ß 0 K A - K r e i .s k o .i b w n @- @!I a s c h i n e Die Erfindung
betrifft eine Kreiskolbenmaschine,die grundsätzlich als Verbrennungsmotor u n d
Verdichter eingesetzt werden kann. Als Verbrennungsmotor gilt dies für alle bisher
von Verbrennungsmotoren und darüberhinaus auch weitestgehend von anderen Energiemaschinen
ueherrschten Anwendungs- und heistungsbereiche.ß 0 K A - K r e i .s k o .i b w n @ - @! I a s c h i n e The invention
relates to a rotary piston machine, which is basically an internal combustion engine and
Compressor can be used. As an internal combustion engine, this has been the case for everyone so far
from internal combustion engines and also largely from other energy machines
ruled areas of application and heistungsbereich.
Auch als Verdichter erstrecht sich die Verwendu@igsmöglichl@eit weitcstgehend
auf die Anvienduugs- und Förderuereiche bisheri2;er Verdichter.It can also be used as a compressor as far as possible
on the anvienduugs- and conveying areas up to now; he compressor.
Die Ereiskolbenmaschine soll als Motor und Verdichter vei erheblicher
Platz- und I:IaterialeirisparunG,einfachem Aufbau und unkomplizierter Arbeitsweise
die Herstellungs- und ßetrieoskosten senken und die Verwendungsmöglichkeiten erweitern.The rotary piston machine is said to be more substantial as a motor and compressor
Space and material savings, simple structure and uncomplicated way of working
reduce manufacturing and production costs and expand the range of uses.
'Das Gebiet der Verbrennungsmotoren wird heute noch beherrscht vom
Hubkolbenmotor. Sein Leistungsuereich erstreckt sich von weniger als 1
PS bis etwa 20 000 PS (max.40 000 PS). Für große Meist engen sind in den
letzten Jahren zunehmend. auch Gasturbinen zur Anwendung gekommen,die trotz schlechteren
Nirkungsgrades auf Grund geringerer IvIasse,kleineren Platzbedarfes und. größerer
Schnelläufigkeit oft entscheidende Vorteile besitzen. Auch im Bereich der Verbrennungsmotoren
hat es Versuche gegehen,dem nubkolbenmotor gleichwertige oder bessere Lösungen.
gegenüberzustellen - Ringkolbenmotoren, Motoren mit kreisenden Zylindern u.a.m.
-, ohne nennenswerten Erfolg. Erst der 4V a n k e 1 -Motor - ein Drehkolbenmotor
- ist in letzter Zeit dem Hubkolbenmotor ein ernster Konkurrent geworden. Desweiteren
wurden in den letzten Jahren auch Untersuchun-en mit Kreiskolbenmotoren - u. a.Kauertz-gY2otor
- durchgeführt.'The field of internal combustion engines is still dominated today by the reciprocating piston engine. Its power range extends from less than 1 HP to around 20,000 HP (max. 40,000 HP). For large mostly tight have been increasing in recent years. Gas turbines have also been used, which despite a poorer degree of efficiency due to lower energy consumption, smaller space requirements and. high speed often have decisive advantages. Attempts have also been made in the area of internal combustion engines to find solutions that are equivalent to or better than the piston engine. juxtaposed - rotary piston engines, engines with rotating cylinders, etc. - without any noteworthy success. Only the 4V anke 1 engine - a rotary piston engine - has recently become a serious competitor to the reciprocating piston engine. Furthermore, investigations with rotary piston engines - including the Kauertz gY2otor - have been carried out in recent years.
Auf dem Gebiet des Verdichterbaues unterscheiden wir die beiden grundsätzlichen
Arten des (Hub-)Kolbenverdichters und Kreiselverdichters. Der erstere ist material-
und platzaufwendiger-, hat aber den besseren Wirkungsgrad und bessere Verdichtungseigenschaften.
Sein Anwendungsgebiet liegt in erster hin.ie dort, wo kleinere Mengen auf höhere
Drücke gebracht werden sollen. Alle andern Gebiete werden vom Kreiselverdichter
fast ausnahmslos beherrscht.In the field of compressor construction, we differentiate between the two basic ones
Types of (reciprocating) reciprocating compressors and centrifugal compressors. The former is material
and more space-consuming, but has the better efficiency and better compression properties.
Its area of application is primarily where smaller amounts lead to higher amounts
Pressures are to be brought. All other areas are from the centrifugal compressor
dominated almost without exception.
Beim Hubkolbenmotor finden die Prozesse - Ansaugen,Verdichten,Zünden,u.Expandieren,Ausstoßen
- in steter Wiederholung in jedem Zylinder statt. Beiia Zweitaktmotor sind hierfür
eine Kurbelwellenumdre-. hung und beim Viertaktmotor zwei Umdrehungen erforderlich.
Der Vorteil des Zweitaktmotors ist. seine größere Leistung bei gleichen Abmessungen
und der Fortfall der-Steuerorgane - der Vorteil des
Viertaktmotors die höhere snezifische Leistwil#; LZa. Jer gerinrer:
rrennstoffverorauch und die gtinL,;ere Wärmebelas tunk-.
Da bei-.: -
;:olbenmotor die Kolüen be_ einer YurbelvrelJ.enumdrehun:-
je 1 x uei-in
oberen und unteren Tot:)urn;-,t zum Stillstand kommen, sind
dis
scb.leu.nigun#en und Verzögerungen abhän= I-; von der Drehzahl
wi(? dem
Hub. Das Verhältnis Hvo - Koloeridurchmesser ist nur in oetip!:aten
,rennen variabel. beschleunigunz: oz^r.Verzögerw:g und 1._asse
ä@er die entscheidenden F:@:toren Je-. 2lierii-m-aftberuispruchu::g,.
'.ier-
aus folgt, daß schnellaufende iIotoren nur kleine r@ylindei-
und d.-j.,ait
auch nur kleine Leistungen je Zylinder hauen. Da die quoraum.leistung
u. a. auch von der Drehzahl abhün`izist, ;erden HochleistunGs
matore
als Vielzylindermotore geoaut. Langsamlüufer - groZe Leistungen
je
Zylinder - sind demgegenüoer eirLfacher und robuster in ihrem
Auf-
uau, bei größerer Lebensdauer. Das Leistungsgewicht der 1-ruokolp.en-
raotore ist - insbesondere bei letzteren und verglichen mit
anderen
Antrieben - verhältnismäßig groß. Eine Veruesserung in dieser
Hin-
sickt ist der Wankel-LOtor, doch ist hier das Dichtungsproolem
sehr schwer zu lösen. 'Die Taumelbewegung des Drehkolbens oeein-
flußt darüoer hinaus die Schnelläufigkeit und Größe des- Motors
entscheidend..
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu
schaffen,
welche bei relativ geringer Masse, einen großen Leistungs-
bzw.
Arbeitsbereich mit gutem Wirkungsgrad, einfachem Aufbau und
einer
unkomplizierten, sicheren Betriebsreise besitzt. Darüuer hinaus
soll auch der Anwendungsbereich der Maschine erweitert werden.
Diese Aufgabe wird bei der ROKA - Kreiskolben - Maschine erfin-
dungsgemäß dadurch gelöst, das
1. nur e i n Gehäuse mit e i n e m .Arbeitsraum vorhanden
ist;
2. der Gehäuseinhalt beim Motor mehr oder minder überwiegend
und
beim Verdichter bis zum zweifachen Wert in die Hubraumberech-
nung eingeht;
3. die Gehäuse- und Segmentgröße und damit auch Leistung bzw.Arbelt
sich in geringerem Maße mit der Drehzahl gegenseitig beeinflussen;
4. heistungs- und Arbeitsbereich in weiten Grenzen variabel
sind;
5. die habyrinthdichtung die Reibungsverluste verringert;
b. der eventuell zusätzliche Einbau von Dichtleisten,auf Grund
des
kreisförmigen Gehäuses und der kreisenden Bewegung
der Kolben- -
segmente, verhältnismäßig einfach ist;
@. das Verhältnis DUMsl#- -@ Traum sich mit
größerer!
Maschine verbessert;
h4otor üurch das Vicerta,_U-Verfahren sich ein guter therini-
:)c_ler '@irl:u_y s@;rafl eryi.at ; ,
sich durch die i'li e.ic:rllolu?. der "akte je viertel UmdrehunL
e4 r_ e gleichmlif igL; ;tlellene@c la:-tung erL@iot
1C.durch die I2z°aftüoertragiulg uei.derse:i.t:@ desroei.t::raumes
die
"2e1 nstunf:' der ,legmente und ''lc:l I en ve@'?@i_:I@;ert
wird;
11.;_e uii3 ,;e(mentuei':er-uilgen zwan:-s-
j -c =:uerrieci;t b@t't'. frei-;e@-@cc)en werden;
der heistung":iuertz'at-:.tui` zur nu- uz@:'.Antrieuswelle
die AD-
in gewissen -Irenzen vorgewuhlt werden
'l,.üe i;cri>>< -1i :.:asse i C.ute Laufei,-c- iir@c:@af@eii
- in:,Lesondere Al-
Anlauf - t=z'v:ai`ten lasset:;
weni@eii unterschiedlichen Teile @.:ie @li'-atzlialtur4 verei:@-
iachen uliCi die vei#u_iilt:ern;
1:..I_eil3@ullf:s_ ,lcrtrat_ u.4_ und dtc@ueruü.-- dui';:_
die gleichen Eleme# te
1c_.Cl.ie ..:aSC1liIle uints verh:*1l-;I1i.31ll:... , sic_?
-
::Ciil.Osüelle _ul:lhel.t @:.n- und nuiV"umU-;l.=' __
1Ce_Uen verein-Cacht ui@, dt'I` werden.
esclireinun,
Die a@Zai_21dui1,_' ist in ticn .`_eiC!1.1.1=: .t.,11
.-14i1. 1 uad 2 di3l'="e":e1 i _
und wird im .,'Oh@e@ldell nähet' 0t' C7ilI'ie@@@l.
7! -. -1-, _, ,-2_, 1@-@a:`:i^`J-
Das Gehäuse ist zweiteiliG (1, 2). Die ...,#.. 1--11
._ ;ue.,
Jellene-üenen und halL)ir:rt den ci ge.iitlica@ 4c@. radi.i:1.
meide Hälften werden durch flansche ulld _-o @zeälscil_r:i#.:ue_@
( 3) f;. ^t
miteinander verbunden. Der Arbeitsraum (4) L', t, kreiaförmi-.
_.....:.
Seiten,A,rände (5, b) sind gewölbt ausgefül@.rt (Ntrömull(;s
y@;nst=@, c:. :.
gleichzeitig größerer Festigkeit) uni haben zentral Eoli?'uulgen
c
Aufnahme der Arbeitswellen (16, 19, 20). Außerhalb am Um-allt
d.es
Arbeitsraumes und parallel zu den Arueitswellen haben die
Hälften gegenüberliegend zWei aufgebohrte Verstiirkunreü
(7, (;, @,
10) zur Aufnahme der Ünertragungswellen (23). Beiderseits einer
dieser Verstärkungen sind im Umfang des Arbeitsraiz.les in-der
Gehäusewand die Durchbrüche (11, 12) der Ein- und Aus laßhan#"'.le
- angeordnet. Zu beiden Seiten des Araeitsraumes sind die Geh,;;use-
hälften in der Ebene Übertragungswelle - Arbeitswelle - Übertra-
gungswelle gestreckt mit halskreisförmigen Anschlüssen. In
diesen
kertragungsräumen sind die Ovalzahnräder (24, 215, ^6, 22)
an..e-
ordnet. Diese Räume sind seittv@.rts aufen begrenzt al=c'1
die
Awchlu£,ddc_zel (13, 14-), welche gegen inwendi3,-- in den
Gehäusehi#Ulf-
umlaufende' ?,eisten anliegen und durch Schrauben (15) befestigt
sind .An der Gehäusehälfte (2) bildet der Deckel gleichzeitig
den .
Abschlut3. Die Gehäusehälfte (1) -ist über den Deckel hinaus
ver-
1`dngert, entweder nur bis zur Au- bzw.. Antriebswelle (31)
oder
unter Einschluß eines Getrieoes. Die Zentralvollwelle (16)
ist
mit den beiden Segmenten (17) aus einem S-Lück gearlieitet
und in
den Deckeln ('i3, 14) gelagert (18). Die liohlwellenllä-*.l:#ten
(19, 20)
uesitzen zueinander gekehrt Ringscheiben und sind mit den meiden
Segmenthälften jeweils aus einem Stück_gearDeitet. Diese Scr?ment=
hälften erhalten an den zueinander gekehrten Stirnflächen L:enau
gearbeitete zentrische ßchwaluenschwanznuten. Beim Zusammenbau
werden die -Hohlivellenzanfen gegeneinander versetzt von neiden
Sei-
ten 'über die Vollwelle geschooen und danach die SeL-menthälf-Len
mit
den SchwälDenschwänzen ineinander gedreht und verstiftet. Verdre-
hungsspannungen zwischen den Hälften können nicht auftreten,
da die
Leistungsabnahme an. beiden Seiten erfolgt. Der Innendurchmesser
der Holilwellenhälften ist geringfügig Crößer als der Vollwellen-
durchmesser. In ihm sind Dei kleiner Teilung Ringnuten eintrearoei-
tet als Labyrinthdichtuns. Die Lagerung -(21) uefindet sich
in den-
Seitenwänden, des Arbeitsraumes.
Die Seiten- und Umfangflüchen der Segmente (17, 19, 20) und
Innen-
flächen - zur Vollwelle - der Segmenthälften (1" 20) sind vor
Fertigbearbeituidicht bei dicht aufgehourt "ei kleinem Durchmes-
ser und geringer Tiefe (haoyrinthwirkung). Falls erforderlich,
er-
halten die genannten Flächen mittig je eine Längsnut zur Aufnahme
von Dichtleis Gen.
Nach Zusammenbau der Arbeitswellen (16, 19, 20) Zierden die
dehäuse-
hälften (1, 2) mit den Lagern (21) übergeschouen und durch
die
Bolzensc?Lrauben (3) fest miteinander verbunden. Pun werden
auf
beide Hohlwellenzapfen die Oval7ahiiräder (22) - in richtiger
Stel-
lung - aufgeschoben und gesichert. Danach werden die Übertragungs-
wellen (23) eingelegt und. auf diese die 4 Ovalzahnradpaare
(24-,25)
in gleicher Stellung aufgeschooen. Diese Paare sind jeweils
aus ei-
nem Stück.gearDeitet., bei 900 Versetzung der Ovalform
zueinander.
Die Zahnradpaare (24) erhalten einseitig eine bundartige Verlänge-
rung mit glauenzähnen. Auf die Arbeitswelle (1E) wird von beiden-
Seiten je ein Ovalzahnrad (26) - in richtiger Stellung
- aufgescho-
Den. Sämtliche Ovalzabnräder haben die gleiche, gerade, aber
nicht
durch -4.teilbare Zähnezahl, Zahnteilung .und gleiche Zahnformen..
iZun wird der Deckel (14) auf die Gehäusehälfte (2) aufgesetzt
und
durch Schrauben (15) fest mit ihr verbariden. In diesem Deckel*sind
exi .tig `das .Mager :<18) der 'We11e-.={1ü)::...-und:außermittig
gegenüber-
liegend die 'hager .(27) :der Wellen (23) farretert.. .Jetzt
wird der
3eckel. (13) in die Gehäusehälfte (1) ::eingeschoben und ebenfalls-
durch. Schrauben (15) fest mit derselben verbunden.
T.n. diesen Deckel
sind gleichfalls mutig das Zager (18) und außermittig die hager
_(2S) arretiert.. Durch die letztgenannten Lager sind die Bunde
der
Ovalzaln ,adpaare (24) geführt. Nun werden auf der -Aotriees-
bzw.
Antriebsseite der Übertragungswellen (23)' normale Stirnzahnräder
(29) aufgeschoben, welche mit ihren einseitig eingearbeiteten
Klau-
enzä._nnen in die Elauenzähne der Bunde (24) greifen. Zentral
befin-
det sich in diesem Deckel (13) außen das hager (30)
der ALY- nzw.
Antriebswelle (31). 2uf dieser Iffelle ist ein normales Stirnzahnrad
(32) .aüfgeschooen, welches mit den Rädern (29) kämmt.
Arbeitsweise
Bei Drehung d_er An- bziv.Abtriebswelle (31) drehen sich auch
die
Uoertragun;swellen (23). Durch.die Eingriffe der Ovalzahnradpaare
.(24) mit den Cvalzahnrädern (22, 26) rotieren die Allellen
und-da-
mit «auch Segmente (16s 17 u. 19, 20) mit unterschiedlichen
ain@iel-
geschvwindigkeiten. Der Extremwert der Ovalzahnräder ergibt
das Ver-
häl-tnis der beschleunigurlg bzw. Verzögerung.
In der gezeichneten Stellun; (Fig.2 u.4) haben die Ovalzahnräder
,
(22) mit den Seggenten (20) die kleinste und die Ovalzahnräder(26)
mit den Segmenten (17) -die größte 4Yink.elgeschl@rindigkeit.
Da die Stirnflüchen aller 4 Seente gleich sind, ;leichen Aus
Land
zum Drehpunkt haben und die Hammerdrücke auf die jeweils in
den
Kammern gegenüberliegenden Flächen gleichen Druck assüoen,müssen
auch die Drehmomente beider Wellen gleich groß, aber von entgegen-
gesetztem Drehsinn sein. Daraus folgt,daß der drehpunktnähere
An-
griffspunkt (kiirzerer Hebelarm) des Ovalzahurades (26)@ eine
-größere
und der drehpunktentferntere Angriffspunkt (längerer Hebelarm)
des
Ovalzahnrades (22) eine kleinere Kraft auf die Ovalzahnradpaare
(24, 25) ausüben.
In dieser Stellung wird also die Drehrichtung des Systems von
der
Drehrichtung (dem Moment) des Ovalzahnrades (26') bei einem
Motor
bestimmt. Für einen Verdichter ergibt der Momenten-unterschied
die
aufzubringende Leistung. .
Ardeitsablauf im Motor (Fig.3) ': _
I s' Die Eypaasion zwischen den Segmnten 1 u.2 erzwingt eine
Ver-
größerung. des Raumes. Dies kann nur durch Rechtsdrehung
des
Syptems bei Voreilung-dar Segmente 2 u.4 erfolgen. Eine gleiche
Ver-
größerung ergibt sigh im gegenüberliegenden Raum zwischen den
Seg-
menten 3 u.4 und hier hinein strömt das neue Gasgemisch durch
deii
Einlaßkanal. Das SeG.ment 2 schiebt die verüra-r-tnte_i Gase
d.cla den
Au: laßk=al aus: Zugleich wird z:,risc_:en den 4 ti.1 da::
GasGemiäch komprimiert.
II : Beide Se,mentpaare befinden sich im Totpunkt, d.ii. die
;lirkel-
geschwindigkeit beider Paare ist bleich. Die Stellung der
Gvalzahnradpaare (24, 25) ist gegenüüer 'iE.zk uni
rESO verschonen.
Dcsgleichen haben die Ovalzainiräcier (-4.@, 2..;) ents--:rccaen(7e
:ch.rä@-
stelliuig. Die I&aftüoertrat;uicg au2 dir- Ovalza'.uirad@):tare
L-b in
diesem AuE;eriolick in beiden @rcz@iriclitu_.en;Ieicü.i.e 'loreß.luri;
dcs ß'ie`zuentpaares 2 u.4 ist oeeadet u-r#1 es c)eü;innL die
jlorei?_unr-,
des deGmentpaarea 1 u.3
Zwischen den SeLmenten 1 u.2 Iiildet die @nd.j:r@ase der j.;x=cL@io:z
statt.
Tni Raum zvrirycion cen SeZ#meaten 2 u.3 sind nur noch i?estf-;as::
vorhan-
den. ?;r.isclien den 3egLLenten 3 u.4 neEiniit die neue Kompression.
'gleichzeitig finde-b im Raum. z"",iscüen den Segmeii-ten 4
u.1 die Zün-
Lun- der hochkomprimierten Gase statt.
III : Entspricht der Stellung I , nur haben sich die
Segmente un
900 weitergedreht. Grölte Voreilung der SeLuente 1 u.3
.
IV : Entspricht der Stellung II , nur haben sich die Segmente
um
900 weitergedreht. TotptuL--tlage.
Aroeitsablauf im Verdichter (2ig.5)
I : Einströmung zwischen den JeLmenten 1 u.2 und 3 u.4 .
Verdichtung zwischen den Segmenten 2 u.3 u11#I 4 u.1
Die Se&mente 2 u.4 sind voreilend.
II : Ausstoßphase zwischen den Segmenten 2u.3 und 4 u.1 fast
r)e-
endet. Beginn der Verdichtung, z:#rischen den Segmenten 1 u.2
und 3 u.4 . Totpunktlage.
III : Entspricht der Stellung I , Segmente um 90o weitergedreht.
IV : Entspricht der Stellung II , Segmente um
900 weitergedreht.
Iiubraumoerechnung (Fig. 3, 5, 6)
Fenn die Übertragungswellen (23) sich um eine viertel Umdrehung.
.
weitergedreht haben. haben die Segmente jeweils den Standort
der
vor ihnen befindlichen Segmen-be eingenommen, d.h.
S 1 bei S 2 , S 2 bei S 3 f S 3 nei S 4 , S 4 bei S
Dann. ist der Weg für die Segmente 1 u. 3 SB + vmi
n
. und. #t fl t! 2 u. 4 .@ SB t ItBei einer weittItren
viertel Übestragungswellenumdrehung wird.
der Weg für die Segmente 1 u. 3 = se + V . ..
und tt tt it 2 u. 4 = 8$ + "
DVmin
amit beträgt hei einer halben übertragungsw*Uanumdrehung
der Weg .
jedes Begmentea ebemfalle eine halbe ümärehung :
1800 = 2 8B t + N_
Bei einer vollen Umdrehung variieren die Austände zwischen
2 neben-
einander liegenden Segmenten je zweimal zwischen Vmin und VmaY
.
Aus dem Hub H = Vmax - Vmin und 180o = 2 SB + Vmax + Vmi
werden :I = 180° - 2(SB+Vmin) ; SB = (1800- H - 2 Vmin)/2
_:uL" Se@@mentbreite und min.Volzuaen stehen in Abhängigkeit
zueinan-
äer. Da aber "#rili.n verhältnism@@.!?iC klein ist, wird H
in erster Linie
Vo:i ä;) beeiii'lurt. Bei kleiner @-iei7,meiitureite, d.h.
2(SB + Vmin)=
klebxr als 900, würde Ii = L:röLer als 90o werden. Da sich
zwi-
:.-c?:en den l+ Secmenten auch 4 Kammern Definden, bedeutet
dies, (Ial:
@Ge smnthub = gröber als 3600 wird (in jedem Fall mufi aber
der
rellendurchmess(=2° mit dem ent:I- rechenden Gradteil abgezogen
we2,den).
Es könnte also u.U. in die heistuti!-euerechnung ein gröl.erer
Iiuu-
raurs eilgesetzt werden,als dar- =c_i:usevolumen beträgtl
Auii kaiui a.,er die Segmentbreite aus
nicht oelie-
biC klein gewählt werden. Weiterhin ist der Hubweg urnmi@telaar
ab-
aängiG vom Iiingen - Rreitenverhältnis der Ovalzahnräder
und dieses
wiederum stellt in engem aus ami.ieiuian:- zum Beschleunigung
s - Verzöge-
rungsverhültnis der Segmente.
nachstehend folgen 3 Beispiele mit il = 104o , 900
, 72o
uei einem angenommenen Verdi.clitzui.-;ui.von ca. 9 : 1
1. 1i = 1040 ; Vmin = 130 daraus SB = (1t30 - 104 - 26) /2
= 22 0
=iubfläche = 104 #7T (D@ '--d2)/360 = 13/45
'7i" (DL-ci1'9
2. 1i - 90' ; Vmin = 110 Sn = (1 d30 - 90 - 22)/£-:
= 12,0
Hubfläche = 90 # 1r (D2-d2) /360 - 1/4 # lT(D',32
`,
3. H = 720 ; Vmin = 90 SB = (180 - 72 - 18)/2 dG= 4Z
Hubfläche = 72 # 7T (D2-d2) /360 = 1/52- '
# (D )
Da D2 t d2 relativ groß ist,dürfte sich ergeben
Zu 1. Leistungsvolumen größer, als inneres Gehäusevolumen;
Zu 2. et tt kleiner» tt t1 11 1t (geringfügig)
;
Zu 3s ti tt 1t t1 1t 11 11
f
Selbst unter Zugrundelegung des ungünstigen Falles 3 kann das
innere
Gehäusevolumen für einen Motor zu etwa 3/4 als Leistungsvolumen
und
für einen Verdichter mit etwa dem 1, 5-fachen Wert in Rechnung
ge-
setzt werden. Bei einim Verdichter würde Vmin sehr klein
werden,
wodurch. sich entweder H oder SB vergrößern würden.
Segnentbelastung (Fig. 2 u.. 7 )
Bei Betrachtung der Segmentbelastui@ an der schwächsten Stelle
dicht
An der Vollwelle ist zu beaahten, daß
j. AUsfÜhrungen von Ereiakoibenmoteren - z.3.
Kauertz-;otor - Z.T.
nur au*t halbe Segmentbreite mit- der Welle veruur_den sind
und
2,. das Dreimoment der Welle sich _Gei ein: eiti@-cr L,eis
tu@-@:sabnal@e
aus der Belastun- der GeswitseGiüentfl:'che und cei
leistuxit_#äabnaime aus der Belastu:i,-- der lia?.cen cr@_ecen,w,.'.lirend
die @iegenclastu@@; nur von -je;-me,ithUlle
Da-,2 Verhältnis Geli;;.u£#edurclimesscz'
auch u2,:-;,er diesem Gesichtspunkt zu tseacli@en.
Beie:Geliiiusedurchnesser DG = 20 cri , @=;c!0 l@i@/C:m
" tiefe TG = 10 cia , C U(`
l@öcl>tdruc;@ (Vei G@;to.@otc@@@@@?i) P ca.= l1-0 "
Da @ei_dseit ol:istur;sa bn. , ei_iie ;@e@Tnenti'i .'
.7.ll@,I'j.i11C! e Z.c;cai.
rilenoic@irien Uli. - @,5 cäa
Wellendurcrmesser vorei's-. a
LI, = r#r = d3#T#7r/1Ü ; r - h#TG(D -d. )/2 #
r _. (D,-i-c 1
_)ll@ _
- =i .p.TG(DGr-n 4)lCU#7
.i i. `#7l)=3 .1+0.#e(2G#'-#;>>`-)/C< <-'##7r')=@.@+#a,i#
i. _
'a=#2./2 = p#1`'-/2 = 'il 'il =
1 = (DG-(Ii)/2
r(DG-di)2/(2.11 = 3#40(@U-i@5)`/C11#@@CC) :_ Lies cm
Die errecimeten ilerte sollen nur alc ungefL-lrer Ver,-le Lcl
deL: ;üellendrehmornent und. der. Segm.entoi.e£iemo>v.etit
dienen. ifCs-
sen "@_r'Aci:siclitigurig finden : vac nur
,
ti.L7e; hohe Delastuzig,die kontinuierlich an- und absclnvellei@'@:
Dreh.-
zahl.
Die mit der ZrfindunT erzieloaren Vorteile bestehen in folE,eric?en
I'unkten
1. _;s f,ib-,; nur einen Araeits=raum,welcher mehr oder
mir-der @it@erwrie-
Gerd in die llubraumoereclmung eingeht..
2. L#s gibt keine Totpunkte im Sinne des -iuokolaenmotors mit
1Zich-
tuii,;s@.nderunC der Bewegung. Die Segmente aefinden sich in
dau-
ernder, richtungsGleicher Bewegung uns nur d.ie
llinkelgescliYli_n-
diCkeit variiert. Dadurch erschütterurigsfreierer Lauf.
,. Während desLaufes gleichmäßigere Lelastu n#; der Welle,
durch die
-d
der in 4 «trennten Kammern, in gleichem Rhytmus,
Gleichen Abständen und kontinuieylieher Wiederholung ablaufen-
den einzelnen Takte. '
4. Klare,unkomplizierte :nieten gute Dichtungsmöglichkeiten.
Form, Segm.entureite und kreisende feweguiig
Die ausgebohrten oder mit Rillen versehenen Dichtflächen der
mente arbeiten als 1.abyrinthdichtung ohne Reibungsverluste
und
Verschleiß. Eventuell zusätzliche Dichtleisten dürften oeim
11:Jin-
uau und wegen der kreisenden BeweCung auch während des Laufes
kaum Schwierigkeiten bereiten.
E. Die Leistungsabnahme beiderseits des Arbeitsraumes vermindert
die
3r,annungen in Segmenten, 'hellen und ",'lcll-enstümpfen, bzw.verg;rö-
Berz bei gieicüen Abme-suntCen die 1-elastbarkeit cetrEchtlich.
'j. oia cloLrL)el-te tDertragu.-t,:; an den Zahnrädern (22,
26, 32) halbiert
Ll.ic erforderlo Zahnbre_Lte und verringert die Lageruelastung.
$o. 1)ie Dunde der lahnrac:il-)aare(24) verringern die lellendurclimes.(2
9. Tlier-ta!cbprinzip ol.rne Veir:tile, mit wenigen, zwangsgesteuerten
uewejLen Teilen,
,lO.GerinL;e Eiassen,kleine Aümes sunü.;en,geschlossene,liompakLe
Bauweis
ues-tirrrr@i-
11.Grof#er he-lsturrgsaereicli - Ab- uzw. fhitriebsdrehzahl
:bi
-ten Grenzen vorig hluar.
In the case of a reciprocating piston engine, the processes - intake, compression, ignition, and expansion, ejection - take place in constant repetition in each cylinder. Beiia two-stroke engines are a crankshaft reversing. and two revolutions are required for the four-stroke engine. The advantage of the two-stroke engine is. its greater performance with the same dimensions and the elimination of the control organs - the advantage of the Four-stroke engine the higher specific Leistwil #; LZa. Jer lower:
fuel consumption and the gtinL,; higher heat load dunk. Included-.: -
;: piston engine the Kolüen with a YurbelvrelJ.enumdrehun: - each 1 x uei-in
upper and lower dead:) urn; -, t come to a standstill, are dis
scb.leu.nigun # s and delays depend = I-; from the speed wi (? dem
Hub. The ratio Hvo - Koloeri diameter is only in oetip!: Aten
, run variable. acceleration: oz ^ r. deceleration: g and 1st_asse
ä @ er the crucial F: @: fools Je-. 2lierii-m-aftberuisrachtu :: g ,. '.ier-
It follows from this that high-speed motors only have small r @ ylindei- and d.-j., ait
even small performances per cylinder. Since the quoraum.leistungs
among other things also depends on the speed,; earth high-performance machines
geoaut as multi-cylinder engines. Slow runners - great achievements ever
Cylinders - on the other hand, are simpler and more robust in their design.
uau, with a longer service life. The power to weight ratio of 1-ruokolp.en-
raotore is - especially with the latter and compared to others
Drives - relatively large. An improvement in this
The Wankel-LOtor is sickening, but here is the sealing problem
very difficult to solve. '' The tumbling movement of the rotary lobe
also influences the speed and size of the engine
decisive..
The invention is based on the object of creating a machine
which with a relatively low mass, a large power or
Work area with good efficiency, simple structure and a
uncomplicated, safe company trip. Beyond that
the scope of application of the machine is also to be expanded.
This task is invented with the ROKA rotary piston machine.
duly solved by the
1. only a housing having e INEM .Arbeitsraum is present;
2. the housing content of the engine more or less predominantly and
for the compressor up to twice the value in the displacement calculation
response is received;
3. the housing and segment size and thus also the power or belt
affect each other to a lesser extent with the speed;
4. the scope of work and work are variable within wide limits;
5. the habyrinth seal reduces friction losses;
b. the possible additional installation of sealing strips due to the
circular housing and the circular movement of the piston -
segments, is relatively simple ;
@. the relationship DUMsl # - - @ dream yourself with greater!
Machine improved; h4otor üby the Vicerta, _U-procedure a good therini-
:) c_ler '@irl: u_y s @; rafl eryi.at; ,
through the i'li e.ic: rllolu ?. the "file per quarter turn
e 4 r_ e Gleichmlif igL; ; tlellene @ c la: -tung erL @ iot
1C. By the I2z ° aftüoertragiulg uei.derse: it: @ desroei.t :: raumes die
"2e1 nstunf: 'der, legmente and''lc: l I en ve @'? @ I_: I @; ert is;
11.; _ E uii3,; e (mentuei ': er-uilgen zwan: -s-
j -c =: uerrieci; tb @ t't '. be free; e @ - @ cc) en;
der heistung ": iuertz'at - :. tui` zur nu- uz @: '. Drive shaft the AD-
be preselected in certain borders
'l, .üe i; cri >><-1i:.: asse i C.ute Laufei, -c- iir @ c: @ af @ eii - in:, Lesondere Al-
Start-up - t = z'v: ai`ten lasset :;
weni @ eii different parts @ .: ie @ li'-atzlialtur4 verei: @ -
iachen uliCi die vei # u_iilt: ern;
1: .. I_eil3 @ ullf: s_, lcrtrat_ u.4_ and dtc@ueruü.-- dui ';: _ the same elements
1c_.Cl.ie ..: aSC1liIle uints relation: * 1l-; I1i.31ll: ..., sic_? -
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7! -. -1-, _,, -2_, 1 @ - @ a: `: i ^` J-
The housing is in two parts (1, 2). The ..., # .. 1--11 ._; ue.,
Jellene-üenen and halL) ir: rt den ci ge.iitlica @ 4c @. radi.i: 1.
avoid halves with flanges ulld _-o @ zeälscil_r: i # .: ue_ @ (3) f ;. ^ t
connected with each other. The working space (4) L ', t, Kreia-shaped. _.....:.
Sides, A, margins (5, b) are curved filled @ .rt (Ntrömull (; s y @; nst = @, c :.:.
at the same time greater firmness) uni have central eoli? 'uulgen c
Support of the working shafts (16, 19, 20). Outside at the Um-allt d.es
The working space and parallel to the Arueitswellen have
Opposite two halves, two drilled holes (7, (;, @,
10) to accommodate the transmission waves (23). One on both sides
these reinforcements are within the scope of the work area
Housing wall the openings (11, 12) of the inlet and outlet laßhan # "'. Le
- arranged. On both sides of the arenas are the walking, ;; use-
halves in the plane transmission shaft - working shaft - transmission
elongated wave with neck-shaped connections. In these
The oval gears (24, 215, ^ 6, 22) are connected to the transmission spaces.
arranges. These spaces are limited to al = c'1 die seittv @ .rts
Awchlu £, ddc_zel (13, 14-), which against inwendi3, - in the housing hi # Ulf-
circumferential '? rests and fastened with screws (15)
are .At the housing half (2), the cover also forms the.
Graduation 3. The housing half (1) - is provided beyond the cover
1`digert, either only up to the outer or drive shaft (31) or
including a gearbox. The central solid shaft (16) is
with the two segments (17) designed from an S-gap and in
the lids ('i3, 14) stored (18). Die liohlwellenllä - *. L: #ten (19, 20)
The ring disks sit facing each other and are with the avoidance
Segment halves each from a piece_gearDeited. This scr? Ment =
halves received on the facing end faces L: exactly
Machined centric swallowtail grooves. When assembling
are the -Hohlivellenzanfen offset against each other by envious side-
ten 'over the full wave and then the SeL-menthälf-Len with
the swallow tails twisted into each other and pinned. Twisting
tension stresses between the halves cannot occur because the
Decrease in performance. takes place on both sides. The inside diameter
of the hollow shaft halves is slightly larger than the full shaft
diameter. The small pitch ring grooves are in it
tet as a labyrinth seal. The storage - (21) is found in the-
Side walls, of the work area.
The side and circumferential surfaces of the segments (17, 19, 20) and inner
surfaces - to the solid shaft - of the segment halves (1 "20) are in front
Finished work tightly when tightly turned "a small diameter
water and shallow depth (haoyrinth effect). If necessary,
each of the surfaces mentioned hold a longitudinal groove in the middle for receiving
by Dichtleis Gen.
After the working shafts (16, 19, 20) have been assembled, the housing
halves (1, 2) with the bearings (21) and covered by the
Boltscrews (3) firmly connected to one another. Pun will be on
both hollow shaft journals the oval wheels (22) - in the correct position
lung - postponed and secured. After that, the transmission
waves (23) e ing and elegt. on this the 4 oval gear pairs (24-, 25)
aufgeschooen in the same position. These pairs are each made up of a
nem Stück.gearDeiten., at 900 offset of the oval shape to each other.
The gear pairs (24) are given a collar-like extension on one side.
tion with false teeth. Both-
On each side an oval gear (26) - in the correct position - stacked
The. All Ovalzabn wheels have the same, straight, but not
number of teeth divisible by -4, tooth pitch and equal tooth shapes ...
iZun the cover (14) is placed on the housing half (2) and
verbariden firmly with her with screws (15). In this lid * are
exi .tig `das .lager: <18) der 'We11e -. = {1ü) :: ...- and: off-center opposite-
lying the 'gaunt. (27): The waves (23) farretert .... Now the
3 cover. (13) inserted into the housing half (1) :: and also-
by. Screws (15) firmly connected wi th the same. Tn this lid
are also brave the Zager (18) and off-center the gaunt
_ (2S) arrested .. Due to the latter bearings, the collars of the
Ovalzal n , matching pairs (24). Now on the -Aotriees- resp.
Drive side of the transmission shafts (23) 'normal spur gears
(29), which with their claws incorporated on one side
Enzä._nnen reach into the Elau teeth of the collars (24). Centrally located
det in this cover (13) outside the lean (30) of the ALY nzw.
Drive shaft (31). On this Iffelle is a normal spur gear
(32) .aüfgeschooen, which meshes with the wheels (29).
Way of working
When the input or output shaft (31) rotates, the
Transmission shafts (23). Through the engagement of the oval gear pairs
. (24) with the Cval gears (22, 26) rotate the alleles and - there-
with «also segments (16s 17 and 19, 20) with different ain @ iel-
speeds. The extreme value of the oval gears results in the
Retention of the acceleration or deceleration.
In the position shown; (Fig. 2 and 4) have the oval gears,
(22) with the segments (20) the smallest and the oval gears (26)
with the segments (17) - the largest 4Yink.elgeschl@rindigkeit.
Since the forehead curses of all 4 sea ducks are the same,; corpse from land
to the fulcrum and the hammer pressures on each in the
The chambers must be provided with the same pressure on opposite surfaces
the torques of both shafts are also the same, but of opposite
set direction of rotation. It follows that the closer to the fulcrum
grip point (shorter lever arm) of the oval gear wheel (26) @ a larger one
and the point of application further away from the pivot point (longer lever arm) of the
Oval gear (22) a smaller force on the oval gear pairs
(24, 25) exercise.
In this position, the direction of rotation of the system is different from the
Direction of rotation (the moment) of the oval gear (26 ') in a motor
certainly. For a compressor, the torque difference results in the
performance to be applied. .
Work sequence in the engine (Fig. 3) ': _
I s' The Eypaasion between segments 1 and 2 forces a
enlargement. of the room. This can only be done by turning the
Syptems take place when there is an advance in segments 2 and 4. An equal
enlargement results in sigh in the opposite space between the segments
ments 3 and 4 and here the new gas mixture flows through the deii
Inlet port. The SeG.ment 2 pushes the verüra-r-tnte_i gases d.cla den
Au: laßk = al aus: At the same time z:, risc_: en den 4 ti.1 da ::
GasGemiäch compressed.
II: Both se, ment pairs are in dead center, d.ii. the; lirk-
speed of both couples is pale. The position of the
Gval gear pairs (24, 25) is spared compared to 'iE.zk uni rESO .
Likewise, the Ovalzainiräcier (-4. @, 2 ..;) ents -: rccaen (7e: ch.rä@-
stelliuig. The I &aftüoertrat; uicg au2 dir- Ovalza'.uirad @): tare Lb in
this AuE; eriolick in both @ rcz @ iriclitu_.en; Ieicü.ie 'loreß.luri;
dcs ß'ie`zuentpaares 2 and 4 is oeeadet ur # 1 es c) eü; innL die jlorei? _unr-,
of the deGmentpaarea 1 and 3
Between the segments 1 and 2 the @ nd.j: r @ ase of the j.; X = cL @ io: z takes place.
Tni room zvrirycion cen SeZ # meaten 2 and 3 are only i? Estf-; as :: available-
the. ?; r.isclien the 3egLLenten 3 and 4 neunit the new compression.
'at the same time find-b in the room. z "", iscüen the Segmeii-th 4 and 1 the ignition
Lund highly compressed gases.
III: Corresponds to position I , only the segments un
900 rotated further. Largest advance of the SeLuente 1 and 3.
IV: Corresponds to position II, only the segments are around
900 rotated further. Totptul - position.
Area drain in the compressor (2ig.5)
I: Inflow between jumps 1 and 2 and 3 and 4.
Compression between segments 2 and 3 u11 # I 4 and 1
Se & ments 2 and 4 are leading.
II: Ejection phase between segments 2u.3 and 4 u.1 almost r) e-
ends. Start of compression, for example between segments 1 and 2
and 3 and 4. Dead center position.
III: Corresponds to position I, segments rotated 90o further.
IV: Corresponds to position II , segments rotated further by 900.
Room calculation (Fig. 3, 5, 6)
If the transmission shafts (23) turn a quarter turn. .
have continued to turn. the segments each have the location of the
Segmen-be in front of them, ie
S 1 at S 2, S 2 at S 3 f S 3 nei S 4, S 4 at S
Then. is the path for segments 1 and 3 SB + v mi n
. and. #t fl t! 2 and 4. @ SB t ItWith a further quarter of the transmission shaft revolution.
the path for segments 1 and 3 = se + V. ..
and tt tt it 2 and 4 = 8 $ + "
D Vmin
amit amounts to half a transmission w * Uan revolution .
Every Begmentea also takes a half-hour:
1800 = 2 8B t + N_
With a full turn, the positions vary between 2 adjacent
segments lying on top of each other twice between Vmin and VmaY.
From the stroke H = Vmax - Vmin and 180o = 2 SB + Vmax + Vmi
become: I = 180 ° -2 (SB + Vmin); SB = (1800- H - 2 Vmin) / 2
_: uL "Se @@ ment width and min.volume are dependent on one another
äer. But since "# rili.n relative @@.!? IC is small, H becomes primarily
Vo: i ä;) beeiii'lurt. If @ -iei7, meiitureite, ie 2 (SB + Vmin) =
klebxr than 900, Ii = L: would be röLer than 90o. Since there is
: .- c?: en the l + secmenten also define 4 chambers, this means (Ial:
@Ge smnthub = will be coarser than 3600 (in any case, however, the
pulley diameter (= 2 ° with the corresponding part of the degree subtracted we2, den).
So it could possibly be included in the heistuti!
raurs are set, as dar- = c_i: use volume is l
Auii kaiui a., He selects the segment width
not oelie-
biC small can be chosen. Furthermore, the urnmi @ telaar stroke path is
aängiG vom I i ingen - riding ratio of the oval gears and this
again, ami.ieiuian explains: - for acceleration s - deceleration
ratio of segments.
Below are 3 examples with il = 104o , 900 , 72o
uif an assumed Verdi.clitzui .-; ui.of approx. 9: 1
1. 1i = 1040; Vmin = 130 from this SB = (1t30 - 104 - 26) / 2 = 22 0
= area = 104 # 7T (D @ '--d2) / 360 = 13/45 ' 7i " (DL-ci1'9
2. 1i - 90 ' ; Vmin = 110 Sn = (1 d30 - 90 - 22) / £ -: = 12.0
Stroke area = 90 # 1r (D2-d2) / 360 - 1/4 # lT (D ', 32 `,
3. H = 720; Vmin = 90 SB = (180 - 72 - 18) / 2 d G = 4Z
Stroke area = 72 # 7T (D2-d2) / 360 = 1 / 52- '# (D)
Since D2 t d2 is relatively large, this should result
To 1. power volume larger than inner housing volume;
To 2. et tt less »tt t1 11 1t (slightly) ;
Re 3s ti tt 1t t1 1t 11 11
f
Even based on the unfavorable case 3, the inner
Housing volume for a motor to about 3/4 as power volume and
for a compressor with about 1.5 times the value charged
are set. With one in the compressor, V min would be very small,
through which. either H or SB would increase.
Blessing relief (Fig. 2 and 7)
When considering the segment load, tight at the weakest point
It is to be observed on the solid shaft that
j. Of guide s from Ereiakoibenmoteren - Z.3. Kauertz-; otor - ZT
are only veruur_t half the segment width with the shaft and
2 ,. the three-moment of the wave _Gei a: eiti @ -cr L, eis tu @ - @: sabnal @ e
from the burden of GeswitseGiüentfl: 'che and cei
performuxit_ # äabnaime from the burden: i, - der lia? .cen cr @ _ecen, w,. '. lirend die @ iegenclastu @@; only from -je; -me, ithUlle
Da-, 2 ratio Geli ;;. U £ # edurclimesscz '
also u2,: - ;, he tseacli @ en this point of view too.
Beie: Geliiiusedurchnesser DG = 20 cri, @ =; c! 0 l @ i @ / C: m
"deep TG = 10 cia, CU (`
l @ öcl>tdruc; @ (Vei G @; to. @ otc @@@@@? i) P approx = l1-0 "
Since @ei_dseit ol: istur; sa bn. , ei_iie ; @ e @ Tnenti'i. ' .7.ll @, I'j.i11C! e Zc; cai.
rilenoic @ irien Uli. - @, 5 approx
Shaft diameter vorei's-. a
LI, = r # r = d3 # T # 7r / 1Ü; r - h # T G ( D -d.) / 2 # r _. ( D, -ic 1
_) ll @ _
- = i .p.TG (DGr-n 4) lCU # 7
.i i. `# 7l) = 3 .1 + 0. # e (2G # '- #; >>` -) / C <<-'## 7r ') = @. @ + # A, i #
i. _
'a = # 2. / 2 = p # 1`' - / 2 = 'il ' il =
1 = (DG- (Ii) / 2
r (DG-di) 2 / (2.11 = 3 # 40 (@ Ui @ 5) `/ C11 # @@ CC): _ Read cm
The recovered ilerte should only alc unfL-lrer Ver, -le Lcl
deL:; üellendrehmornent and. the. Segm.entoi.e £ iemo> v.etit serve. ifCs-
sen "@ _r'Aci: siclitigurig find: vac only
,
ti.L7e; high Delastuzig, which continuously on and absclnvellei @ '@: Dreh.-
number.
The advantages achieved with the ZrfindunT consist in folE, eric? En
I score
1. _; sf, ib- ,; only one Araeits = room, which earned more or me-der @ it @-
Gerd enters into the regulation of the cubicle.
2. L # s are no dead points in the sense of the -iuokolaenmotors with 1 character
tuii,; s @ .nderunC of movement. The segments aefinden in dau -
erring , directional movement us only the
difference varies. As a result, the run is more shock-free.
,. More uniform load during the run; the wave through which
-d
which are divided into four chambers, in the same rhythm,
Evenly spaced and continuous repetition
the individual bars. '
4. Clear, uncomplicated: rivet good sealing options. Shape, segment, entureite and circular feweguiig
The drilled or grooved sealing surfaces of the
elements work as a 1st labyrinth seal without friction losses and
Wear and tear. Any additional sealing strips should oeim 11: Jin-
uau and because of the circling movement also during the run
hardly cause any difficulties.
E. The decrease in performance on both sides of the work area reduces the
3r, approximations in segments, 'light and', 'lcll-enstumpfen, or verg; red-
In the case of gieicüen dimensions, the 1-elasticity is legal.
'j. oia cloLrL) el-te tDertragu.-t,:; halved on the gears (22, 26, 32)
Ll.ic requires tooth width and reduces the bearing load.
$ o. 1) he dunde of the lahnrac: il-) aare (24) reduce the lellendurclimes. (2
9. Tlier-ta! Cbprinzip ol.rne Veir: tile, with a few, positively controlled
uewejLen parts,
, lO.GerinL; e Eiassen, small Aümes sunü.; en, closed, liompakLe construction
ues-tirrrr @ i-
11.Grof # er he-lsturrgsaereicli - Ab- uzw. drive speed: bi
-ten borders previously hluar.