1 and a part 32 of the power part 2. Near the outer Area the part 27 of the power part 2, a chamber 16 is provided in which with a certain Radial play a combustion chamber 17 communicating with the outer housing Γ is ordered.
Das äußere Gehäuse 1 weist darüberhinaus eine Zentrifugalturbine 13 und eine Zentripetalturbine 22 auf, um schon der äußersten Arbeitskammer a ein vorkomprimierte j Verbrennungsgemisch zuzuführen. Dabei ist der Rotor der Zentrifugalturbine 13 starr auf der Außenseite der Oberfläche des Teils 27 des ί eistungsteiles 2 befestigt und dreht sich zusammen mit diesem um die Achse 3 im Inneren des äußeren Gehäuses Γ.In addition, the outer housing 1 has a centrifugal turbine 13 and a centripetal turbine 22 to a j a pre-compressed combustion mixture supplied to the outermost already working chamber. The rotor of the centrifugal turbine 13 is rigidly attached to the outside of the surface of the part 27 of the power part 2 and rotates together with it about the axis 3 inside the outer housing.
Der sich drehende Teil der Zentripetalturbine 22 liegt auf der Seite der Expansion, der Zentrifugalturbine 13 gegenüber, und ist kraftschlüssig über das Teil 28 mit dem Leistungsteil 2 verbunden.The rotating part of the centripetal turbine 22 lies on the side of the expansion, the centrifugal turbine 13 opposite, and is frictionally connected to the part 28 connected to the power unit 2.
Das zu verbrennende Gemisch wird durch eine Öffnung 33 des äußeren Gehäuses Γ, wie durch einen Pfeil dargestellt, von der Zentrifugalturbine 13 angesaugt. Dabei kann im Anschluß an die Turbine ein — nicht dargestellter — Zerstäuber vorgesehen werden. Anschließend gelangt das Gemisch in Leitungen 30 des jo starren äußeren Gehäuses 1' und strömt längs dem periphären Verbindungsglied des äußeren Gehäuses Γ und dem inneren Gehäuses 1 in die erste Arbeitskammer a, die, wie erläutert seitlich durch die Zähne eines Absperrteiles begrenzt ist. Das Gemisch wird dann bis j5 zu den Kammern e und / komprimiert und einer gleichmäßig steigenden Verdichtung unterworfen. Das verdichtete Gemisch kann aus den Arbeitskammern e und / nur übe*· Seitenkanäle 15 in Richtung einer Kammer 16 zwischen den Bereichen 14 und 32 entweichen, die nur einen sehr geringen Zwischenraum 18 bilden.The mixture to be burned is sucked in by the centrifugal turbine 13 through an opening 33 of the outer housing Γ, as shown by an arrow. An atomizer - not shown - can be provided in connection with the turbine. The mixture then passes into lines 30 of the rigid outer housing 1 'and flows along the peripheral connecting member of the outer housing Γ and the inner housing 1 into the first working chamber a, which, as explained, is laterally bounded by the teeth of a shut-off part. The mixture is then compressed to chambers e and / up to j5 and subjected to a uniformly increasing compression. The compressed mixture can escape from the working chambers e and / only via side channels 15 in the direction of a chamber 16 between the areas 14 and 32 which form only a very small gap 18.
Die Kammer 16, in die das verdichtete Gemisch eindringt, umgibt die Verbrennungskammer 17 so, daB das aus Kanälen 15 entweichende komprimierte Gemisch eine Art Mantel bildet, der die Verbrennungskammer 17 umgibt und in die letztere über kranzförmig angeordnete Öffnungen 19 und 20 eindrigt Die Verbrennungskammer ist mit einem am äußeren Gehäuse Γ befestigten Teil 21 verbunden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Verbrennungskammer mit dem Leistungsteil 2 zu verbinden.The chamber 16, into which the compressed mixture penetrates, surrounds the combustion chamber 17 so that the compressed mixture escaping from ducts 15 forms a kind of jacket which forms the combustion chamber 17 surrounds and penetrates into the latter via openings 19 and 20 arranged in a ring Combustion chamber is connected to a part 21 attached to the outer housing Γ. Of course it is also possible to connect the combustion chamber to the power unit 2.
Ein Teil 21 dient zum Unterbringen eines oder mehrerer pauschal mit 34 bezeichneten Brenner.A part 21 is used to accommodate one or more burners generally designated 34.
Der Zwischenraum 18 zwischen dim Teil 14 des inneren Gehäuses 1 und dem entsprechenden Teil 32 des Leistungsteiles 2 ist so groß gewählt, daß eine Zirkulation eines sekundären Luftstromes möglich ist, um die Temperatursteigerungen beim Auftreffen des Gemisches auf die Flamme des oder der Brenner hinter der Verbrennungskammer 17 zu begrenzen.The space 18 between the dim part 14 of the inner housing 1 and the corresponding part 32 of the power part 2 is chosen so large that a Circulation of a secondary air flow is possible in order to reduce the temperature increases when the To limit the mixture to the flame of the burner or burners behind the combustion chamber 17.
Das verbrannte Gemisch verläßt die Verbrennungskammer 17 und gelangt in die nachfolgenden Arbeitskammern g, h, i, j, k.!. ,77. η, υ. ρ, q und r, in denen es sich ausdehen kann. Es verläßt dann den Verbrennungsmotor über die Leitung 31 und gelangt von dort in die Zentripetai'urbine 22. Auf diese Weise wird die durch die Verbrennung aufgebrachte Energie weitgehend in eine Drehbewegung unigesetzt. Die Turbine 22 mündet in der Nähe des Lagers des Leistungsteiles 2 in eine Spirale 22'.The burned mixture leaves the combustion chamber 17 and reaches the subsequent working chambers g, h, i, j, k.!. , 77. η, υ. ρ, q and r in which it can expand. It then leaves the internal combustion engine via the line 31 and arrives from there into the centrifugal turbine 22. In this way, the energy generated by the combustion is largely converted into a rotary movement. The turbine 22 opens into a spiral 22 'in the vicinity of the bearing of the power section 2.
Die Erfindung Aiirde anhand eines konkreten Ausführungsbeispieles einer Rotationskolbenmaschine in der Anwendung als Brennkraftmaschine erläutert. Dabei ist von einem Aufbau ausgegangen, bei welchem zwei Absperrteil, die sich um die Achse 5 in einer Radialebene des Leitungsteiles 2 drehen, vorgesehen sind.The invention Aiirde based on a concrete Embodiment of a rotary piston machine explained in use as an internal combustion engine. This is based on a structure in which two shut-off parts, which are located around the axis 5 in one Rotate the radial plane of the line part 2 are provided.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine derartige Maschine nur mit einem Absperrteil aufgebaut werden kann, ebenso wie beispielsweise auch mit vier sternförmig zueinander angeordneten Absperrteilen.It is readily apparent that such a machine can only be constructed with a shut-off part can, as well as, for example, with four shut-off parts arranged in a star shape relative to one another.
Auch der Einsatz einer derartigen Ausführungsform als Verdichter, wobei das entsprechend komprimierte Gas im Bereich der Verbrennungskammer 17 abzunehmen wäre, ist für den Fachmann ohne weiteres realisierbar. Umgekehrt kann der Aufbau auch als Expansionsmaschine eingesetzt werden, wenn beispielsweise im Bereich der Verbrennungskammer 17 ein komprimiertes Gas zugeführt wird, das sich dann über die Kammern gbis runter Drehung des Leistungsteiles 2 ausdehnen kann.The use of such an embodiment as a compressor, in which case the correspondingly compressed gas would have to be taken off in the area of the combustion chamber 17, can also be easily implemented by a person skilled in the art. Conversely, the structure can also be used as an expansion machine if, for example, a compressed gas is supplied in the area of the combustion chamber 17, which gas can then expand through the chambers g until the power section 2 rotates downwards.
Die Abnahme der Drehbewegung kann dabei in einer dem Fachmann geläufigen Weise erfolgen.The decrease in rotational movement can be done in a be carried out in a manner familiar to the person skilled in the art.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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