Drehkolben-iGasmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolben-Gasmaschine
mit konzentrisch in einem zylindrischen Gehäuse sich drehenden unrunden Drehkolben,
die an der Stelle ihres größten Halbmessers gegenüber dem Gehäuse gleitend abgedichtet
sind, und mit am zylindrischen Gehäuse beweglichen Dichtgliedern, die den wechselnden
Abstand zwischen Zylinderwand und Drehkolben dichtend überbrücken. Das Arbeitsmittel
tritt bei solchen Maschinen, beispielsweise von der hohlen Achse der Drehkolben
aus, über Einlaßöffnungen ein, und zwar im Drehsinn hinter der umlaufenden Gleitdichtung,
und durch ungesteuerte Öffnungen aus, die sich beispielsweise im Drehsinn hinter
dem am zylindrischen Gehäuse angebrachten beweglichen Dichtglied befinden.Rotary piston i-gas engine The invention relates to a rotary piston gas engine
with concentrically rotating non-circular rotary lobes in a cylindrical housing,
which is slidably sealed at the point of its largest radius with respect to the housing
are, and on the cylindrical housing movable sealing members that the changing
Bridge the distance between the cylinder wall and the rotary piston in a sealing manner. The work equipment
occurs in such machines, for example from the hollow axis of the rotary piston
off, via inlet openings, in the direction of rotation behind the circumferential sliding seal,
and through uncontrolled openings that are behind, for example, in the direction of rotation
the movable sealing member attached to the cylindrical housing.
Werden gemäß der Erfindung bei einer solchen Maschine die Formen von
je zwei um r8o, 9o oder 6o° gegeneinander versetzten unrunden Drehkolben derart
gewählt, daß das entstehende Drehmoment jedes Kolbens nach einer Sinusfunktion verläuft,
so ist das entstehende Drehmoment der ganzen Maschine praktisch konstant. Dies ist
beispielsweise möglich, wenn die Kolben um z8o, 90
oder 6o1 gegeneinander
versetzt werden. Die Konstanz des Drehmomentes ist für manche Antriebszwecke von
ausschlaggebender Bedeutung.Are according to the invention in such a machine the shapes of
two non-circular rotary lobes offset from one another by r8o, 9o or 6o °
chosen that the resulting torque of each piston runs according to a sine function,
so the resulting torque of the whole machine is practically constant. This is
possible, for example, if the pistons have decreased by z8o.90
or 6o1 against each other
be moved. The constancy of the torque is for some drive purposes of
crucial importance.
Die Zeichnung bringt ein Ausführungsbeispiel einer Drehkolben-Dampfmaschine;
doch kann die Maschine auch in ähnlicher Weise als Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine
ausgebildet werden. In der Zeichnung zeigt Fig. i einen Querschnitt durch eine mit
zwei doppelt wirkenden Kolben (Zwillingskolben) versehene Drehkolben-Gasmaschine
nach der Erfindung gemäß I-I der Fig. 2, Fig.2 einen axialen Schnitt gemäß II-II
der Fig. 1, Fig. 3 einen Teil der Fig. i in größerem Maßstab und Fig. q. eine graphische
Darstellung der sich ergänzenden Drehmomente beider Zwillingskolben. In einem Zylinder
i, der durch eine Zwischenwand 2 quer zur. Längsachse unterteilt ist, drehen sich
zwei auf einer gemeinsamen hohlen Welle 3 festsitzende Kolben q. und 5, welche an
-ihrem Umfang nach einer errechneten Kurve bearbeitet sind. Sie besitzen Bohrungen
bzw. Längsschlitze 6: und 7. Diese Bohrungen bzw. Schlitze sind ebenso wie die Kolben
q. und 5 gegeneinander auf der Welle 3 um go° versetzt und münden etwa an den Stellen
des Drehkolbens, die den größten Halbmesser haben.The drawing shows an embodiment of a rotary piston steam engine;
however, the machine can also be used in a similar manner as a rotary piston internal combustion engine
be formed. In the drawing, FIG. I shows a cross section through a with
rotary piston gas engine with two double-acting pistons (twin pistons)
according to the invention according to I-I of FIG. 2, FIG. 2 shows an axial section according to II-II
1, FIG. 3 shows a part of FIG. i on a larger scale and FIG. q. a graphic
Representation of the complementary torques of both twin pistons. In a cylinder
i, through a partition 2 across the. Longitudinal axis is divided, rotate
two pistons q fixed on a common hollow shaft 3. and 5, which at
-Their extent is processed according to a calculated curve. They have bores
or longitudinal slots 6: and 7. These bores or slots are just like the pistons
q. and 5 offset from one another on the shaft 3 by go ° and open approximately at the points
of the rotary piston, which have the largest radius.
In der hohlen Welle 3 befindet sich ein feststehendes Rohr 8, das
der Zuführung des Arbeitsmittels zu den radialen Bqhrungen bzw. Schlitzen 6 und
7 dient. Das Rohr 8 kann auch um .eine Längsachse drehbar sein, wodurch die Maschine
leistungsmäßig gesteuert werden kann. Das Rohr 8 hat selbst Ausnehmungen g, die
sich in bestimmten Lagen mit den Bohrungen bzw. Schlitzen 6 und 7 der Kolben q.
und 5 decken. Der Doppelzylinder i besitzt Ausnehmungen io in der inneren Zylinderfläche,
die in bestimmten Lagen der Drehkolben bewegliche Klappen i i aufnehmen, die um
Achsen 12 drehbar sind und zweckmäßig unter einer leichten Federkraft gegen den
Drehkolben gedrückt werden. Ferner besitzt der Zylinder i Öffnungen 13, die
in der Drehrichtung (vgl. Pfeil 15) hinter den Klappen i i angeordnet sind und zum
Ausstoß des expandierten Dampfes dienen. An den Kolben, und zwar in der Drehrichtung
vor den Bohrungen bzw. Schlitzen 6 und 7, sind Blattfedern 14. angebracht, die die
Abdichtung zwischen Drehkolben und Zylindergehäuse herstellen. Wie Fig. i erkennen
läßt, tritt aus dem nicht umlaufenden Rohr 8 der Dampf durch die Bohrungen g in
die Bohrungen bzw. Schlitze 6 und 7 in dem Augenblick :ein, wo - jeweils nach einer
Umdrehung von 18o1 - diese Öffnungen zur gegenseitigen Deckung kommen. Durch den
Eintritt des Arbeitsdampfes werden die Blattfedern 14 abdichtend gegen die Innenfläche
des Zylinders gedrückt. Der nun den Raum zwischen den Blattfedern 14 und den drehbaren
Klappen i i ausfüllende Dampf ruft zwischen Kolben und Zylinderinnenfläche tangentiale
gegeneinander gerichtete Kräfte hervor. Das auf diese Weise auf den Kolben ausgeübte
Drehmoment treibt die Maschine im Sinne -des Pfeiles 15 an, wobei sich die drehbaren
Klappen mit ihrem freien Ende an die Außenfläche des Kolbens anlegen.In the hollow shaft 3 there is a stationary tube 8 which is used to supply the working medium to the radial bores or slots 6 and 7. The tube 8 can also be rotatable about a longitudinal axis, whereby the machine can be controlled in terms of power. The tube 8 itself has recesses g, which in certain positions with the bores or slots 6 and 7 of the piston q. and 5 blankets. The double cylinder i has recesses io in the inner cylinder surface which, in certain positions of the rotary pistons, accommodate movable flaps ii, which are rotatable about axes 12 and are expediently pressed against the rotary piston under a slight spring force. Furthermore, the cylinder i has openings 13 which are arranged in the direction of rotation (cf. arrow 15) behind the flaps ii and serve to expel the expanded steam. On the piston, in the direction of rotation in front of the bores or slots 6 and 7, leaf springs 14 are attached, which produce the seal between the rotary piston and the cylinder housing. As can be seen in FIG. 1, the steam emerges from the non-rotating pipe 8 through the bores g into the bores or slots 6 and 7 at the moment when - after each rotation of 18o1 - these openings come into mutual congruence . By the entry of the working steam, the leaf springs 14 are pressed sealingly against the inner surface of the cylinder. The steam, which now fills the space between the leaf springs 14 and the rotatable flaps ii, causes forces directed tangentially towards one another between the piston and the inner surface of the cylinder. The torque exerted on the piston in this way drives the machine in the direction of arrow 15, the free end of the rotatable flaps resting against the outer surface of the piston.
Da sich die Klappen. ii entsprechend der Kolbenform während des Kolbenumlaufes
verstellen, wird die Angriffsfläche des Dampfes bei sinkendem Expansionsdruck größer,
wodurch eine wesentliche Zunahme des Drehmomentes erreicht wird. Gibt man nun dem
Kolben eine solche Form, daß das Drehmoment nach einer Sinuskurve verläuft, so wird
bei entsprechender Ausbildung eines um go° versetzten zweiten Kolbens eine Ergänzung
der beiden Sinuskurven zu einem konstanten Wert eintreten.Since the flaps. ii according to the shape of the piston during the piston revolution
adjust, the contact surface of the steam increases with decreasing expansion pressure,
whereby a substantial increase in torque is achieved. You give it now
Pistons are shaped in such a way that the torque follows a sinusoidal curve
with a corresponding design of a second piston offset by go ° an addition
of the two sine curves occur at a constant value.
Während der Drehung des Kolbens um 18o1 drückt jeweils die andere
Kolbenhälfte die expandierten Gase durch die Löcher 13 aus dem Zylinder herasus.As the piston rotates 18o1, the other pushes
Piston half herasus the expanded gases through the holes 13 from the cylinder.
Das Drehmoment der oben beschriebenen Maschine mit zwei um go° gegeneinander
versetzten unrunden Zwillingsdrehkolben erhält durch die rechnerisch zu erfassende
Formgebung der Kolben - unter der Voraussetzung von gleichbleibendem Dampfdruck
in den Einlaßöffnungen - einen konstanten Wert. Die Einzeldrehmomente werden gebildet
aus der Resultierenden der zwischen Zylinder und Kolben in tangentialer Richtung
wirkenden Dampfkräfte und derenAbstand vomDrehmittelpunkt als Hebelarm. Der Dampfdruck
D fällt entsprechend der Zunahme des Hohlraumes; die zu jedem Drehwinkel gehörigen
Dampfkräfte ergeben sich aus ihm und derjenigen radial liegenden Fläche; die jeweils
zwischen dem Zylinder und der Gleitlinie des Dichtgliedes i i gegeben ist und deren
wechselnde Größe durch die Kurve F veranschaulicht wird. Die Mittellinie dieser
Fläche legt den Angriffspunkt der Resultierenden R und damit die Größe ihres Hebelarmes
h und auch die Größe des Drehmomentes M fest.The torque of the machine described above with two by go ° against each other
offset out-of-round twin rotary lobes is given by the mathematically recorded
Shaping of the pistons - provided that the vapor pressure remains constant
in the inlet ports - a constant value. The individual torques are generated
from the resultant of the between cylinder and piston in the tangential direction
acting steam forces and their distance from the center of rotation as a lever arm. The vapor pressure
D falls as the cavity increases; which belong to each angle of rotation
Steam forces result from it and that radially lying surface; each
between the cylinder and the sliding line of the sealing member i i is given and their
changing size is illustrated by curve F. The center line of this
Area defines the point of application of the resultant R and thus the size of its lever arm
h and also the size of the torque M fixed.
In der graphischen Darstellung gemäß Fig. q. zeigt D in kg/cm2 den
erst langsam, dann. mit zunehmendem Hohlraum schneller und gegen Ende wieder langsamer
abfallenden Dampfdruck, F in cm2 die zwischen o und 18o1 vom Wert o über ein etwa
bei 12o° liegendes Maximum zunehmende und dann wieder auf o absinkende Flächengröße,
die als'eine unsymmetrischeWellenlinie erscheint, R in kg das Produkt aus D und
F ebenfalls als unsymmetrische Wellenlinie, jedoch mit einem wegen des höheren Anfangsdruckes
weiter zurückliegenden Scheitel, h in cm die Größe des Hebelarmes zu R, dessen Änderung
zwischen o und 18o° ähnlich dem Verlauf von F, aber mit umgekehrtem Vorzeichen vor
sich geht, wobei Anfangs- und Endgröße durch den lichten Halbmesser des Zylinders
gegeben sind, und M in cm/kg das Produkt von R und h als gesuchtes Moment des einen
- nur zwecks günstigerer Torsionsbeanspruchüng zwillingsmäßig ausgebildeten - Drehkolbens.
Die Momentenlinie
erhält daher für eine halbe Umdrehung, also zwischen
o und iSo° Drehwinkel, bei richtiger Formgebung des Drehkolbens die Gestalt einer
Sinuslinie.In the graphic representation according to FIG. shows D in kg / cm2
slowly at first, then. faster with increasing cavity and slower again towards the end
falling vapor pressure, F in cm2 between o and 18o1 from the value o over an approximately
The maximum area at 12o ° increases and then decreases again to o,
which appears as an asymmetrical wavy line, R in kg is the product of D and
F also as an asymmetrical wavy line, but with one because of the higher initial pressure
further back vertex, h in cm is the size of the lever arm to R, its change
between 0 and 18o ° similar to the course of F, but with the opposite sign
where the initial and final size are determined by the clear radius of the cylinder
are given, and M in cm / kg is the product of R and h as the wanted moment of the one
- only for the purpose of more favorable Torsionsbeanspruchüng designed as a twin - rotary piston.
The line of moments
therefore receives for half a turn, i.e. between
o and iSo ° angle of rotation, with the correct shape of the rotary piston the shape of a
Sine line.
Der Verlauf des Drehmomentes des zweiten um 9o° nacheilenden Zwillingsdrehkolbens
ist dargestellt durch die Linie M'. Beide ergänzen sich für jeden Drehwinkel zu
einem konstanten Wert.The course of the torque of the second twin rotary piston, lagging by 90 °
is represented by the line M '. Both complement each other for every angle of rotation
a constant value.