DE2348566A1

DE2348566A1 - Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2348566A1
Application number: DE19732348566
Authority: DE
Inventors: Tibor Louis De Dobo
Original assignee: DOBO ARANKA ELISABETH DE
Current assignee: DOBO ARANKA ELISABETH DE
Priority date: 1973-09-27
Filing date: 1973-09-27
Publication date: 1975-04-03

Description

Patentanwälte

Dr -Ing. Wilhelm Reichel
Dipl-imj. Wolfgang Reichel

B Frankfurt a. M. 1
Parksliaße 13

7623

ARANKA ELISABETH de DOBO, Basel, Schweiz

Rotat i onskolbenma schine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine mit einem einen axial ausgerichteten Innenraum aufweisenden Gehäuse und mit einem in dem Gehäuseinnenraum drehbar angeordneten Kolben.

Bei den herkömmlichen Rotationskolbenmaschinen der beschriebenen Art wird bei einer Umdrehung des Rotationskolbens lediglich eine Explosionskammer durchlaufen. Die Leistungsabgabe und Wirtschaftlichkeit dieser Maschinen ist daher gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine zu schaffen, die bei einer Kolbenumdrehung eine maximale Leistung abgibt.

Dazu ist die eingangs beschriebene Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade ausgebildete Welle achsengleich mit dem Gehäuse in diesem drehbar gelagert ist und sich geradlinig in Querrichtung durch das Gehäuse, den Kolben und den Innenraum erstreckt,

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daß zum Bewirken einer exzentrischen Drehbewegung des Kolbens um die Welle Mittel vorgesehen sind, die in Kombination mit damit zusammenwirkenden Mitteln, die die exzentrische Drehbewegung des Kolbens auf die konzentrisch drehbare Welle übertragen, in bezug auf die Welle drehbar sind, daß der Kolben mit einer gegenüber dem Gehäuse derart geformten und beabstandeten Ümfangsoberflache versehen ist, daß in dem Innenraum zwischen dem Gehäuse und dem Kolben mehrere voneinander beanstandete Ausnehmungen gebildet werden, daß diese Ausnehmungen mindestens zwei voneinander beabstandete Explosionskammern umfassen, die jeweils mit Zündkerzen ausgerüstet sind, daß Kraftstoffeinlasse und Verbrennungsgasauslässe vorgesehen sind, daß die Kolbenumfangsoberflache derart ausgebildete Vorsprünge aufweist, daß diese bei der Drehbewegung des Kolbens aufeinanderfolgend Kraftstoff komprimieren und Verbrennungsgase ausstoßen, und daß die die exzentrische Drehbewegung des Kolbens bewirkenden Mittel ein derartiges Zusammenspiel der Kolbenvorsprünge mit der Innenoberfläche der Explosionskammern veranlassen, daß sich der in den Kammern befindliche Kraftstoff in einem Zustand maximaler Kompression befindet, wenn die Zündkerzen die Verbrennung einleiten.

Nach der Erfindung wird somit eine Rotationskolbenmaschine mit mehreren Explosionskammern geschaffen, die durch die im Vergleich zu der quadrichoidalen Gehäusekontur trochoidalen Kontur des Rotationskolbens gebildet werden, so daß während einer einzigen Umdrehung des Rotationskolbens in mehr .. *.s einer Kammer Explosionen auftreten können. Mit mehreren Explosionskammern ist es möglich, eine größere Leistung und höhere Effizienz als in herkömmlichen Rotationskolbenmaschinen mit nur einer einzigen Explosionskammer zu erzielen. Nach der Erfindung ist die Rotationskolbenmaschine mit neuartigen Zwillingsdichtungen ausgerüstet, die die Kompressions-, Ausstoß- und Explosionskammern voneinander trennen. Ferner weist die Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung ein wirkungsvolles Kühlsystem auf. Der Rotationskolben ist exzentrisch um

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die Hauptabtriebswelle gelagert, und das Drehmoment wird vom Kolben zu der Hauptabtriebswelle über ein neuartiges Planetenzahnradsystem übertragen.

Nach der Erfindung wird somit eine Rotationskolbenmaschine geschaffen, bei der während einer Umdrehung des Rotationskolbens mehrere Explosionskammern durchlaufen werden. Dadurch wird bei der Leistungsabgabe und Leistungsübertragung an die Abtriebswelle ein höherer Wirkungsgrad erzielt.

Die zahlreichen Explosionskammern werden durch eine neuartige geometrische Beziehung zwischen der Umfangskontur des Rotationskolbens und der Innenkontur des Maschinengehäuses erreicht, in dem der Rotationskolben angeordnet ist. Infolge der neuartigen geometrischen Beziehung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse kann man genaue mathematische Gleichungen aufstellen, die die Anzahl der Explosionskammern und auch die Anzahl der Explosionen angeben, die bei einer Umdrehung des Kolbens auftreten. Wie bereits erwähnt, umfaßt die Erfindung auch ein äußerst wirkungsvolles neuartiges Planetenzahnradsystem, das die Leistung von dem exzentrisch angeordneten Rotationskolben auf die Abtriebswelle überträgt. Die Konstruktion dieses Planetenzahnradsystems ist speziell auf die besondere Form des Rotationskolbens und auf die damit in Beziehung stehende Form des Gehäuses abgestellt. Weitere wichtige Punkte der Erfindung sind die neuartige Zwillingsdichtung zum Abdichten der verschiedenartigen Kammern, die während des Arbeitszyklus auftreten, und ein auf diese Maschine besonders abgestelltes Kühlsystem.

Nach der Erfindung wird somit eine Rotationskolbenmaschine geschaffen, die durch die Erzeugung und Verwendung von zahlreichen Explosionskammern während einer einzigen Umdrehung des Kolbens eine maximale Leistung abgibt.

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Ferner nutzt die geschaffene Rotationskolbenmaschine äußerst wirkungsvoll besondere geometrische Beziehungen zwischen der Kontur des Kolbens und der Innenkontur des Maschinengehäuses aus, um bei einer einzigen Umdrehung des Kolbens einen Verbrennungsarbeitszyklus mit mehreren Exploslonskammern zu durchlaufen.

Darüberhinaus weist die mit mehreren Explosionskammern versehene Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung ein Planetenzahnradsystem auf» das in einer besonders wirkungsvollen Weise geeignet ist, die in den Explosionskammern erzeugte Energie auf die Abtriebswelle zu übertragen.

Ub die gewünschte Gesamtwirkung weiter zu verbessern, ist die Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung mit einer neuartigen wirkungsvollen Dichtungseinrichtung und einem hochwirksamen Kühlsystem ausgerüstet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 und k schematische Querschnitte zur Darstellung von verschiedenen wechselseitigen Stellungen des Kolbens, der Zahnräderanordnung, der Gehäusekammern usw. während der Arbeitszyklusfolge und

Fig. 5 und 6 schematische Querschnitte zur Darstellung der Dichtungsmittel und Kühleinrichtungen.

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Eine in den Figuren dargestellte Rotationskolbenmaschine 10 mit mehreren Explosionskammern weist ein Gehäuse 11 mit einem hohlen Innenraum 12 auf, in dem ein Rotationskolben 13 um eine Hauptabtriebswelle 14 exzentrisch drehbar angeordnet ist.

Der Innenraum 12 ist derart ausgebildet, daß vier einander ähnliche symmetrische Ausnehmungen oder Bögen 15» 15A, 15B und 15C vorgesehen sind. Der Kolben 13 weist drei ähnliche symmetrische VorSprünge oder Ecken 16, 16A- und 16B auf, die den Bögen 15, 15A, 15B und 15C angepaßt sind und in diese eingreifen, wenn sich der Kolben exzentrisch dreht. In dem Gehäuseinnenraun 11 werden somit zu allen Zeiten Bereiche ge- , bildet, die Kammern zum Aufnehmen von Luft und Kraftstoff, zum Komprimieren des aufgenommenen Gemisches, zum Zünden des Gemisches und zum Ausstoßen der Verbrennungsgase darstellen. Zwei Zündkerzen 17 und 17A sind um 180° versetzt an den Gehäuseseiten angeordnet. Eine Einlaßöffnung 21 führt zu einer Einlaßkammer 18, die zu einer Kompressionskammer 19 (Fig. 3 und 4) wird. Ferner wird eine mit der Zündkerze 17 zusammenarbeitende Zündkammer 20 und eine mit einer Auslaßöffnung 21C in Verbindung stehende Auslaßkammer 22 gebildet. An jeder der Ecken 16A, 16B und 16C sind längs der Innenwandung des Gehäuses 11 Zweifachdichtungen 23 vorgesehen, um die Bereiche der Kammern gegeneinander abzugrenzen.

Zur Kraftübertragung auf die Welle 14 ist eine Zahnradanordnung vorgesehen. So weist die Hauptabtriebswelle 14 eine an ihr befestigte Zahntrommel 24 auf, die in ein auf einer VeI- ' Ie 26 angeordnetes Planetenrad 25 eingreift. Die Welle 26 ist einstückig mit einer exzentrischen Scheibe 27 ausgebildet, die drehbar in dem Kolben angeordnet ist. Das Planetenrad 25 greift in ein am Rotationskolben befestigtes Innenzahnrad 28 und in ein größeres Innenzahnrad 29 ein, das konzentrisch um ' die Welle 14 am Gehäuse befestigt, ist. Wenn daher unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 der Rotationskolben zu einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn veranlaßt wird, dreht sich das

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Planetenrad 25 ebenfalls im Uhrzeigersinn tun seine eigene Achse, und zwar mit der Wirkung, daß das Planetenrad 25 und die. damit verbundene Scheibe 27 im Gegenuhrzeigersinn exzentrisch um die Welle 14 kreisen. Infolge der Drehbewegung des Planetenrads 25 im Uhrzeigersinn um seine eigene Achse wird eine Drehbewegung der Welle 14 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt. Das Planetenrad 25 bewegt sich somit planetenartig um die Abtriebswelle 14 und veranlaßt, daß sich die Abtriebswelle 14 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die planetenartige Kreisbewegung des Planetenrads 25 hat zur Folge, daß sich der Drehkolben auf einer vorgegebenen Bahn exzentrisch um die Abtriebswelle 14 dreht. Die als Rundung ausgebildete Ecke 16 des Rotationskolbens wird dabei von der in der Fig. 3 dargestellten Stellung gegenüber der Zündkerze 17A nach außen in den nahezu formgleichen Bogen 15C der Kompressionskammer 22 bewegt, wie es aus der Fig. 4 hervorgeht. Beim Bewegen der abgerundeten Ecke 16 in die in der Fig. 4 dargestellte Lage hat sich das Planetenrad 25 um 90° in eine Stellung bewegt, die auf einem den Kolben und das Gehäuse halbierenden senkrechten Durchmesser liegt. Diese planetenartige Bewegung des Planetenrads 25 veranlaßt die nachfolgende Bewegung jeder abgerundeten Ecke in ihre nachfolgende Stellung, und zwar entweder in einen Gehäusebogen, beispielsweise 15» 15A, 15B oder 15C, oder zu einem der nach innen gewölbten konkaven Abschnitte des Gehäuses zwischen den Bögen gegenüber den Zündkerzen oder gegenüber den Einlaß- und Auslaßöffnungen.

In den Zeichnungen ist als Ausführungsbeispiel eine Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern dargestellt, wobei es sich um die gegenüber den Zündkerzen ausgebildeten Kompressionskammern handelt. An dieser Stelle sei erwähnt, daß unter Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre auch Maschinen mit mehr als zwei Explosionskammern konstruiert werden können. Wenn man beispielsweise drei Explosionskammern haben will, wird der Rotationskolben mit fünf abgerundeten Ecken und das Gehäuse mit sechs entsprechenden Bögen ausgerüstet, wobei drei Zünd-

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kerzen vorgesehen sind, die mit den drei Explosionskammern zusammenarbeiten. Es besteht eine genaue mathematische Beziehung zwischen der Anzahl der Explosionskammern, der Anzahl der Rotationskolbenecken und der Gehäusebögen sowie der Anzahl der Explosionen pro Umdrehung. Dieser Zusammenhang wird noch im einzelnen erläutert.

Um das Verständnis der Betriebsweise innerhalb des Arbeitszyklus einer Hehrfach-Explosionskammer-Rotationskolbenmaschine zu erleichtern, wird hier lediglich auf eine Zwei-Explosionskammer-Konstruktion Bezug genommen. Bei der Darstellung nach der Fig. 3 findet gerade in der an die Zündkerze 17 angrenzend· Kammer 22A bei maximaler Kompression eine Explosion statt. Diese Explosion veranlaßt, daß sich der exzentrische Kolben um die Welle 14 im Uhrzeigersinn dreht. Infolge der Arbeitswelse der beschriebenen Zahnradanordnung wird die abgerundete Ecke 16B in die in der Fig. 4 dargestellte Stellung gebracht, bei der die Ecke 16B den Öffnungen 21 und 21B gerade gegenüberliegt. In dieser Stellung können die in der Kammer 22A befindlichen Gase aus der Auslaßöffnung 21B austreten, über die Einlaßöffnung 21 kann Kräftstoff in die Kammer 19 einströmen. Die Auslaßöffnung 21B ist von der Einlaßöffnung 21 durch die Zweifachdichtung 22 wirksam getrennt. Während der beschriebenen Kolbenbewegung hat die abgerundete Ecke 16 die Verbrennungsgase über die Auslaßöffnung 21C aus der Kammer 22 ausgestoßen. Bei der Weiterbewegung des Kolbens findet in der Kämmer 19 eine Kompression mit anschließender Explosion durch Zünden der Zündkerze 17A statt. Dabei ist die abgerundete Ecke 16B in die Kammer 19 eingetreten. Dieser Vorgang wird weitergeführt, wobei die einander gegenüberliegenden Kompressionskammern 19 bei der Weiterdrehung der Rotationskolbenecken abwechselnd gezündet werden. Es sei bemerkt, daß der Kolben bei der dargestellten Konstruktion mit zwei·Explosionskammern während einer Umdrehung zwölf verschiedene Stellungen einnimmt. In sechs von diesen Stellungen befindet sich eine der Explosionskammern 19 oder 20 im Bereich der Zündkerzen nur dann im maximalen Kom-

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— ο —

pressionszustand, wenn sich die aufeinanderfolgenden abgerundeten Ecken in die die Zündkerzen umgebenden Bogen nahezu vollständig einpassen. Dieser Zustand tritt innerhalb von zwei Stellungen des Kolbens nur einmal auf. Bei einer Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern tritt daher wesentlich mehr Leistung auf als bei einer herkömmlichen Haschine mit einer Explo sionskammer.

Wie bereits angedeutet, bestehen genaue mathematische Beziehungen zwischen der Anzahl der Explosionskammern, der Anzahl der Explosionen usw. pro Zyklus. Diese Beziehungen können bei der Konstruktion einer Rotationskolbenmaschine mit mehreren Explosionskammern der beschriebenen Art herangezogen werden. Diese Beziehungen sollen jetzt im einzelnen dargelegt werden.

Dazu dienen die folgenden Gleichungen. Zunächst wird auf eine Trochoidenrotationskolbenmaschine mit einer einzigen Explosionskammer Bezug genommen.

N^ JL^p = 2-^-2= 3 (D

Dabei gilt:

N = Anzahl der Explosionen bei einer Umdrehung des Rotationskolbens,

H = Anzahl der geometrischen epitrochoiden Kurven oder der trochoiden Seiten des Gehäuses (zwei Selten),

P = Anzahl der geometrischen Bogenseiten des sphärischen dreieckförmigen Rotationskolbens (drei Selten).

Dabei gilt:

Nj₃ = Anzahl der Explosionskammern.

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Weitere Gleichungen bestätigen diese Tatsache bei der Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern ohne herkömmliche Ventile, und zwar in der folgenden Weise:

_{N =} JL4-E = iL4-2 = 6 (3)

Dabei gilt:

N » Anzahl der Explosionen bei einer Umdrehung des Rotationskolbens,

H = Anzahl der geometrischen konvexen Ecken oder der konkaven Bögen des Gehäuses ( 4 Ecken),

P » Anzahl der geometrischen konkaven Bogenseiten des Rotationskolbens (3 Seiten).

Dabei gilt: .

N™ = Anzahl der Explosionskammern.

Die folgenden Gleichungen beziehen sich auf eine Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskammern.

_{N =}

Dabei gilt:

N = Anzahl der Explosionen bei einer Umdrehung des Rotationskolbens,

H = Anzahl der geometrisch konvexen Ecken oder der konkaven Bögen des Gehäuses (6 Ecken)

P = Anzahl der geometrisch konkaven Bogenseiten des Rotationskolbens (5 Seiten).

^NE - "Τ" = "Τ" - ³ <⁶>

Dabei gilt:

N_E = Anzahl der Explosionskammern.

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In Verbindung mit einer Rotationskolbenmaschine mit mehreren Explosionskammern ergeben sich für die obigen mathematischen Beziehungen die folgenden Bedingungen: H = P + 1 oder P β" H — 1, wobei H eine gerade Zahl ist.

Eine Rotationskolbenmaschine mit mehreren Explosionskammern, bei der beispielsweise H = 5 und P = 4 oder irgendeine andere Maschine dieser Art, bei der H eine ungerade Zahl ist, hat eine Anzahl von H Explosionskammern.

Unter Beachtung technischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte ist in allen Fällen die Anzahl H begrenzt.

Die folgenden Gleichungen zeigen, wie man mathematisch eine Rotationskolbenmaschine mit mehreren Explosionskammern entwickelt. Als vorgegeben wird lediglich die Anzahl der Explosionskammern vorausgesetzt. Man kann dann die folgenden Gleichungen aufstellen:

Dabei gilt:

N = Anzahl der Explosionen bei einer Umdrehung des Rotationskolbens,

Np, = Anzahl der Explosionskammern.

Diese Gleichung soll nun in Verbindung mit einer Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern ausgewertet werden. Daraus folgt:

N = (2 - N^) - N₂ = (2 . 2²) - 2 = 6 (⁸)

Für' eine Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskammern ergibt sich:

N= (2 · Ng) - N_E = (2 · 3²) - 3 = 15 (9) 5098 U/0 1 7 2

H = 2 · N_E (10)

P = (2 . N_E) - 1 = H - 1 . (11)

Dabei gilt:

H = Anzahl der geometrisch konvexen Ecken oder der konkaven■Bögen des Gehäuses,

P = Anzahl der geometrisch konkaven Bogenseiten des Rotationsk'olbens,

Ng = Anzahl derExplosionskammern.

Bei einer Rotationskolbenmaschine mit mehreren Explosionskammern ist H stets eine gerade und P stets eine ungerade Zahl.

Im folgenden soll die Gleichung für eine Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern betrachtet werden:

Η=2·Ν_Ε =2-2=4 (12)

P = (2 . N_E) - 1 = (2 . 2) - 1 = 3 (13)

Die nachfolgenden Gleichungen beziehen sich auf eine Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskammerns

Η=2·Ν_Ε=2·3=6 (14)

P = (2 - N_E) - 1 = (2 · 3) - 1 = 5 (15)

Es sei bemerkt, daß unabhängig davon, wieviel Explosionskammern bei der erfindungsgemäßen Maschine verwendet werden, die obigen Gleichungen ihre Gültigkeit haben.

Die folgenden Gleichungen zeigen weitere mathematische Beziehungen in Verbindung mit der Rotationskolbenmaschine mit mehreren Explosionskammernt

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N = (H · N_E) - Ng (16)

N = P · N_E (17)

Diese Gleichungen wurden für Konstruktionszwecke entwickelt und sind genau, wie es aus der folgenden Betrachtung hervorgeht.

Die mathematischen Beziehungen werden jetzt entwickelt und im Hinblick auf die Komponenten der Zahnradanordnung erläutert, die die mechanische Energie zur Abtriebswelle überträgt.

Die nachfolgenden Gleichungen zeigen die Entwicklung dieser Regeln:

R_G = H : P (18)

Dabei gilt:

Rq « Verhältnis der Anzahl der Zähne des Innenzahnrads 29 zur Anzahl der Zähne des Innenzahn- ^ rads 28.

Diese Gleichung soll für die Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskamnern genauer untersucht werden.

= H ί P * 4 : 3 " (19)

Hit weiteren Gleichungen für die Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskamaern kann man diese Tatsache überprüfen.

R_G = H : P « 6 ι 5 " (20)

Weitere Verhältnisse kann man dem Folgenden entnehmen:

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R_T = 3 : 1 (konstant) . (21)

Dabei gilt:

R_ = Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne des Innenzahnrads 29 und der Anzahl der Zähne des Planetenrads 25.

R₀ = 3 : 1 (konstant) (22)

Dabei gilt:

R₀ = Verhältnis der Anzahl der Zähne des Innenzahnrads 29 und der Anzahl der Zähne der auf der Abtriebswelle befestigten Zahntrommel 24.

R_E = 1 : L (konstant) (23)

Dabei gilt:

Rg = Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne auf

der Abtriebswelle mit der festen Zahntrommel und der Anzahl der Zähne der inneren Zahnbahn mit dem Planetenrad 25.

Die folgenden Gleichungen zeigen die Beziehung zwischen der Anzahl der Explosionen bei einem Umlauf des Rotationskolbens.

Dabei gilt: .

Tg = Umdrehung des Rotationskolbens pro Explosion.

Zunächst soll eine Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosions kammern untersucht werden:

^TE - TT ⁼ "h - °»¹⁶7R/E ·■ (25)

Dabei gilt:

R = Umdrehungen

E = Explosionen

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Die nächste Gleichung gilt für eine Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskammern:

^TE " TT " T5" " °»^o67R/B <²⁶>

Die folgenden Gleichungen zeigen die Beziehung zwischen der Umdrehung der Welle 26 bzw. der Umdrehung der exzentrischen Scheibe 27 bei einer vollständigen Umdrehung des Rotationskolbens 1J.

T_c = P (27)

Dabei gilt:

Τ« β Umdrehung der Welle 26 bzw. Umdrehung der exzentrischen Scheibe 27 für eine vollständige Umdrehung des Rotationskolbens 13.

Diese Gleichung soll auf eine Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern angewendet werden.

^ T_c = P = 3RZR₁ (28)

Dabei gilt:

R = Umdrehung der Welle 26 bzw. der exzentrischen Scheibe 27,

R = Umdrehung des Rotationskolbens 13.

In der folgenden Gleichung wird diese Beziehung auf eine Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskammern angewendet:

T_c = P = 5RZR₁ (29)

Die folgende Gleichung zeigt die Beziehung zwischen der Umdrehung der als Innenzapfen dienenden Welle 26 bzw. der exzentrischen Scheibe 27 und der Umdrehung des Planetenrads 25:

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Tg = R_T - 1 (konstant) (30)

Dabei gilt:

Τ« = Umdrehung des Planetenrads 25 auf der als In nenzapfen dienenden Welle 26 bei einer Umdre hung der Welle 26 bzw. der exzentrischen Scheibe 27.

Tg = R₁ - 1 « 3 - 1 - 2R/R (konstant) (31)

Die folgende Gleichung zeigt die Beziehung zwischen der Umdrehung der Abtriebswelle 14 mit der festen Zahntrommel 24 bei einer Umdrehung der als Innenzapfen dienenden Welle .26 bzw. bei einer Umdrehung der exzentrischen Scheibe 27.

T₀ = R₀ + 1 (konstant) (32)

Dabei gilt:

T₀ = Umdrehung der Abtriebswelle 14 mit der festen Zahntrommel 24 bei einer Umdrehung der Welle 26 bzw. bei einer Umdrehung der exzentrischen Scheibe 27.

T₀ = R_Q + 1 = 3 + 1 = 4R/R (konstant) (33)

Die folgende Gleichung zeigt die Beziehung zwischen der Umdrehung des Planetenrads 25 auf der als Innenzapfen dienenden Welle 26 bei einer Umdrehung des Rotationskolbens 13.

^TT ^{= T}S * ^TC ^

Dabei gilt:

T_T = Umdrehung des Planetenrads 25 auf der Welle 26 bei einer Umdrehung des Rotationskolbens 1-3.

Diese Angabe soll für die Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern überprüft werden:

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T_s = Tg · T_c = 2 . 3 = 6R/R (35)

Die folgende Gleichung wendet diese Beziehung auf die Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskammern an:

T₃ = Tg · T_c = 2 * 5 = 10R/R (36)

Die nächste Gleichung zeigt die Beziehung zwischen der Umdrehung der Abtriebswelle 14 mit der festen Zahntrommel 24 bei einer Umdrehung des Rotationskolbens 13.

T_R - T₀ . T_c (37)

Dabei gilt:

Tq = Umdrehung der Abtriebswelle 14 mit der festen Zahntrommel 24 bei einer Umdrehung des Rotationskolbens 13.

Diese Gleichung soll auf die Rotationskolbenmaschine mit zwei Explosionskammern angewendet werden:

T_R = T₀ - T_c =* 4 · 3 = 12R/R (38)

Diese Gleichung soll auch auf die Rotationskolbenmaschine mit drei Explosionskammern angewendet werden:

T_R = T₀ . T_c = 4 - 5 = 20R/R (39)

Die folgende Gleichung zeigt die Änderung des radialen Abstands zum Mittelpunkt des Rotationskolbens 13 bei verschiedenen Drehstellungen des Rotationskolbens.

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Rp = R_G 1 - R_G 2 (40)

Dabei gilt:

Rp = Radius der Wellenachse 14 zum Schwerpunktzentrum des Rotationskolbens 13 für verschiedene Stellungen des Rotationskolbens,

Rq 1 = Radius des Innenzahnrads 29, Rq 2 β Radius des Innenzahnrads 28.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Anzahl der Explosionskammern und die Anzahl der Explosionen pro Umdrehung vorgegebene Funktionen der besonderen Kontur des Kolbens in bezug auf die mit dem Kolben zusammenwirkende Gehäusekolbenkammer ist. Darüberhinaus steht die Anzahl der Explosionen und der Explosionskammern in einer funktioneilen Beziehung zu dem beschriebenen Planetenzahnradgetriebe.

Unter Bezugnahme auf die Dichtungseinrichtung geht aus der Fig. 2 hervor, daß jede konvex ausgebildete Ecke des dreieckartigenKolbens 13 mit einer Zweifachdichtung 23 ausgerüstet ist, so daß über den Umfang des Kolbens verteilt drei voneinander abgedichtete Arbeitskammern vorgesehen sind. Jede der Zweifachdichtungen 23 wird von einer Feder 30 und von komprimiertem Gas 31 radial nach außen gegen die Gehäusewandung gedrückt. Das komprimierte Gas 31 gelangt von den Kompressionskammern über im Kolben ausgebildete Kanäle 32 ' in die Dichtungskammern. Der Einlaß jeder Dichtungskammer kann mit einem Rückschlagventil ausgerüstet sein, so daß der durch die eingetretenen Gase oder Dämpfe auf die Dichtungen 23 ausgeübte Druck aufrechterhalten bleibt und nicht abfällt.

Die Stirnwände des Kolbens sind gegenüber der Kolbengehäuse- ' kammer durch drei Dichtungen 33, .34 und 35 (Fig. 2) abgedichtet, die im allgemeinen dreieckförmig angeordnet sind, auf die abgerundeten Ecken des Kolbens zulaufen und nahe bei

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den Umfangsdichtungen 23 enden.

Das Gehäuse wird durch ein speziell für mehrere Explosionskammern ausgebildetes System gekühlt. Über einen Einlaßkanal 36 strömt Wasser in einen im Gehäuse ausgebildeten inneren Kanal 37» der die zwischen dem Rotationskolben und der inneren Gehäusewandung ausgebildeten Arbeitskammern umgibt. Der innere Kanal 37 steht mit einem Auslaßkanal 38 in Verbindung. Der Kolben 13 wird durch Wasser gekühlt, das über einen Einlaß 39 (Fig. 1 und 6) einströmt und einer in der Abtriebswelle 14 vorgesehenen Bohrung 40 zugeleitet wird. Die Bohrung 40 führt zu einem Querkanal 41, der mit Umfangskanälen 42 und 43 in Verbindung steht. Das Kühlwasser gelangt dann über einen Kanal 45 in einen ringförmigen Kanal 44, der die Kolbenachse konzentrisch umgibt. Ein die exzentrische Scheibe 27 umgebender Kanal 46 erhält kühlwasser vom Kanal 44 über einen Kanal 47. Die Zurückführung des Kühlwassers geschieht über eine Bohrung 48, die in der Welle 14 ausgebildet ist und über einen Umfangskanal 50 mit einem Auslaßkanal 49 in Verbindung steht.

Über einen Einlaß 51 (Fig. 1) wird einem die Welle umgebenden Kanal 52 Schmieröl zugeführt und von dort über eine radiale Bohrung 54 in eine die Welle 14 in Längsrichtung durchsetzende Bohrung 53 geleitet. Die Bohrung 53 steht mit Kanälen 55 und 56 in Verbindung, die die Welle 14 und die exzentrische Scheibe 27 umgeben. Über radiale Bohrungen 57, 58 und 59 (Figuren 1 und 5) wird das öl zur Umfangsoberflache des Kolbens befördert.

Schmier- und Kühlöl tritt über einen Einlaß 60 in die Gehäusekammer ein und verläßt diese Kammer über einen Auslaß 61.

Über Einlaökanäle 62 und 63 (Fig. 1), die mit Entkopplungssperrorganen oder Klappventilen 64 und 65 ausgerüstet sind* wird den Kompressionskammern Kraftstoff zugeführt. Die Aus-

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laßkanäle sind mit Auslassen 66 und 67 verbunden.

Die beschriebene Rotationskolben-Verbrennungsmaschine gibt
mit hoher Effizienz und guter Wirtschaftlichkeit mechanische Leistung ab. Dies wird durch mehrere vorgesehene Explosionskammern erreicht, die mit einem einzigartigen Planetenzahnradsystem zusammenarbeiten, das in spezieller Weise derart
ausgebildet ist, daß der Kolben auf einer passenden Bahn bewegt und die erzeugte. Energie auf die Abtriebswelle übertragen wird.

In Abweichung von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können auch mehr als zwei' Explosionskammern vorgesehen sein, und der Kolben kann eine andere Form haben.

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Claims

Patentansprüche

1J Rotationskolbenmaschine mit einem einen axial ausgerichteten Innenraum aufweisenden Gehäuse und mit einem in dem Gehäuseinnenraum drehbar angeordneten Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade ausgebildete Welle (14) achsengleich mit dem Gehäuse (11) in diesem drehbar gelagert ist und sich geradlinig in Querrichtung durch das Gehäuse (11), den Kolben (13) und den Innenräum (12) erstreckt, daß zum Bewirken einer exzentrischen Drehbewegung des Kolbens (13) um die Welle (14) Mittel (25, 27) vorgesehen sind, die in Kombination mit damit zusammenwirkenden Mitteln (24, 28, 29), die die exzentrische Drehbewegung des Kolbens auf die konzentrisch drehbare Welle übertragen, in bezug auf die Welle drehbar sind, daß der Kolben (13) mit einer gegenüber dem Gehäuse (11) derart geformten und beabstandeten Umfangsoberflache versehen ist, daß in dem Innenraum (12) zwischen dem Gehäuse (11) und dem Kolben (13) mehrere voneinander beabstandete Ausnehmungen gebildet werden, daß diese Ausnehmungen mindestens zwei voneinander beabstandete Explosionskammern umfassen, die jeweils mit Zündkerzen (17» 17A) ausgerüstet sind, daß Kraftstoffeinlässe (21, 21A) und Verbrennungsgasäuslässe (21B, 21C) vorgesehen sind, daß die Kolbenumfangsoberflache derart ausgebildete Vorsprünge (16, 16A, 16B) aufweist, daß diese bei der Drehbewegung des Kolbens aufeinanderfolgend Kraftstoff komprimieren und Verbrennungsgase ausstoßen, daß die die exzentrische Drehbewegung des Kolbens bewirkenden Mittel ein derartiges Zusammenspiel der Kolbenvorsprünge (16, 16A, 16B) mit der Innenoberfläche der Explosionskammern veranlassen, daß sich der in den Kammern befindliche Kraftstoff in einem Zustand maximaler Kompression befindet, wenn die Zündkerzen die Verbrennung einleiten.

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2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kolbenvorsprünge (16, 16A, 16B) geringer als die Anzahl der Ausnehmungen (15, 15A, 15B, 15C) ist und daß die Form Jedes Vorsprungs im wesentlichen mit der Form jeder Ausnehmung übereinstimmt.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenvorsprünge (16, 16A, 16B) einander ähnlich und symmetrisch um die Drehachse des Kolbens angeordnet sind, daß die Ausnehmungen (15, 15A, 15B, 15C) im wesentlichen mit der Form der Kolbenvorsprünge übereinstimmen und daß die Anzahl der Kolbenvorsprünge (16, 16A, 16B) derart gewählt ist, daß die Kolbenvorsprünge in einer beliebigen Stellung des Kolbens (13) im wesentlichen alle Ausnehmungen bis auf zwei einnehmen.
4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 3,

d a d u rc h gekennzeichnet, daß der Kolben (13) drei einander ähnliche, im gleichen Abstand voneinander angeordnete bogenförmige VorSprünge (16, 16A, 16B) aufweist, die symmetrisch um die Kolbenachse angeordnet sind.
5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kittel zum Bewirken der Drehbewegung des Kolbens (13) eine in dem Kolben axial und drehbar angeordnete Scheibe (27) und ein Planetenzahnrad (25) umfassen, das drehbar auf der Scheibe angebracht ist, daß an der Welle (14) und am Kolben (13) Zahnräder (24, 28) befestigt sind, die zur Übertragung der Drehbewegung vom Kolben auf die Welle mit dem Planetenzahnrad (25) zusammenarbeiten, daß aa Gehäuse (11) ein mit dem Planetenzahnrad (25) zusammenarbeitendes Innenzahnrad (29) befestigt ist und daß diese Zahnräderanordnung derart synchronisiert ist, daß durch die Stellung der Kolbenvorsprünge in den Ausnehmungen während der Zündung ein maximaler Verbrennungs-

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druck erzeugt wird.
6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolbenvorsprung (16, 16A, 16B) eine in einem Abstand zweifach wirkende Zwillingsdichtungseinrichtung (23) enthält, die radial verschiebbar in dem Kolben (13) angeordnet ist und sich am Scheitel der Vorsprünge derart über die Umfangsoberflache hinaus erstreckt, so daß sie zum Ausführen einer Gleitbewegung federnd an dem Gehäuse (11) anliegt.
7. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (23) durch eine Fluiddruckeinrichtung (31, 32) aus dem Kolben nach außen gedrückt wird.
8. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (11) ein Kühlkanal (37) vorgesehen ist, der die Ausnehmungen (15, 15A, 15B, 15C) umgibt.
9. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Bewirken der exzentrischen Drehbewegung des Kolbens dienenden Mittel eine Scheibe (27) enthalten, die innerhalb des Kolbens (13) zwischen der Welle (14) und dem Kolben (13) axial drehbar angeordnet ist.
10. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (27) um die Welle (14) exzentrisch drehbar

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11.· Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Drehbewegung des Kolbens dienenden Mittel ein sich seitwärts von der Welle erstreckendes und parallel zu der Welle verlaufendes drehbares Zahnrad (28), ein Planetenzahnrad (25) und einen auf der Scheibe (27) starr befestigten exzentrischen Wellenzapfen (26) enthalten, daß das Planetenzahnrad (25) auf dem Wellenzapfen (26) drehbar gelagert ist und daß zum gleichzeitigen Bewirken einer exzentrischen Drehbewegung des Kolbens und einer konzentrischen Drehbewegung der Welle in bezug auf die Gehäuseachse das Planetenzahnrad (25) mit dem drehbaren Zahnrad (28) zusammenarbeitet.

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