DE3515609A1 - Internal combustion engine with rotating combustion chambers - Google Patents

Abstract

The rotary engine, which can be used especially as an internal combustion engine, is provided with a cylindrical housing shell (2), a drive or output shaft (1) and cover plates (3) closing off the housing (1) on both sides. The insides of the cover plates (3) are provided with corrugations (3a) which are repeated on both sides of a cam ring (5) projecting radially and centrally from the housing shell (2). The drive or output shaft (1) is a part of a rotor which has two radial driving plates (4) at a distance from one another, the cam ring (5) projecting between the two driving plates (4). Each of the driving plates (4) forms one base of the working space, so that two annular working spaces are formed with heights (7) alternating by reason of the corrugated cover plates (3). Each driving disc has slots, which receive axially adjustable slides (6) which subdivide each working space into chambers. The cam ring (5) engages in slots (17) of the slides (6) so that rotation of the rotor and hence of the slides (6) causes their longitudinal adjustment due to forced guidance by the cam ring (5). Seals which are fitted on the ends of the slides (6) bear on the corrugations (3a) of the cover plates (3) are protected thereby to a substantial degree. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraft- und/oder Arbeitsmaschine, The invention relates to a prime mover and / or work machine,

insbesondere Brennkraftmaschine, mit einem zwei Deckplatten und Ein- und Auslaßöffnungen aufweisenden, zylindrischen Gehäuse, wobei die Innenseiten der Deckplatten jeweils in Umfangsrichtung zueinander parallel gewellt sind, mit einer zentralen An- oder Abtriebswelle, und mit einem mit der An- oder Abtriebswelle sich drehenden Rotor, der in Axialebenen achsparallel verstellbare Schieber und ein zylindrisches - menerelementJawfwaAst, in dem die - Schi eber aufnehmende Schlitze ausgebildet sind, wobei die mit Dichtungen bestückten Stirnseiten der Schieber bei der Rotation entlang der gewellten Deckplatten gleiten. in particular internal combustion engine, with a two cover plates and one and cylindrical housing having outlet openings, the inner sides of the Cover plates are corrugated parallel to each other in the circumferential direction, with a central input or output shaft, and with one with the input or output shaft itself rotating rotor, the slide which can be adjusted axially parallel in axial planes and a cylindrical - menerelementJawfwaAst, in which the - slider receiving slots formed are, the end faces of the slides fitted with seals during rotation slide along the corrugated cover plates.

Derartige Maschinen sind bereits aus der CH-PS 388 781 oder der DD-PS 51 731 bekannt. Dort wird ein kreisringförmiger Arbeitsraum zwischen der An- oder Abtriebswelle und dem Gehäusemantel durch mehrere Schieber unterteilt, die in einem verstärkten Abschnitt der Abtriebswelle achsparallel beweglich angeordnet und durch in Umfangsrichtung verlaufende Wellungen zwangsgeführt werden, die an der Innenseite der jeweils in einer Radialebene liegenden Deckplatten ausgebildet sind, sodaß sich bei Drehung des Rotors eine alternierende Hin- und Herbewegung der an beiden Wellungen anliegenden Schieber ergibt. Der Innenraum des Gehäuses wird durch einen an der An- oder Abtriebswelle starr befestigten planparallelen Teil in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei der Teil pro Schieber einen Schlitz aufweist. Der planparallele Teil bildet somit einen Mitnehmer für die Schieber bei der Drehung des Rotors und gleichzeitig den ebenen Boden der beiden Arbeitsräume, die auf Grund der Wellungen der beiden Deckplatten in Umfangs richtung variierende Höhen aufweisen. Durch die Schieber wird jeder der beiden Arbeitsräume in Kammern unterteilt, da Volumen bei der Rotation fortlaufend größer und kleiner wird. Such machines are already from the CH-PS 388 781 or the DD-PS 51 731 known. There is a circular working space between the on or The output shaft and the housing jacket are divided by several slides, which are in one reinforced section of the output shaft arranged axially parallel movable and through Corrugations running in the circumferential direction are forcibly guided on the inside each lying in a radial plane cover plates are formed so that when the rotor rotates, there is an alternating back and forth movement of the two corrugations adjacent slide results. The interior of the housing is connected to the Drive or output shaft rigidly attached plane-parallel part in two work spaces divided, the part having a slot per slide. The plane-parallel Part thus forms a driver for the slide during the rotation of the rotor and at the same time the level floor of the two work rooms, which is due to the corrugations of the two cover plates have varying heights in the circumferential direction. Through the Slide, each of the two working spaces is divided into chambers because of the volume the rotation gets bigger and smaller.

Da die deren achsparallele Bewegung bewirkende Zwangsführung der Schieber ausschließlich auf Grund der Wellungen der beiden Deckplatten erzielt wird, werden die an den Stirnseiten der Schieber eingesetzten Dichtleisten übermäßig starken Beanspruchungen in achsparalleler Richtung ausgesetzt, sodaß wiederholte Funktionsstörungen unumgänglich sind.Since the forced movement of the slider causing their axially parallel movement is achieved solely on the basis of the corrugations of the two cover plates the sealing strips used on the end faces of the slides are excessively strong Exposed to loads in the axis-parallel direction, so that repeated malfunctions are inevitable.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in einer konstruktiven Ausgestaltung einer Maschine der eingangs genannten Art, die an den mit den Wellungen zusammenwirkenden Stirnseiten der Schieber eine Anordnung von Dichtleisten erlaubt, die im wesentlichen keiner Beanspruchung durch die Zwangsführung unterliegen.The object of the invention is therefore a structural design a machine of the type mentioned, which interacts with the corrugations End faces of the slide allows an arrangement of sealing strips that essentially are not subject to any stress from the forced operation.

Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch erreicht, daß das Mitnehmerelement aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Scheiben besteht, und daß ein in Umfangsrichtung parallel zur Wellung der Deckplatten gewellter Nockenring sich vom Gehäusemantel zwischen die beiden Scheiben erstreckt und in Schlitze der Schieber eingreift.According to the invention this is now achieved in that the driver element consists of two spaced-apart disks, and that one in the circumferential direction The cam ring, corrugated parallel to the corrugation of the cover plates, extends from the housing shell extends between the two discs and engages in slots of the slide.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung erfolgt die Zwangsführung der Schieber im Mittelbereich zwischen den beiden Arbeitsräumen, in dem keine Dichtungen erforderlich sind.The inventive training is the forced operation of the Slider in the middle area between the two work spaces, in which there are no seals required are.

In den beiden Arbeitsräumen hingegen gleiten die in die Stirnseiten eingesetzten Dichtungen mit einer konstanten, vorbestimmbaren Anpressung in achsparalleler Richtung, sodaß auf diese nur die unumgänglichen Seitenkräfte bei der Verdichtung bzw. Zündung des Gasgemisches einwirken.In the two work rooms, on the other hand, they slide into the front sides used seals with a constant, predeterminable pressure in axis-parallel Direction, so that only the unavoidable side forces on this during compression or ignition of the gas mixture.

Vorzugsweise besitzen der Nockenring und die Deckplatten jeweils im Umfangsablauf zwei Wellenberge bzw. zwei Wellentäler, sodaß während einer Umdrehung der An- oder Abtriebswelle sich Arbeitsraumformen bilden, in denen der Arbeitstaktablauf eines Viertaktsystems erreicht wird, wenn über den Umfang verteilt vier Schieber im Rotor angeordnet sind.Preferably, the cam ring and the cover plates each have Circumferential sequence two wave crests or two wave troughs, so that during one revolution of the input or output shaft, working space forms are formed in which the work cycle sequence one Four-stroke system is achieved when four slides in the rotor are distributed around the circumference are arranged.

Der bevorzugt jeweils in der Mitte der Schieber angreifende Nockenring ergibt einen stets gleichbleibenden Hebelarm, der sich vorteilhaft auf die Erreichung eines hohen Wirkungsgrades auswirkt. Für den Gaswechsel sind bevorzugt im Gehäusemantel je eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung pro Arbeitsraum ausgebildet.The cam ring that preferably acts in the middle of the slide results in a constant lever arm, which is advantageous for the achievement high efficiency. For the gas exchange are preferred in the housing jacket one inlet and one outlet opening are formed per working space.

In einer bevorzugten, eine wirtschaftlichere Herstellung der Schieber ermöglichenden Ausführung ist vorgesehen, daß der Schieber aus zwei aneinandergesetzten, plattenförmigen Hälften besteht, von denen jede an der Berührungsseite mit einer Ausnehmung versehen ist, wobei die Ausnehmungen der beiden Hälften sich zum Schlitz ergänzen.Dabei wird eine gute Gleitführung der Schieber dadurch erzielt, daß jeder Schieber einen zylindrischen Teil aufweist, der in eine zylindrisch hinterschnittene Nut der An- oder Abtriebswelle eingesetzt ist.In a preferred, a more economical production of the slide enabling execution it is provided that the slide consists of two juxtaposed, plate-shaped halves, each of which on the contact side with a Recess is provided, the recesses of the two halves becoming a slot A good sliding guide of the slide is achieved by the fact that each The slide has a cylindrical part which is undercut into a cylindrical Groove of the input or output shaft is used.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Brennkraftmaschine näher dargestellt.In the drawings is an embodiment of the invention as an internal combustion engine shown in more detail.

Es zeigen Fig. 1 einen Radialschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Maschine, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 die Abwicklung der äußeren Wellenrandlinie, Fig. 5 die Abwicklung der inneren Wellenrandlinie, jeweils in einem achsparallelen Längsschnitt ähnlich Fig. 3, und Fig. 6 und 7 zwei weitere Ausführungen von abgewandelten Wellenrandlinien zur Verbesserung der Verdichtung bzw. des Wirkungsgrades.1 shows a radial section along the line I-I in FIG. 2, FIG. 2 shows an axial section through the machine according to the invention, FIG. 3 shows a section according to the line III-III in Fig. 2, Fig. 4 the development of the outer wavy edge line, Fig. 5 shows the development of the inner wavy edge line, each in an axially parallel Longitudinal section similar to FIG. 3, and FIGS. 6 and 7, two further versions of modified ones Wavy edge lines to improve compression and efficiency.

Die in den Zeichnungen als Brennkraftmaschine dargestellte Kraft- und/oder Arbeitsmaschine weist eine aus einem zylindrischen Gehäuse vorstehende An- oder Abtriebswelle 1 auf. Das zylindrische Gehäuse setzt sich aus einem Gehäusemantel 2 und zwei stirnseitigen Deckplatten 3 zusammen, in denen in Lagern 10 die An- oder Abtriebswelle 1 gelagert ist.The power shown in the drawings as an internal combustion engine and / or work machine has one of one cylindrical housing protruding input or output shaft 1. The cylindrical housing is exposed a housing shell 2 and two end-face cover plates 3 together, in which in Bearings 10, the input or output shaft 1 is supported.

Der zwischen den Deckplatten 3 sich erstreckende Teil la der Antriebswelle 1 ist verdickt ausgebildet und stellt den inneren Teil eines Rotors dar, der weiters zwei radial sich erstreckende und axial beabstandete Scheiben 4, sowie in Schlitzen 19 achsparallel verschiebbar angeordnete Schieber 6 umfaßt. Im verdickten Teil la der Antriebswelle 1 sind hinterschnittene Nuten 6a ausgebildet, in die jeweils ein zylindrischer Teil 6b eines Schiebers 6 längsverschiebbar eingreift. Die Länge der Schieber 6 entspricht der Innenlänge des Gehäuses abzüglich einer Arbeitsraumhöhe 7. Jeder Schieber 6 besteht aus zwei spiegelbildlich aneinandergesetzten Hälften, die einen mittigen Schlitz 17 begrenzen. Zur Verbindung der beiden Hälften des Schiebers 6 dient eine Schraube 14, die fluchtende Längsbohrungen innerhalb der beiden zylindrischen Teile 6b der beiden Hälften des Schiebers 6 durchsetzen. In den Schlitz 17 jedes Schiebers6 greift ein von der Innenseite des Gehäusemantels 2 abstehender Nockenring 5 ein, der sich im wesentlichen radial erstreckt, und dessen beiden Seitenflächen in Umfangsrichtung erstreckende, zueinander parallele Wellungen aufweisen, d.h. die Dicke des Nockenringes 5 ist konstant.The part la of the drive shaft extending between the cover plates 3 1 is thickened and represents the inner part of a rotor, the further two radially extending and axially spaced discs 4, as well as in slots 19 slider 6 arranged axially parallel. In the thickened part la the drive shaft 1 are formed undercut grooves 6a, in each of which a cylindrical part 6b of a slide 6 engages in a longitudinally displaceable manner. The length of the Slide 6 corresponds to the inner length of the housing minus a working space height 7. Each slider 6 consists of two halves that are mirror-inverted, which delimit a central slot 17. To connect the two halves of the slide 6 is a screw 14, the aligned longitudinal bores within the two cylindrical Push through parts 6b of the two halves of the slide 6. In the slot 17 each Slider 6 engages a cam ring protruding from the inside of the housing jacket 2 5, which extends substantially radially, and its two side surfaces have circumferentially extending corrugations parallel to one another, i. e. the thickness of the cam ring 5 is constant.

Den Wellungen des Nockenringes 5 entsprechen parallele Wellungen 3a an den Innenseiten der beiden Deckplatten 3, wobei der Abstand zwischen den beiden Deckplatten 3 an jeder Stelle gleich ist,und der Länge der Schieber 6 zuzüglich zweier an den Stirnseiten des Schiebers eingesetzter Dichtleisten 12 entspricht (Fig. 3). Zwischen den Scheiben 4 und den Schiebern 6 sind weitere Dichtleisten 13 eingesetzt; ebenso finden sich Dichtleisten 11 an den Längsseiten der Schieber zum Gehäusemantel 2 hin. Die maximale Höhe der Wellungen 3a entspricht der Arbeitsraumhöhe 7.The corrugations of the cam ring 5 correspond to parallel corrugations 3a on the insides of the two cover plates 3, the distance between the two Cover plates 3 is the same at every point, and the length of the slide 6 plus corresponds to two sealing strips 12 inserted on the end faces of the slide (Fig. 3). There are further sealing strips between the discs 4 and the slides 6 13 inserted; there are also sealing strips 11 on the long sides of the slide towards the housing jacket 2. The maximum height of the corrugations 3a corresponds to the working space height 7th

Wie aus den Fig. 3 bis 5 besser ersichtlich, unterteilen die beiden Scheiben 4 den Innenraum des Gehäuses in drei Bereiche: in einen ersten Arbeitsraum zwischen der ersten Deckplatte 3 und der ersten Scheibe 4, in einen den Nockenring 5 aufnehmenden Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben 4 und in einen weiteren Arbeitsraum zwischen der zweiten Scheibe 4 und der zweiten Deckplatte 3. Bei Drehung des Rotors werden alle Schieber 6, in deren Schlitze 17 der Nockenring 5 eingreift, in axialer Richtung alternierend hin- und hergeschoben, wobei sie in den Schlitzen 19 der beiden Scheiben 4 geführt sind. Dabei gleiten die Dichtleisten 12 entlang den Wellungen 3a beider Deckplatten, wodurch sich in den beiden Arbeitsräumen Kammern ergeben, in denen eine ständige Volumsänderung stattfindet. Die Dichtleisten 12 werden dabei auf Grund der mittigen Zwangsführung der Schieber 6 durch den Nockenring 5 nicht durch die die Verschiebung in axialer Richtung bewirkenden Steuerkräfte belastet, sodaß ihre Lebensdauer erhöht und ihre Dichtfunktion wesentlich verbessert wird. Hiezu trägt selbstverständlich auch die doppelte Gleitlagerung in beiden mit maximal möglichem Abstand verlaufenden Scheiben 4 bei.As can be better seen from FIGS. 3 to 5, the two subdivide 4 slices the interior of the housing into three areas: into a first working space between the first cover plate 3 and the first disc 4, in a the cam ring 5 receiving space between the two discs 4 and into another Working space between the second disk 4 and the second cover plate 3. When rotating of the rotor are all slides 6, in whose slots 17 the cam ring 5 engages, alternately pushed back and forth in the axial direction, with them in the slots 19 of the two disks 4 are guided. The sealing strips 12 slide along the corrugations 3a of both cover plates, which creates chambers in the two work spaces in which there is a constant change in volume. The sealing strips 12 are due to the central forced guidance of the slide 6 by the cam ring 5 not by the control forces causing the displacement in the axial direction loaded, so that their service life is increased and their sealing function is significantly improved will. Of course, the double plain bearings in both also contribute to this maximum possible distance running disks 4 at.

In der gezeigten Ausführung sind vier um 900 versetzte Schieber 6 vorgesehen, die zwei vierkammerige Arbeitsräume bilden. In dieser Ausgestaltung läßt sich die Maschine als Viertaktbrennkraftmaschine einsetzen, wenn sie an geeigneten Stellen (Fig. 1,5) mit einer Einlaßöffnung 16 und einer Auslaßöffnung 15 pro Arbeitsraum versehen wird, die beispielsweise durch den Gehäusemantel 2 münden,und eine schematisch angedeutete Zündstelle 18 vorgesehen ist.In the embodiment shown, there are four slides 6 offset by 900 provided, which form two four-chamber work spaces. In this configuration the machine can be used as a four-stroke internal combustion engine if it is connected to a suitable one Places (Fig. 1,5) with an inlet opening 16 and an outlet opening 15 per working space is provided, which open, for example, through the housing jacket 2, and a schematic indicated ignition point 18 is provided.

In den Fig. 4 und 5 sind Abwicklungen von Schnitten ähnlich Fig. 3 dargestellt, wobei Fig. 4 die antriebswellennahe Wellenrandlinie 8 und Fig. 5 die Wellenrandlinie 9 entlang des Gehäusemantels 2 zeigt. Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei weitere Formen der Wellungen 3a, die von der Sinuslinie abweichen und durch aneinandergereihte Kreisbögen oder Korbbögen eine höhere Verdichtung bewirken.FIGS. 4 and 5 show developments of sections similar to FIG. 3 shown, FIG. 4 the shaft edge line 8 near the drive shaft and FIG. 5 the Corrugated edge line 9 along the housing jacket 2 shows. Figures 6 and 7 show two Further Shapes of the corrugations 3a that deviate from the sine line and are lined up by one another Circular arcs or cage arcs cause a higher compression.

Die Dreiteilung des Innenraumes ergibt schließlich auch noch den Vorteil, daß die die Böden der beiden Arbeitsräume bildenden Scheiben 4 an der Außenseite direkt gekühlt werden können, da in dem Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben 4, in dem der Nockenring 5 angeordnet ist, die Zu- und Abfuhr eines Kühlmediums ohne weiteres möglich ist.The three-part division of the interior also has the advantage of that the discs 4 forming the floors of the two working spaces are on the outside can be cooled directly because in the space between the two panes 4, in which the cam ring 5 is arranged, the supply and discharge of a cooling medium is easily possible.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Kraft- und/oder Arbeitsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einem zwei Deckplatten und Ein- und Auslaßöffnungen aufweisenden, zylindrischen Gehäuse, wobei die Innenseiten der Deckplatten jeweils in Umfangsrichtung zueinander parallel gewellt sind, mit einer zentralen An-oder Abtriebswelle, und mit einem mit der An- oder Abtriebswelle sich drehenden Rotor, der in Axialebenen achsparallel verstellbare Schieber und ein zylindrisches Mitnehmerelement aufweist, in dem die Schieber aufnehmende Schlitze ausgebildet sind, wobei die mit Dichtungen bestückten Stirnseiten der Schieber bei der Rotation entlang der gewellten Deckplatten gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerelement aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Scheiben (4) besteht, und daß ein in Umfangsrichtung parallel zur Wellung (3a) der Deckplatten (3) gewellter Nockenring (5) sich vom Gehäusemantel (2) zwischen die beiden Scheiben ( 4 ) erstreckt und in Schlitze (17) der Schieber (6) eingreift. Claims: 1. Power and / or work machine, in particular Internal combustion engine, with a two cover plates and inlet and outlet openings, cylindrical housing, the insides of the cover plates in each case in the circumferential direction are corrugated parallel to one another, with a central input or output shaft, and with a rotor rotating with the input or output shaft, which is in axial planes has axially adjustable slides and a cylindrical driver element, in which the slider receiving slots are formed, the with seals equipped end faces of the slides as they rotate along the corrugated cover plates slide, characterized in that the driver element consists of two spaced apart arranged disks (4), and that one in the circumferential direction parallel to the corrugation (3a) the cover plates (3) corrugated cam ring (5) from the housing jacket (2) between extends the two disks (4) and engages in slots (17) of the slide (6). 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (6) aus zwei aneinandergesetzten, plattenförmigen Hälften besteht, von denen jede an der Berührungsseite mit einer Ausnehmung versehen ist, wobei die Ausnehmungen der beiden Hälften sich zum Schlitz (17) ergänzen.2. Machine according to claim 1, characterized in that the slide (6) consists of two adjacent, plate-shaped halves, each of which is provided with a recess on the contact side, the recesses of the two halves complement each other to form the slot (17). 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (6) einen zylindrischen Teil (6b) aufweist, der in eine zylindrisch hinterschnittene Nut (6a) der An- oder Abtriebswelle (1) eingesetzt ist.3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that each The slide (6) has a cylindrical part (6b) which is undercut into a cylindrical Groove (6a) of the input or output shaft (1) is used. 4. Maschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Teile (6b) Längsbohrungen aufweisen, in die eine die beiden plattenförmigen Hälften des Schiebers (6) verbindende Schraube (14) eingesetzt ist.4. Machine according to claim 2 and 3, characterized in that the cylindrical parts (6b) have longitudinal bores into which one of the two plate-shaped The screw (14) connecting halves of the slide (6) is inserted.