DE2460949A1

DE2460949A1 - Rotormaschine

Info

Publication number: DE2460949A1
Application number: DE19742460949
Authority: DE
Inventors: Gustav Bernard Mielitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-02
Filing date: 1974-12-21
Publication date: 1975-07-10
Also published as: ZA744B; JPS50112610A

Description

Rotormaschine Die Erfindung bezieht sich auf Flügel enthaltende Rotormaschinen, die man bei entsprechender Modifikation als Pumpen, Kompressoren, Hydromotoren und Verbrennungs-Kraftmaschinen verwenden kann.
Zur Verwendung als Verbrennungskraftmaschinen eingerichtete Rotormaschinen besitzen separate Kompressions- und Verbrennungskammern. Bekannte Maschinen dieser Art enthalten zwei Statoren, denen je ein Rotor mit Flügelanordnung zugeordnet ist. Die Kammern der beiden Statoren sind untereinander verbunden, damit im Betrieb ein Luft-Brennstoffgemisch in die erste oder Kompressionskammer eingesaugt, darin komprimiert und in die zweite oder Verbrennungskammer gedrückt werden kann. Das komprimierte Gemisch bewirkt nach seiner Zündung den Arbeitshub, und die Verbrennungsgase werden anschließend aus der Verbrennungskammer ausgeblasen.
Eine aus US-Patent 904,974 bekannte Zwillings-Stator-Rotor-Flügelmaschine dieser Art besitzt eine Kompressionskammer, die über eine Ventilanordnung mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht. Diese Maschine arbeitet im wesentlichenwie oben beschrieben, und ihre Rotoren sowie das dazwischen befindliche rotierende Ventil sind durch Zahnräder zu synchronem Umlauf verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotormaschine mit einer verbesserten Abdichtung zwischen Rotor und Kammerumfang zu schaffen, sie ferner so auszubilden, daß die Relativbewegung zwischen Rotor und zugeordneten Flügeln auf unbelastete Zeiträume beschränkt bleibt; und insb.esondere eine als Verbrennungskraftmaschine ausgelegte Doppelkammer-Rotormaschine so zu gestalten, daß keine beweglichen Ventile und Ventiltriebe erforderlich sind.
Erfindungsgemäß ist eine Rotormaschine mit mindestens einem eine Kammer enthaltenden Stator,einem innerhalh tier-Kammer drehbar angeordneten Rotor mit im wesentlichen kreisrundem Querschnitt, der mindestens einen die Kammerwände berührenden bzw. annähernd berührenden Flügel trägt, so ausgebildet, daß die Kontur eines ersten Abschnittes der Umfangsoberfläche der Kammer annähernd mit der Krümund des darin befindlichen Rotors übereinstimmt; daß die Kammer eine durch die Rotationsachse des Rotors verlaufende annähernd konstante Querabmessung aufweist; und daß ein dem ersten Abschnitt annähernd diametral gegenüberliegender zweiter Abschnitt der Umfangsoberfläche der Kammer eine um die Rotorachse konstante Radialabmessung besitzt.
Vorteilhafterweise kann der Rotor mit einem Querschlitz versehen sein, in.dem der Flügel verschiebbar und so untergebracht ist, daß er an jeder Seite des Schlitzes hervorstehen und einen Abdichtkontakt mit den Kammerwänden aufrecht erhalten kann. Dabei kann der Rotor an seiner gekrümmten Oberfläche mindestens zwei voneinander enternte längliche Ausnehmungen besitzen, in denen je ein Flügel um eine zur Rotationsachse des Motors parallele Achse drehbar gelagert ist.
Ist eine solche erfindungsgemäße Rotormaschine zur Verwendung als Intern-Verbrennungskraftmaschine eingerichtet, dann kann sie mindestens einen eine Kompressionskammer mit Einlaßkanai enthaltenden Kompressionsstatorzder in seiner Kammer einen Rotor von kreisrundem Querschnitt mit mindestens einem daran angebrachten Flügel enthält, eineneine .Verbrennungskammer enthaltenden Verbrennungsstator mit einem Auslaßkanal und einem in der Kammer angeordneten Rotor, der mindestens- einen' Flügel trägt, und eine direkte Kommunikationseinrichtung zwischen den Kammern und eine die beiden Rotoren zum Synchronumlauf verbindende Einrichtung besitzen. Jeder Rotor enthält mindestens eine Ausnehmung seiner Oberfläche, und diese Ausnehmungen und die als Kanal ausgebildete Kommunikationseinrichtung liegen bei vorbestimmten Relativ-Positionen der -Rotoren beieinander, so daß die Übertragung.des komprimierten Luft-Brennstoff-Gemisches von der Kompressionskammer zur Verbrennungskammer möglich ist.
Ist die Maschine in einem anderen Falle zur Verwendung als Pumpe, als Kompressor oder fluidgetriebener Motor ausgebildet, dann enthält sie einen einzigen Stator mit einem Rotor darin, der mehrere in Abständen verteilte Flügel enthält, die nach obiger Definition drehbar gelagert.
sind. Der Stator enthält einen Einlaß- und einen Auslaß-Kanal.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche keinerlei begrenzenden Einfluss auf die Erfindung haben, unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Doppelkammer-Flügel-Rotor-Verbrennungskraftmaschine; Fig. 2 und 3 Je einen Querschnitt im Verlauf einer Linie II-II bzw. III-III von Fig. 1; Fig. 4,5 und 6 einen zur Maschine gehörigen Flügel in 3e einer Front-,Stirn- bzw. Seitenansicht; Fig. 7 eine schematische Funktionsdarstellung der Kammern und Rotoren; Fig. 8 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführung einer Doppelkammer-Flügel-Rotor-Verbrennungskraftmaschine, im Querschnitt dargestellt; Fig. 9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführung einer Doppelkammer-Flügel-Rotor-Verbrennungskraftmaschine im Querschnitt; Fig. 10 einen Querschnitt durch eine als Motor oder Pumpe ausgebildete erfindungsgemäße Maschine; Fig. 11 einen Schnitt im Verlauf einer Linie XI-XI von Fig. 10, und Fig. 12 einen im Ausschnitt dargestellten Flügel der Maschine von Fig und 11.
Die in den Fig. 1,2 und 3 dargestellte Doppelkammer-Rotor-Verbrennungskraftmaschine besitzt einen Einlaß- und Kompressionsstator 1 mit einer Induktions- und Kompressionskammer @ darin, und außerdein einen Verbrennungs- und zum laßstator 2 mit einer Verbrennungs- und Auslaßkammer 12.
Die Statoren sind parallel nebeneinander angeordnet und integral zusammengefaßt, und ein Übertragungskanel 10 in Form eines schmalen Spaltkanals erstreckt sich über den größeren Teil der Länge einer gemeinsamen Wandung beider Statoren und bildet eine direkte Verbindung zwisch,-en den beiden Kammern. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, beide Statoren separat herzustellen und lösbar miteinander zu verbinden.
An den Statoren sind Seitenplatten 15 und 16 mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt, welche in Bohrungen 26 untergebracht sind. In KühRanälen 19 und 20 der Statoren kann eine Kühlflüssigkeit zirkulieren, und ein Einlaßkanal 7 im Kompressionsstator 1 bildet einen direkten Zugang zur Kompressionskammer 8. Der Verbrennungsstator 2 besitzt einen Auslaßkanal 13.
Innerhalb der Kompressionskammer und der Verbrennungskammer ist je ein Rotor 3 bzw. 4 mit kreisrundem Querschnitt drehbar und mit parallel. jedoch versetzt zur entsprechenden Statorachse verlaufender Achse angeordnet. In den Seitenplatten sind in im wesentlichen konventioneller Weise Lager 21 und 22 sowie Dichtungen 23 angeordnet. Ferner sind auf den die Seitenplatten 15,15 durchragenden Achsstummeln der Rotoren 3 und 4 je ein Zahrrad 17 bzw. 18 befestigt. Diese außerhalb des zusammengesezten Statorelementes befindliche Zahnräder stehen miteinander in Eingriff und sorgen dafür, daß die Sta.toren synchron, jedoch entgegengesetzt umlaufen.
Die Rotor-Umlaufrichtungen sind in Fig. 1 und 7 durch Pfeile angedeutet.
In den Rotoren 3 un 4 diametral durchgehend angeordnete Schlitze dienen der gleitenden Aufnahme von weiter unten eingehend beschriebenen Flegeln 5 bzw. 6. Die Oberflächen dieser Schlitze sind mit Gleitstücken 35 ausgelegt. Die Ränder der Flügel liegen e.-dichtend an den Umfangsoberflächen ihrer zugeordneten Kammern u..d Seitenplatten an und unterteilen auf diese Weise wirksam ihre betreffende Statorkammer.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel haben beide Kammern gleiche Größe und Form, die Form jeder Kammer bildet ein wesentliches Funktionsmerkmal der Erfindung. Betrachtet man Fig. 7, so ist die innere Radial- bzw. Querabmessung B jeder Statorkammer annähernd konstant um die Rotorachse A. Zwei sich diametral gegenüberliegende Oberflächenabschnitte C und G besitzen jeweils einen eigenen konstanten Abstand von der Rotorachse A. Beim Oberflächenabschnitt G ist dieser Radialabstand gleich dem Rotorradius, so daß die Kammerkrümmung im Bereich G gleich der Rotorkrümmung ist. Der Rotor ist etwas von dem Oberflächenabschnitt G abgesetzt, damit der Rotor frei rotieren kann und dennoch aufgrund der Oberflächenübereinstimmung eine gute Abdichtung zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen gegeben ist. Die zwischen den Abschnitten C und G liegenden Oberflächenabschnitte sind so gekrümmt, daß keine plötzlichen Richtungsänderungen auftreten.
Der in der Kompressionskammer 8 untergebrachi Rotor 3 besitzt zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 9 in seiner gekrümmten Oberfläche. Jede Ausnehmung 9 ist gleichmäßig tief und erstreckt sich über einen Bogen, der etwas kleiner als ein Viertel des Rotorumfangs ist.
Bezüglich der Rotorlänge ist jede dieser Ausnehmungen 9 mittig angeordnet, und ihre Seiten besitzen einen Abstand vom jeweiligen Rotorende. Eine die Mittelpunkte der beiden Ausnehmungen 9 diametral durch den Rotor verbindende gedachte Linie verläuft unter einem Winkel von etwa 450 gegenüber dem Flügel 5. Diese gedachte Linie eilt dem Flügel in Rotationsrichtung des Rotors vor.
Der Rotor 4 besitzt zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 14, die den Ausnehmungen 9 in gewisser Weise ähnlich sind. Im Gegensatz zu jenen sind die Ausnehmungen 14 nicht konstant tief, sondern besitzen eine in Rotationsrichtung des Rotors 4 zunehmende Tiefe. Ihre Bodenoberflächen sind gekrümmt und eine die Mittelpunkte der Ausnehmungen 14 verbindende gedachte Linie liegt in Rotationsrichtung dieses Rotors etwa 45° hinter dem Flügel 6.
Die Rotoren sind so ausgrichtet, daß in einer vorbestimmten Rotorposition die Ausnehmung 9 und 14 sowie der Übertragungskanal 10 beieinanderliegen. Ferner besitzt jeder Rotor Ausnehmungs 25, die zusammen mit axial angeordneten Einlaß- und Auslaßkanälen 36,37 den Durchlauf einer Kühlflüssigkeit ermöglichen.
In einer geeigneten Gewindefassung des Verbrennungsstators 2 sitzt eine Zündkerze 11, die über einen schmalen Schlitz Verbindung zur Verbrennungskammer hat. Die Querabmessung dieses Schlitzes ist kleiner als die Dicke des Flügels 6. Außerhalb der Maschine befindet sich ein nicht dargestelltes Brennsstoff-Versorgungssystem mit handelsüblichen Bauteilen wie Brennstoffpumpe, Filter und Vergaser, um in konventioneller Weise ein Brennstoff-Luftgemisch durch den Einlaßkanal in die Kompressionskammer zu befördern.
Eine nicht dargestellte Oelpumpe befindet sich ebenfalls außerhalb der Maschine und drückt Schmiroel durch die Hohlräume der Rotoren, um diese zu kühren und ihre Lager mit Oelzuversorgen. Ferne sind die Zahnräder 17 und 18 mit einem nicht dargestellen geeigneten Gehäuse abgedeckt, in dem sich Oel sammeln und umlaufen kann, vorzugsweise auf dem Wege über einen Oelkühler.
Gemüß Fig. 4 bis 6 umfaßt jeder Flügel 5 und 6 drei Satz von je vier Segmenten 30,31, 32 und 33. Im montierten Zustand bilden die Segmenten 30 und 31 und sowie die Segmente 32 und 3 je eine rechteckige Platte von gleicher Länge, jedoch unterschiedlicher Breite. Jedes Segment ist viereckig, mit zwei parallelen Seiten, einer rechtwinklig zu den parallelen Seiten verlaufenden dritten Seite und einer schiefwinklig zu den parallelen Seiten verlaufenden vierten Seite. Zwischen dem Segmentpaar 30,31 und dem Segmentpaar 32,33 sitzt eine Feder 34 und drückt diese auseinander.
Von den drei Segment sätzen sind jeweils die beiden äußeren Sätze ähnlich angeordnet und orientiert, während die Segmente des mittleren Satzes im entgegengesetzten Sinne orientiert und ausgerichtet sind. Auf diese Weise entsteht eine versetzte Flügelkonstruktion, welche einen dauerhaften Abdichtkontakt zwischen den Segmenten und dem Kammerumfang und den. Seitenwänden gewährleistet, auch wenn der Winkel zwischen Flügel und Kammerumfang sich der Rotation verändert. Der Segmentverschleiß wird automatisch aufgefangen.
Die zuvor beschriebene Flügelkonstruktion stellt keinerlei Beschränkung für die Erfindung dar, vielmehr können auch andere Flügelkonstruktionen eingesetzt werden. Beispielsweise könnte man mehr als drei Segmentsätze verwenden, und außerdem muß nicht unbedingt jeder Satz aus vier Segmenten bestehen. Beispielsweise könnte jeder Satz sechs Segmente enthalten, wobei jedes Paar von drei Segmenten eine rechteckige Platte bilden kann.
Die zuvor beschriebene Maschine arbeitet nach dem Vier-Takt-Verfahren:Ansaugen, Komprimieren, Zünden Ausstoßen.
Im Betrieb saugen die umlaufenden Rotoren ihr Brennstoff-Luft-Gemisch durch den Einlaßkanal 7 in die Kompressionskammer 8 ein, dort wird das Gemisch verdichtet und im letzten Teil dieses Arbeitstaktes liegen die Ausnehmungen 9,14 und der Übertragungskanal 10 in einer Flucht. Dadurch wird das komprimierte Gemisch in die Verbrennungskammer 12 übertragen und dort gezündet. Die Expansion des gezündeten Gemisches zwingt den Rotor 4 zur Rotation.
Im Zusammenhang mit Fig. 7 beginnt die Übertragung de's.
komprimierten Brennstoff-Luftgemisches, wenn sich die Flügel in Position E befinden, und bei Position F ist er beendet.
Die ausgenutzten Verbrennungsgase treten durch den Auslaßkana 13 aus, und unter dem Einfluß der Zahnräder 17,18 läßt der Rotor 4 den anderen Rotor 3 synchron mitlaufen. Das ergibt zwei Arbeitstakte pro Umdrehung, weil die Flügel zu beiden Seiten der Rotoren hervorstehen und jeder Rotor zwei Ausnehmungen besitzt.
Die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Maschine besitzt mehrere Vorteile gegenüber bekannten Maschinen dieser allgemeinen Art. Bei der Kompression des Brennstoff-Luft-Gemisches werden Durchblasverluste des Gemisches zwischen derRotoroberfläche und dem Innenoberflächenabschnitt G der Kammer wegen der Krümmungsübereinstimmung beider Oberflächen reduziert. Diese aus Fig. 7 ersichtliche Krümmungsübereinstimmung ist über eine beträchtliche Strecke hinweg vorhanden, so daß hier hindurchströmenden Gasen ein erheblicher Strömungswiderstand entgegensteht.
Bei bisher benutzten Maschinen gab es gewöhnlich nur einen Punkt- oder Linienkontakt. Die Innenkontur jeder Statorkammer gewährleistet, daß, wenn die Flügel die Oberflächenabschnitte C und G der Kammeroberfläche durchlaufen, weder eine Relativbewegung zwischen Flügel und Rotor noch eine Relativbewegung zwischen den Flügel-Segment-Sätzen stattfindet. Der Grund liegt darin, daß die Oberflächenabschnitte C und G diametral gegenüberliegen und jeweils einen konstanten radialen Abstand von der Rotationsachse des zugeordneten Rotors aufweisen.
Aus diesem Grunde erhält man zwischen Flügel und Stator-Innenoberfläche eine bessere Abdichtung in dieser Umlaufphase.
Ferner sei bemerkt, daß die von den gezündeten Gasen auf den Rotor 4 übertragenen Kräfte fast vollständig in die Vorausrichtung gehen, was der Anordnungsweise des Flügels 6 und der Form der zugeordneten Vertiefung 14 zuzuschreiben ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Maschine keine beweglichen Ventile und Ventilantriebe besitzt. Vielmehr sind die Einlaß-, Übertragungs-und Auslaßkanäle ventillos ausgebildet, und der Übertragungskanal wird allein durch die Rotoren selbst geöffnet und geschlossen.
Die Erfindung macht nicht unbedingt das Vorhandensein eines Übertragungskanals zwischen den Statoren erforderlich. Einen solchen Fall zeigt Fig. 8, wo eine Maschine dargestellt ist, die in fast allen Einzelheiten mit der zuvor beschriebenen übereinstimmt, jedoch keinen.Übertragungskanal besitzt. Vielmehr gehen hier die beiden Statorkammern an ihren benachbarten Stellen ineinander über, und die Rotoren berühren sich gegenseitig in diesem Mittelbereich. Es ist somit eine direkte Öffnung zwischen beiden Kammern vorhanden, die als Übertragungskanal dient.
Die Übertragung des komprimierten Brennstoff-Luftgemisches v on der Kompressionskammer zur Verbrennungskammer erfolgt somit auf direktem Wege.
Ein anderes Ausführungsbeispiel für eine Doppelkammer-Rotor-Verbrennungskraftmaschine ist in den Fig. 9-12 der Zeichnung dargestellt. Soweit mit den Fig. 1 bis 3 übereinstimmender Elemente bzw. Einzelheiten verwendet werden, tragen sie gleiche oder ähnliche Bezugszahlen. Der Unterschied bei dieser Ausführung liegt im wesentlichen in dem Rotor 4 in der Verbrennungskammer 12, er besitzt nämlich eine abweichende Flügelanordnung. Dieser im wesentlichen mit kreisrundem Querschnitt ausgestatte Rotor 4 hat zwei diametra gegenüberliegende Ausnehmungen 41 mit je einem Flügel 40 darin.
Jede Ausnehmung 41 erstreckt sich über die Länge des .Rotors und besitzt einen kreisbogenförmigen inneren Oberflächenabschnitt 46, und in Rotationsrichtung des Rotors 4 dahinter befindet sich ein flacher, nach- rückwärts geneigter Oberflächenabschnitt 47. Den gegenüberliegenden Rand der Ausnehmung 41 bildet eine Schulter 44.
In jeder Ausnehmung 41 ist um eine zur Rotorachse parallele und mit der Mittelachse des Oberflächenabschnittes 46 zusammenfallende Achse 42 ein Flügel 40 drehbar gelagert.
Jeder Flügel ist im wesentlichen komplementär zu seiner Ausnehmung geformt und besitzt ein Zylinderteil, an den sich einseitig ein Ansatz bzw. eine abstehend-e Fahne 48 anschließt. Die Fahne 48, deren Rückseite flach und deren Frontoberfläche 43 gekrümmt ist, steht nicht radial, sondern kommaförmig nach rückwärts geneigt vom kreisrunden Mittelteil des Flügels .40 nach außen ab. Jeder Flügel 40 kann von einer angekl.appten Stellung, wo er vollständig in der Ausnehmung 41 verschwindet, in eine ausgefahrene.Stellung geschwenkt werden. In der ausgefahrenen Stellung liegt das Ende der Fahne 48 entweder an der Innenoberfläche der Verbrennungskammer an oder besitzt einen geringfügigen Abstand davon, in jedem Falle wird eine Abdichtung erzielt. Im vollständig ausgeschwenkten Zustand liegt die Fahne 48 an der Schulter 44 an, die ein weiteres-Herausschwenken verhindert.
Wie Fig. 12 zeigt, kann jeder Flügel mittels einer Feder 70 in seine ausgefahrene Stellung vorgespannt sein. Solche Federn sind jedoch nicht unbedingt notwendig, weil die bei der Rotorumdrehung entstehenden Zentrifugalkräfte die Fahnen- 48 nach außen drücken.
An Stelle eines Schlitzes besitzt der Rotor 4 von Fig. 9 einen mittleren Kühlkanal 39, In Betrieb arbeitet die Maschine von Fig, 9 bis 12 ähnlich wie die von Fig. 1 bis 3. Die zuletzt beschriebene Ausführung hat wegen ihrer besonderen Flügel eine besonders gute- Betriebssicherheit und Verschlei-ßfestigkeit, denn nach einem Anfangsverschleiß der Dichtkanten der Fahnen kann kein weiterer Verschleiß auftreten, weil die Fahnen 48 dann an den Schultern 44 anliegen. Außerdem- läßt sich der Brennkammerrotor besser kühlen, weil der Kühlkanal 39 wesentlich größer als der gemeinsame Querschnitt der Ausnehmungen 25 ist. Wenn auch die beschriebenen Ausführungsbeispiele als Verbrennungskraftmaschinen ausgelegt waren, so beschränkt darauf die Erfindung keineswegs. Wie sich aus den Figuren 10,11 und 12 entnehmen läßt, läßt sich -die Erfindung leicht auf einen strömungsmittelgetriebenen Motor übertragen, Hierzu ist wiederum zu sagen, daß der anschließend beschriebene Motor sich leicht. als Pumpe oder Kompressor umgestalten läßt-.
Der Motor besitzt- einen einzigen Stator 60 mit einer darin angeordneten Kammer 61, die ähnlich den zuvor- beschriebenen ist, Ein im Querschnitt im wesentlichen kreisrunder Rotor 6.2 ist zwischen die Kammerenden abschließenden Seitenplatten 63 und 64 drehbar innenhalb der Kammer gelagert.
Wie in den zuvor beschriebenen Fällen stimmt die Krümmung des Rotors mit der Krümmung eines Abschnitts der Kammerinnenoberfläche überein. Sechs Flügel 65 von der in Verbindung mit Fig. 9 beschriebenen Art sind in gleichmäßigen Abständen über den Rotorumfang verteilt, jeweils in einer Ausnehmung 66 der Rotoroberfläche drehbar gelagert. Auf gegenüberliegenden Seiten des S'tators befinden-sich ein Einlaßkanal 67 und ein Auslaßkanal 68. Die bereits erwähnten, in Fig. 12 dargestellten Federn 70 spannen die Flügel 65 nach außen vor.
wenn im Betrieb dieses Motors ein Fluid in den Einlaßkanal 67 gedrückt wird, beginnt der Rotor 62 zu rotieren, und dabei verbleiben die Flügel 65 über ein gutes Stück hinweg in ihrer vollständig ausgefahrenen Stellung.
Die Übereinstimmung zwischen der Rotoroberfläche und der Kammerinnenoberfläche dient der Abdichtung zwischen Rotor und Kammeroberflächen.
Es sei bemerkt, daß das in den Auslaßkanal des Motors gedrückte Fluid, welches die Kammer durchströmt, nicht zum Antrieb des Rotors beiträgt. Obwohl der Rotor insgesamt sechs Flügel besitzt, beschränkt sich die Erfindung keineswegs auf diese Anzahl, vielmehr können beispielsweise vier oder wesentlich mehr Flügel vorhanden sein Ferner könnte der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Kompressionsstator mit Rotor, der Schiebeflügel besitzt, in diesem Motor verwendet werden, wenn man für einen geeigneten Auslaßkanal sorgt.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung noch weitere Ausführungen. möglich. Insbesondere kann im Falle einer Doppelkammer-Brennkraftmaschine die Kompressionskammer größer als die Verbrennungskammer sein, um ein vergrößertes Kompressionsverhältnis zu erzielen. Ferner können solche Maschinen mit Brennstoffeinspritzung versehen sein, so daß der Brennstoff in die Kompressionskammer eingespritzt und nicht, wie beschrieben, abgesaugt wird.
In allen Fällen zeigt die Erfindung jedoch eine Rotationsmaschine mit einer verbesserten Abdichtung zwischen den Rotorflügeln und den Statorkammern auf, die ferner im Falle einer Doppelkammer die Brennkraftmaschine den Vorteil hat, daß keine Ventile und Ventiltriebe benötigt werden.

Claims

Ansprüche

1. Rotormaschine mit mindestens einem eine Kammer enthaltenden Stator und einem innerhalb der Kammer drehbar angeordneten Rotor mit im wesentlichen kreisrundem Querschnitt, der mindestens einen die Kammerwänce berührenden bzw. annähernd berührenden Flügel träct, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur eines ersten Abschnitts (G) der Umfangsoberfläche der Kammer (z.B.8) annähernd mit der Krümmung des darin befindlichen Rotors (z.B.3) übereinstimmt; daß die Kammer eine durch die Rotationsachse (A) s rotors verlaufende annähernd konstante Querabmessung (B) aufweist; und daß ein c.em ersten Abschnitt annähernd diametral gegenüberliegender zweiter Abschnitt (C) der Umfangsoberfläche der Kammer eine um die Rotorachse konstante Radialabmessung besitzt (Fig.7).

2. Rotormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (z.B.3) einen Querschlitz aufweist, in dem der Flügel (3) verschiebbar und so untergebracht ist, daß er an jeder Seite des .Schlitzes hervorstehen und einen Abdichtkontakt mit den Kam:nerwänden aufrecht erhalten kann (z.B.Fig.1).

3. Rotormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4,62) In seiner gekrümmten Oberfläche mindestens zwei voneinander entfernte längliche Ausnehmungen (41;66) besitzt, in denen je ein Flügel (40;65) um eine zur Rotationsachse (A) des Rotors parallele Achse drehbar gelagert ist (Fig.9,10).

4. Rotormaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ausnehmungen (41;66) parallel zur Länge des Rotors verläuft und einen innersten Abschnitt (z.B.46) mit kreisabschnittförmigen Querschnitt sowie eine Schulter (z.,B.44) im Verlauf eines ihrer Ränder besitzt; und daß jeder Flügel (40;65) im wesentlichen mit der Gestalt der Ausnehmung übereinstimmt und eine Fahne (z.B.48) aufweist, die über seine Länge hinweg an einer der offenen Seite der Ausnehmung zugek-ehrten Stelle hervorsteht,.

5. Rotormaschine nach Anspruch 1 oder 2, die zur Verwendung als Intern-Verbrennungskraftmaschine eingerichtetist, gekennzeichnet durch mindestens einen eine-Kompressionskammer (8) mit Einlaßkanal (7) enthaltenden Kompressionsstator (1), der in seiner Kammer einen Rotor (3) von kreisrundem Querschnitt mit mindestens einem daran angebrachten Flügel (5) enthält; einen eine Verbrennungskammer (12) enthaltenden Verbrennungsstator (2) mit einem Auslaßkanal (13) und einem in der Kammer angeordneten Rotor (4), der mindestens einen Flügel (6;40) trägt; und durch eine direkte Kommunikationseinrichtung (z.B.10) zwischen den Kammern und ferner eine die beiden Rotoren (3,4) xum synchronen Umlauf verhindende Einri.chtung (17,18).

6. Rotormaschine nach Anpruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotor (3,4) der Maschine mit einem durchgehenden Querschlitz versehen ist, in welchem der Flügel (5,6) in der Weise verschiebbar angeordnet ist, daß der Flügel auf jeder Seite des Schlitzes hervorstehen und einen Abdichtkontakt mit den Kammerwandungen ergeben kann.

7. Rotormaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) in der Verbrennungskammer (12) von der im Anspruch 4 definierten Bauart ist und der Rotor (3) in der Kompressionskammer (8) mit einem durchgehenden Schlitz versehen ist, in dem ein Flügel (3) in der Weise angeordnet ist, daß er auf jeder Seite des Schlitzes hervorstehen und einen Abdichtkontakt gegenüber den Kammerwandungen aufrecht erhalten kann (Fig.9).

8. Rotormaschine nach mindestens einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8,12) und die Statoren (1,2) parallel nebeneinander angeordnet und die Rotoren (3,4) in der Weise mechanisch miteinander gekoppelt sind, daß sie synchron und entgegengesetzt umlaufen.

9. Rotormaschine nach mindestens einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotor mindestens eine Ausnehmung (9;14) in seiner gekrümmten Oberfläche aufweist undZdaß die Rotoren so ausgerichtet sind, daß die Ausnehmungen in ihnen und ein die beiden Kammern (8,12) verbindender Kanal (10) miteinander in Deckung stehen, wenn die Rotoren vor-bestimmte Positionen einnehmen, so daß im Betrieb ein komprimiertes Brennstoff-Luft-Gemisch von der Kompressionskammer zur Verbrennungskammer übertragbar ist.

10. Rotormaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotor (3,4) zwei Ausnehmungen (9,9;14,14) in seiner Oberfläche aufweist, die sich diametral gegenüberliegen.

11. Rotormaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Ausnehmungen (9) im Rotor (3) in derKompressionskammer (8) mit einer konstanten Tiefe versehen sind, sich über einen bestimmten Bogen der Rotoroberfläche erstrecken und mindestens die Hälfte der Rotorlänge in einer etwa mittleren Position einnehmen.

12. Rotormaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Ausnehmungen (14) im Rotor (4)- in der Verbrennungskammer (12) sich über einen Bogenbereich der Rotoroberfläche erstrecken, mindestens die halbe Länge des Rotors in einer etwa zentralen Position einnehmen und in der Rotationsrichtung des Rotors in ihrer Tiefe stetig zunehmen.

13. Rotormaschine nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (5 oder 6) aus mindestens zwei aneinanderliegenden Sätzen von-mindestens je vier Segmenten (30,31,32,33) besteht, und daß dieSe Segmente so zusammengepaßt sind, daß sie eine rechteckige Platte bilden, welche, mit dem axialen Querschnitt der zugeordneten Kammer übereinstimmt.

14. Rotormaschine nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34), mittels der die Hälfte der Gesamtanzahl der Segmente (30,31 und 32,33) jedes Satzes von den übrigen Segmenten abgedrückt wird, und daß sämtliche Segmente durch diese Einrichtung in Richtung auf die Umfangsoberfläche der zugeordneten Kammer vorgespannt sind.

15. Rotormaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (3,4) aus drei parallelen Sätzen von Segmenten (30...) zusammengesetzt ist, wobei die Segmente der äußeren Sätze gleichartig angeordnet und orientiert sind, während die Segmente des dazwischen liegenden Satzes um 1800 versetzt dazu orientiert sind.

16. Rotormaschine nach mindestens einem der Ansprüche 5-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8,12) der beiden Statoren so zusammenfallen, daß sich zwischen den Kammern eine gemeinsame Öffnung ergibt, in deren Bereich sich die Rotoren (3,4) gegenseitig berühren können (Fig.8).

17. Rotormaschine nach mindestens einem der Ansprüche 5-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionskammer größer als die Verbrennungskammer ist und die Maschine mit mindestens einer Brennstoff-Einspritzeinrichtung versehen ist.

L e e r s e i t e