DE2524280A1 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents
RotationskolbenmaschineInfo
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- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
- F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
- F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
- F01B13/068—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with an actuated or actuating element being at the inner ends of the cylinders
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- F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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Description
8891 Unterwittelsbach
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, umfassend zifei sich gegenseitig beaufschlagende Läuferkolben,
welche in aneinander überschneidenden achsparallel liegenden zylixderischen Gehäuseräumen an einer Rotationsachse
umlaufen.
Derartige Verdicttermaschinen sind als sogenannte Rootsgebläse
bekannt, und sind auch für andere Anwendungsbereiche als Flüßigkeitspumpen oder Motoren schon vorgeschlagen
worden.
Als Motoren odor als Pumpenfür hohe Drücke konnte diese
Maschinenart bisher keine größere Verbreitung erlangen, weil die Arbeitsräuaie, welche durch die einander berührenden
Kreisfläche der beiden Läuferkolben gebildet werden, gegeneinander nicht ausreichend abgedichtet werden konnten oder
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I NACHQEREIOHT
"2" 252A280
weil bei Mo tr ο en der Verdichtungsraum im Verhältnis
zum Arbeitsraum :bu groß ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung
der Lauferk<>lben zur sicheren Abdichtung der
Arbeitsräume gegeneinander bei gleichzeitigem Erreichen kleiner Yerdichtungsräume im Verhältnis zu
den Arbeitsräumen. Eine weitere Erfindungsaufgabe
besteht in einem zweckmäßigen Zusammenwirken mehrerer Rotationskolbene Lnheiten zu einem Motor und dem Zusammenbau
einer Rotationskolbeneinheit mit einer Kreiskolbenanordnung·
Die Aufgabe der Erfindung wurde dadurch gelöst, daß die Läuferkolben aus Kreissektoren mit unterschiedlichem
Radius und einer damit gegebenen Randverzahnung mit unterschiedlichen Teilkreisen mit gleichem Moduli bestehen.
Die bei der Drehung der Läuferkolben in Zahnradform ineinander greifenden Kreissektoren bilden dabei
große Zahnkammern als Arbeitsräume, welche durch eine
kleine Verzahnung gegeneinander abgedichtet sind. Durch die bestehende Doppelverzahnung wird die bei Zahnradpumpen
oder Zahnradmotoren bekannte gute Abdichtung bei gleichzeitiger Bildung von großen Zahnarbeitsräumen
möglich. Die bei den bekannten Zahnradmotoren gebildeten Zahnarbeitsräume sind zum Betrieb als Verbrennungsmotor,
Turbinen oder Danpfmotor zu klein.
Durch die Erfindung können Zahnarbeitsräume bis zu einem Verdichtungsverhältnis 1 : 3o und mehr gebildet werden,
wie sie nicht einmal zum Betrieb eines Dieselmotors erforderlich sind.
■- 3 -
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Ausführung mit zirei Rotationskolbeneinheiten auf gemeinsamen
Achsen ein Verbrennungsmotor gebaut.
Dabei dient eine Rotationskolbeneinheit als Motor und eine auf den gleichen Achsen daneben angeordnete, in entgegengesetzter
Drehun.j umlaufende Rotationskolbeneinheit als
Gemischverdichttuigs einrichtung.
Gemischverdichttuigs einrichtung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zur Verwendung
der Rotationskolbeneinheit als Verbrennungsmotor
in den Rotationskolben Zylinderräume angebracht und auf
einer exzentrisch zur Rotationsachse verlaufenden Kreisbahn Kolben geführt.
in den Rotationskolben Zylinderräume angebracht und auf
einer exzentrisch zur Rotationsachse verlaufenden Kreisbahn Kolben geführt.
In den Arbeitsräumen der Rotationskolben findet dabei die Gemischverbrennung mit Ausstoßen statt und die Zylinder
mit den Kolben bewerkstelligen das Gemischansaugen und
-verdichten.
mit den Kolben bewerkstelligen das Gemischansaugen und
-verdichten.
Bei Verwendung der Rotationskolbeneinheit als Verbrennungsmotor sind in Ausgestaltung der Erfindung im Gehäusemantel
für die Rotationskolben durch Ausnehmungen Nachbrennungsräume ausgebildet, in welchen sich das beim Motorenbetrieb
in den Zahnlücken der kleinen Zahnung geförderte, niht
vollständig entspannte Gemisch ausdehnen kann.
vollständig entspannte Gemisch ausdehnen kann.
Die technischen Details der Erfindung sind in der anschließenden
Beschreibung und in den Zeichnungen an Ausführungsbeispielen dargestellt und sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
.
Fig. 1 : eine ei.nzahnige Rotationskolbeneinheit im Schnitt
dargestellt mit einer stirnseitigen Sicht auf die Läuferkolben
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Fig· 2 t in der Darstellungsform wie Pig· 1 eine zweizahnige
Rotationskolbeneinheit
Fig. 3* einen Lm Achslängsschnitt nach Linie A : A dargestellt
m Verbrennungsmotor, bestehend aus einer Rotationskolbeneinheit wie Fig. 1 als Verdichtungseinrichtung und einer Rotationskolbeneinheit wie
Fig. 2 als Motor auf gemeinsamen Achsen.
Fig· kl in der Darstellungsform wie Fig. 2 eine Rotationskolbensinheit
mit im Innenbereich der Läuferkolben angebrachtem Zylinder mit auf einer Kreisbahn geführten.
Kolben.
In einem Gehäuse Io befinden sich zwei achsparallel liegende
im Bereich eines Segmentes sich gegenseitig überschneidende zylinderische Gehäuseräume 11, 12.
In den Genaue e.räumen 11, 12 sind tun Rotationsachsen 13« I^
umlaufende, sich gegenseitig beaufschlagende Läuferkolben 15» l6 angeordnet.
Jeder Läuferkolben hat, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wenigstens zwei Kreissektoren 17, l8 oder mehrere Kreissektoren
19, 2o, 21, 22 mit unterschiedlichem Radius.
Ia Zusammenwirken beim Drehen der beiden Käuferkolben 15, l6,
gegeben durch den Abstand der Achsen 13« I^ laufen diese
durch Eingriff des Kreissktors mit dem größeren Radius als Zahn 17» 19» 21 im Kreissektor mit dem kleineren Radius
l8, 2o, 22 als Zahnkammer zahnradartig aneinander ab.
Die Kreissegmente sind mit einer Randverzahnung 23 mit relativ
kleinem, gleichem Moduli versehen.
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NAC! iGEREICHT
-3 -
Zwangsläufig ergeben sich in den Segment-bereichen durch den
unterschiedlicheα Radius auch unterschiedliche Zahnungsteilkreise
2kt 2k a.
Durch die Randverzahnung 23 Heiben die beiden Läuferkolben
15« l6 ständig miteinander im Eingriff und gleichzeitig bezweckt
sie eine einfache und gute Abdichtung der Arbeitsräime
gegeneinander.
Bei Verwendung einer derartigen Rotationskolbeneinheit als Pumpe oder Verdichter wird in den Zahnkamaern ΐδ, 2ot 22 von
der Saugseite Medium zur Druckseite gefördert, -»/wobei jeweils
ein Zahn 17» 19» 21 das Medium in der Zahnkammer verdrängt.
Beide Gehäuseräujne 11, 12 sind dabei an den Überschneidungsstellen mit einen gemeinsamen Saug- oder Druckanschluß 25
versehen.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Rotationskolbeneinheit
als Flüßigkeits-, Dampf- oder Turbinenmotor verläuft
die Förderung in umgekehrter Richtung.
Wird eine erfindmgsgemäße Rotationskolbeneinheit als Verbrennungsmotor
verwendet, so wird der in den Zahnkammern entstehende Explosionsdruck durch Volumenvergrößerung direkt
in eine Druckbewagung umgesetzt·
Für einen guten Wirkungsgrad bei einem Verbrennungsmotor ist das Verdichtungsverhältnis oder der Raum und Druck des
eingeschlossenen Luftkraftstoffgemisches im Verhältnis zur
Ausdehnungsmöglishkeit ausschlaggebend.
Durch den gegenseitigen Abrollradius der Zähne 17 in den
Zahnkammera l8 wird in Verbindung mit der Trennkante 26
für die beiden Gehäuseräume 11, 12 abwechselnd am Läufer-
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kolben 15 und l6 eine abgeschlossene Brennkammer 27 mit einer
gegebenen Größe gebildet.
Über der Gehaus es tirn.ieite 28 angebrachte Kanäle 29 t deren
Einlaß die Zahnflanke:* der Zähne 17 steuern, irird die Brennkammer
27 ait einem verdichteten Luftkraftstoffgemisch gefüllt,
welches sich bei der Verbrennung unter Bildung eines großen, ringförmigen Raumes 3o entspannen kann.
Aus der Fig. 1 ist das Größenverhältnis bildlich ersichtlich, wo die Brennkammer 27 im Läuferkolben 15 bei Beginn der Verbrennung
und im Läuferkolben l6 die Brennkammer J>o nach erfolgter
Verbrennung dargestellt ist.
Beim Abrollvorgang der Läuferkolben wird das abgebrannte Gemisch zum Auspuff/ gefördert und ausgeschoben·
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, können die Läuferkolben
15 und l6 auch, wie gezeigt, aus zwei oder mehreren Kreissegmenten mit größerem Radius 19t 21 und aus zwei oder
mehreren Kreissegmenten mit kleinerem Radius 2o, 22 zusammengesetzt
sein.
Dadurch lauft die Maschine ruhiger, weil pro Umdrehung 4 Arbeitstakte möglich sind. Gleichzeitig wird aber dadurch
das Verdichtungsverhältnis verengt.
In der Fig. 3 ist ein Verbrennungsmotor dargestellt, bei dem
eine Rotationskolbenoinheit nach der Fig. 2 als Verbrennungsmotor arbeitet und auf denselben Rotationsachsen eine Rotationskolbeneinheit
nach der Fig. 1 zur LuftkraftstoffgemischförderXung
und Verdichtung verwendet wird.
In einem Gehäuse 31$ welches durch eine Mittelwand 32 in
zwei Räume 53« 34, getrennt ist, befinden sich im Raum 33
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die Motoreinheit nach der Fig. 2, deren Arbeitsweise ab
dem Arbeitsablauf vom Füllen der Brennkammer 27 mit Luftkraftstoffgemiscli
schon beschrieben ist.
Im Raum 34 befindet sich auf denselben Achsen in entgegengesetzter
Drehrichtung und mit doppelter Drehzahl rotierend eine Rotationskolbeneinheit, wie sie in der Fig. 1 dargestellt
ist, zur Luftkraftstoffgemischförderung und Verdichtung.
das Gemisch zur Druckseite und pressen dieses über die in der Mitteltfand 32 angebrachten Kanäle 29 in die Brennkammer 27·
Das Öffnen und Schließen der Einlaßkanäle 29 erfolgt motorseitig
und verdiohterseitig zum notwendigen Zeitpunkt über
die Zahnflanken <ler Läuferkolben·
Eine doppelte Drehzahl der Verdichtereinheit ist notwendig,
weil diese je Läuferkolben nur einzahnig ausgebildet ist und hat dadurch <sin doppelt so hohes Verdichtungsverhältnis
und kann je nach Füllungser.fordernis der Brennkammer schmäler
gebaut sein.
Die umgekehrte Drehrichtung der Verdichtereinheit ist erforden!da,
damit der Ausstoß der Verdichtereinheit, welche mit dem Einlaß d<sr Motoreinheit über die Kanäle 29 miteinander
verbunden »ind, auf kurzer Entfernung einander gegenüberliegen.
Das Getriebe zur Kppelung der beiden Rotationskolbeneinheiten
besteht zweckmäßig aus einem Kettentrieb 36 mit Kettenräder/n 37, 38 ie Untersetzungsverhältnis 1 zu 2.
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weil jeweils nur ein Läuferkolben jeder Einheit mit einer
Welle 13 oder l4 starr 39 verbunden ist. Für den zweiten
Läuferkolben dient die Welle 13 oder l4 als Achse.
In der Aus führ ungs form, trie sie in der Fig. 4 dargestellt
ist, arbeiten die Läuferkolben 4o, 4l mit ihren Zähnen
und Zahnkammern 431 wie bei Fig. 1 und 2 schon beschrieben,
als Verbrennungsmotoreinheit mit 4 Arbeitstakten je Umdrehung.
Im Innenraum der Läuferkolben 4o, 4l ist ein das Kreiszentrum schneidender Zylinder 44 mit einem doppelwirkenden
Kolben 45 angeordnet. Der Kolben 45 wird auf einer zum
Kreiszentrum exzentrisch verlaufenden Kreisbahn geführt.
Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Einfachheit halber über einen feststehenden, exzentrisch zum Kreiszentrum stehenden
Drehpunkt 46, an welchem der doppelwirkende Kolben 45 über
eine Kulissenbahn 47 geführt ist.
Aber auch andere Möglichkeiten, wie die Verwendung einer Trochoiede 1:2 sind naheliegend·
Beim Drehen der Läuferkolben 4o, 4l führt der Kolben 45
durch die exzentrische Bahnführung bei kreisender Bewegung je Umdrehung des Läuferkolbens im Zylinder 44 einen Hub aus,
welcher zum Ansaugen und Verdichten von Luft beim Beispiel eines Dieselmotors verwendet wird.
Über in der Gehüusestirnseite angebrachte Ansaugschlitze 48 und Bohrungen 49 der Zylinderwandung können in einem
entsprechenden Drehbereich die Kolben 45 Luft ansaugen.
Durch den Doppolkolben sind das je Läufer zwei bzw. je
Rotationskolbeneinheit vier Ansaug- und Verdichtungshübe 5« Umdrehung. 609850/0515
Die beim Drehen der Läuferkolben 4ot 4l vom Kolben 45
verdichtete Luft wird über Bohrungen 5o in Vorkammern 51
gepreßt, welch«» in der Stirnseite des die Läuferkolben umschließenden Gehäuses angebracht sind.
Durch Steuerung über die Zahnflanken der Zähne 52 wird
zwischen den Vorkammern und den Brennräumen 53 der Rotationskolbeneinheit beim kleinsten Rauminhalt der Brennräume
eine Verbindung hergestellt und die erhitzte, der in der Vorkammer 51 Kraftstoff zugeführte Luft kann sich
unter Verrichtung von Arbeit ausdehnen. Das Ausstoßen der Gase erfolgt wie schon beschrieben.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in einer besonders
kleinen Bauweiue im Verhältnis zur Leistung des Motors, der ständigen Kühlung der Läuferkolben durch die zufließende
Frischluft, der Verdichtung durch eine Zylinderkolbenanordnun^
und die durch die Erfindung gegebene Möglichkeit der Unsetzung einer Volumensänderung in eine direkte
Drehbewegung auf einem verhältnismäßig langen Hebelarm zur Erreichung eines hohen Drehmomentes.
Beim Betrieb einer Rotationskolbeneinheit als Verbrennungsmotor befindet sich in den Zahnlücken 54 Verbrennungsgas
mit hohem Durch. Durch Ausnehmungen im Gebäusemantel für die Lauferkolbcn 4o, 4l entstehen Nachbrennräume 55« 56,
in welchen sich diese Gase unter Abgabe von Schubkraft auf die Läuferkolben 4o, 4l vollkommen entspannen können.
Zum Zweck der Verbesserung der Abdichtung der Läuferkolben 15» l6, 4o, 4l gegenüber dem Gehäusemantel sind zur Erreichung
einer größeren Dichtfläche die Randzähne 57» 58 an den
Kreissektoren mit dem größeren Radius als Zähne mit zweifacher oder mehrfacher Breite ausgeführt.
- Io -
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f NACHGEREICHT
- Io -
Zua Ban größerer Pumpen oder Motoren sind die Läuferkolben
in verschiedenen Breiten ausgeführt oder es sind mehrere Rotationakolbeneinheiten zu einer Maschine zusammengebaut,
wobei zur besseren Beherrschung der auftretenden Massenkräfte eine gegenläufige Rotation der einzelnen Rotationskolbeneinheiten
zweckmäßig ist.
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Claims (6)
1. ) Rotationskolbenmaschine umfassend zwei sich gegenseitig
beaufschlagende Läuferkolben, welche in aneinander überschneidenden
achsparallel liegenden zylinderischen Gehäuseräumen an einer Rotationsachse umlaufend, dadurch
gekennzeichnet, daß die Läuferkolben (15» l6, 4o, 4l)
aus Kreissektoren mit unterschiedlichem Radius (17* l8, 19, 2o, 21, :22, 4l, 42) bestehen, welche mit einer Randverzahnung
(23) auf den gegebenen unterschiedlichen Teil· kreisen mit gleichem Moduli versehen sind·
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotationskolbenmaschine als Verbrennung»-, Flüßigkeits-, Dampf- oder Turbinenmotor ausgebaut
ist.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotationskolbenmaschine als Pumpe oder Verdichter gebaut ist.
4· Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf gemeinsamen Achsen umlaufend
aus einer als Verdichtereinheit (55) und einer als Motoreneinheit (34) wirkenden ^otationskolbeneinheit
ein Verbrennungsmotor gebaut ist·
5· Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdichtereinheit (53) zur Motoreneinheit
(54) im entgegengesetzten Drehsinn umläuft.
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6. Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 4 und 5}
dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtereinheit
einzahnig (l?, 18) ist, mit doppelter Drehzahl läuft und mit einer zweizahnigen (19, 2o, 21, 22) Motoreneinheit zusammengebaut ist.
einzahnig (l?, 18) ist, mit doppelter Drehzahl läuft und mit einer zweizahnigen (19, 2o, 21, 22) Motoreneinheit zusammengebaut ist.
7· Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Läuferkolben (4o,
4l) Zylinder (44) mit Kolben (45) angeordnet sind.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet
Ί daß der Zylinder (44) das Kreiszentrum schneidet und ein doppelwirkender Kolben (45) angeordnet
Ist.
,J. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (45) an. einem exzentrisch
zum Kreiszentrum freststehenden Drehpunkt (46) in einer
Kulissenbahn (47) geführt ist.
lo.. Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und T.
dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnseite des die Lauferkolben (4o, 4l) umschließenden Gehäuses Ansaugschlitze
(48) und Vorkammern (51) angebracht sind.
11· Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und ",
dadurch~gekennzeichnet, daß in der Wandung der Zylinder
(44) mit den Ansaugschlitzen (48) und den Vork&mraem
(51) zusammenwirkende Bohrungen angebracht sind.
12* Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusemantel für die Läuferkolben (4o, 4l) durch Ausnehmungen (55, 56)
Nachbrennräume angebracht sind.
Nachbrennräume angebracht sind.
609850/0515 " 3 "
15· Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Randzähne (57$ 58) an den Kreissektoren
mit dem größeren Radius in zweifacher oder mehrfacher Breite ausgebildet sind.
1A. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rotationskolbenmaschine aus
mehreren Rotationskolbeneinheiten zusammengebaut ist.
mehreren Rotationskolbeneinheiten zusammengebaut ist.
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Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752524280 DE2524280A1 (de) | 1975-05-31 | 1975-05-31 | Rotationskolbenmaschine |
FR7616555A FR2313550A1 (fr) | 1975-05-31 | 1976-05-26 | Machine a pistons rotatifs |
US05/690,143 US4078526A (en) | 1975-05-31 | 1976-05-26 | Rotary piston engine |
GB22162/76A GB1510044A (en) | 1975-05-31 | 1976-05-27 | Rotary piston engine |
IT68318/76A IT1071291B (it) | 1975-05-31 | 1976-05-28 | Macchina..particolarmente motore a stantuffi rotanti |
JP51063448A JPS5214114A (en) | 1975-05-31 | 1976-05-31 | Rotary piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752524280 DE2524280A1 (de) | 1975-05-31 | 1975-05-31 | Rotationskolbenmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2524280A1 true DE2524280A1 (de) | 1976-12-09 |
Family
ID=5947973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752524280 Pending DE2524280A1 (de) | 1975-05-31 | 1975-05-31 | Rotationskolbenmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2524280A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4753585A (en) * | 1983-10-31 | 1988-06-28 | Thompson Mark C | Prime mover with toothed rotors having different diameter portions |
US4867659A (en) * | 1983-11-07 | 1989-09-19 | Wankel Gmbh | Parallel-and external-axial rotary piston blower operating in meshing engagement |
WO2014032120A1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-03-06 | Bill Yang | Gear assembly |
-
1975
- 1975-05-31 DE DE19752524280 patent/DE2524280A1/de active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee |