DE4191140C2 - Drehkolbenmaschine - Google Patents
DrehkolbenmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Drehkolbenmaschine
weist einen nicht exzentrischen Rotor und eine Vielzahl von
verschieblichen Flügeln auf, um eine Anzahl von Brennkammern
zu bilden. Der Rotor besitzt interne Fluidströmungskanäle, um
es der Luft zu ermöglichen, in die Brennkammer zu strömen,
und den Abgasen, aus der Brennkammer zu strömen.
Eine Drehkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
ist aus der US-A 3 960 117 bekannt. Der Verbrennungsraum wird
im Inneren eines Rohres gebildet, das zentral in den Rotor
einmündet und von dort wird das heiße Gas in expandierende
und kontraktierende Kammern längs des Umfanges des Rotors
geleitet, um in einen Abgasraum im Inneren des Rotors zu
gelangen und von dort über achsparallele Auslasskanäle ins
Freie zu gelangen. Es gibt auch Bauweisen, bei denen die
Ausgangs- und Auslasskanäle in den Rotor hineinführen (DE-PS 547 592,
und 305 990, US-A 2 366 213).
Eine weitverbreitete Art von Drehkolbenmaschinen enthält
einen Rotor, der relativ zu einer Welle exzentrisch gelagert
ist. Die exzentrische Bewegung hilft bei der Bildung der
verschiedenen expandierenden und kontraktierenden
Brennkammern. Ein Nachteil bei diesen Maschinen besteht
darin, dass der exzentrische Rotor zu dynamischen Unwuchten
führt.
Brennkraftmaschinen in der Bauart als Drehkolbenmaschinen
benötigen der Brennkammer zuführende Luft und aus der
Brennkammer herausführende Abgase. Bei vielen Bauarten wird
ein konventionelles Ventilsystem verwendet, mit
Einlassventilen und Auslassventilen. Bei einer Vielzahl von
Brennkammern wird eine große Zahl von Ventilen benötigt. Die
Ventile werden in gekrümmte Lufteinlasskanäle eingebaut und
die gesamte Anordnung macht die Maschine voluminös,
kompliziert und kostenaufwendig herstellbar.
Verschiedene Versuche wurden durchgeführt, um die
vorstehenden Konstruktionen zu verbessern. Die
WO 86/02698 A1 beschreibt eine
Zweitakt-Drehkolben-Brennkraftmaschine mit einer Kombination
aus einem exzentrisch gehaltenen Rotor und einer Anzahl von
Kolben. Der Rotor ist mit Kanälen versehen, um es einer
brennbaren Gasmischung zu ermöglichen, in die Brennkammer
eines Kompressionszylinders einzutreten. Obere Abschnitte des
Zylinders, in dem der jeweilige Kolben gleitet, enthalten
eine Abdichtung, um verschiedene Brennkammern zu definieren.
Das australische Patent 550 117 beschreibt eine
Umlaufkolbenmaschine mit einem Rotor, wobei der Rotor Kanäle
enthält, die sich durch diesen erstrecken. Die Funktion der
Kanäle besteht darin, zeitweilig komprimierte Luft zu
speichern und die komprimierte Luft zurück zu den Flügeln zu
fördern.
Das australische Patent 592 750 beschreibt eine Drehkolben-
Brennkraftmaschine mit einer Anzahl von hohlen Flügeln, die
Luft komprimieren und Luft in die Brennkammer entlassen. Der
Rotor selbst ist nicht mit Kanälen versehen.
Die australische Patentanmeldung 40430/78 beschreibt ein
System zum Maximieren der Leistung von Drehkolbenmaschinen.
Eine der Drehkolbenstufen enthält einen Rotor mit einem sich
durch diesen erstreckenden Kanal. Die Funktion des Kanals
besteht nicht darin, verbrennbare Gase zuzuführen oder
Brenngasabgase aus der Brennkammer abzuführen.
Das US-Patent 3 883 276 beschreibt eine Drehkolben-
Brennkraftmaschine mit einem an einer exzentrischen Welle
innerhalb eines Gehäuses montierten Rotor. Das Gehäuse
enthält keine sich verschiebenden Flügel, sondern enthält
statt dessen napfartige Einsenkungen, um die Nockenberge des
exzentrisch befestigten Rotors aufzunehmen. Kraftstoff tritt
durch die exzentrische Welle ein, und Abgase werden durch
Kanäle in dem Seitengehäuse abgeführt.
Das US-Patent 3 712 274 beschreibt einen kreisförmigen Rotor,
der in einem kreisförmigen Gehäuse befestigt ist. Der Rotor
und das Gehäuse enthalten zurückgesetzte Abschnitte, um
Brennkammern auszubilden. Kraftstoff tritt durch einen Kanal
in dem Rotor in die Brennkammer, während Abgase die
Brennkammer durch Kanäle verlassen, die sich durch das
zylindrische Gehäuse erstrecken.
Das US-Patent 3 693 600 beschreibt einen in einem
zylindrischen Gehäuse exzentrisch gelagerten Rotor. Brenngase
fließen durch einen spiralförmig verlaufenden Rotorkanal und
der Rotor wird durch die kombinierte Wirkung der Luftstrahl-
Auslassdüse, der Expansion des Fluids in der Brennkammer und
die Drehmomentkomponente des spiralförmig verlaufenden Kanals
angetrieben. Abgase werden direkt aus dem zylindrischen
Gehäuse abgeführt.
Das US-Patent 3 894 519 beschreibt eine Drehkolben-
Brennkraftmaschine mit einem ovalen Rotor innerhalb eines
zylindrischen Gehäuses. Eine Vielzahl von Flügeln werden
bereitgestellt, um separate Brennkammern zu bilden. Der Rotor
ist an einer Welle befestigt, die sich durch Seitenwände der
zylindrischen Kammer erstreckt. Luft und Kraftstoff treten
durch ein Ende der hohlen Welle und durch Kanäle in dem
Rotorkörper zu der Brennkammer ein. Abgase strömen aus der
Brennkammer durch einen geeigneten Kanal in den Rotorkörper
und durch das andere Ende der hohlen Welle. Die Welle ist in
zwei Hauptsegmente geteilt, eines, um es Abgasen zu
ermöglichen, durch ein Ende der Welle zu strömen, und das
andere, um es dem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu gestatten, in
das andere Ende der Welle zu strömen. Das Luft-Kraftstoff-
Gemisch wird weiterhin durch eine Längswand getrennt.
In dieser Anordnung strömen sowohl die Luft als auch das
Abgas durch die hohle Welle und machen es schwierig, das Ende
der Welle als Abtriebswelle zu nutzen, um diese mit einem
Getriebe, einer Kupplung, einem Schwungrad oder ähnlichen
Elementen zu verbinden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Drehkolbenmaschine bereitzustellen, welche die vorstehend
erwähnten Nachteile überwinden kann. Die Erfindung wird in
Anspruch 1 definiert und in den weiteren Ansprüchen
ausgestaltet und weiterentwickelt. Vorteilhaft ist es, dass
die Luft und die Abgase durch Kanäle in dem Rotorkörper
strömen können, und dass die Abtriebswelle einfach mit dem
Schwungrad, dem Getriebe oder mit einem ähnlichen Element
verbunden werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel enthält die Drehkolbenmaschine
folgende Teile:
ein Maschinengehäuse mit einer zylindrischen Kammer, wobei die zylindrische Kammer Seitenwände enthält;
einen ovalen Rotor mit einem Hauptkörper, wobei der Hauptkörper zwei sich gegenüberliegende Seitenwände und eine äußere periphere Oberfläche und zwei sich gegenüberliegende Wellenabschnitte, die sich von einer jeweiligen Seitenwand nach außen erstrecken, enthält, wobei die Welleabschnitte relativ zueinander fluchtend sind und sich durch eine jeweilige Seitenwand der zylindrischen Kammer erstrecken, um es dem ovalen Rotor zu ermöglichen, sich um eine mittige Achse zu drehen;
eine Vielzahl von bewegbaren Flügeln, die sich zwischen der peripheren Oberfläche des Rotors und einer Innenwand der zylindrischen Kammer erstrecken, um eine Vielzahl von getrennten Brennkammern zu bilden.
ein Maschinengehäuse mit einer zylindrischen Kammer, wobei die zylindrische Kammer Seitenwände enthält;
einen ovalen Rotor mit einem Hauptkörper, wobei der Hauptkörper zwei sich gegenüberliegende Seitenwände und eine äußere periphere Oberfläche und zwei sich gegenüberliegende Wellenabschnitte, die sich von einer jeweiligen Seitenwand nach außen erstrecken, enthält, wobei die Welleabschnitte relativ zueinander fluchtend sind und sich durch eine jeweilige Seitenwand der zylindrischen Kammer erstrecken, um es dem ovalen Rotor zu ermöglichen, sich um eine mittige Achse zu drehen;
eine Vielzahl von bewegbaren Flügeln, die sich zwischen der peripheren Oberfläche des Rotors und einer Innenwand der zylindrischen Kammer erstrecken, um eine Vielzahl von getrennten Brennkammern zu bilden.
Von besonderem Interesse ist, dass der Rotor einen ersten
Fluidstromweg hat, der sich durch eines der Wellenabschnitte
und durch den Hauptkörper des Rotors zu einer ersten Öffnung
in der peripheren Oberfläche des Rotors erstreckt, um es dem
Fluid zu ermöglichen, zwischen der ersten Öffnung und dem
Äußeren der zylindrischen Kammer durchzutreten, und einen
zweiten Fluidstromweg hat, der sich durch die Seitenwand der
zylindrischen Kammer und durch den Hauptkörper des Rotors zu
einer zweiten Öffnung in der peripheren Oberfläche des Rotors
erstreckt, um es dem Fluid zu ermöglichen, zwischen der
zweiten Öffnung und dem Äußeren der zylindrischen Kammer
hindurchzutreten, wobei der erste und der zweite
Fluidstromweg voneinander getrennt sind.
Ein Vorteil des Vorhandenseins eines ersten Fluidstromwegs,
der sich durch eines der Wellenabschnitte erstreckt, und
eines zweiten Fluidstromwegs, der sich durch eine Seitenwand
der zylindrischen Kammer erstreckt, besteht darin, dass der
andere Wellenabschnitt keinen Fluidstromweg enthalten muss
und deshalb als Abtriebswelle verwendet werden kann, um die
Maschine an ein Getriebe, eine Kupplung oder ein Schwungrad
zu koppeln. Das Erfordernis einer komplizierten
Krümmeranordnung besteht nicht.
Das Maschinengehäuse kann in seinem Aufbau im wesentlichen
scheibenförmig sein. Die Seitenwände können separat gebildet
und nacheinander an dem verbleibenden Abschnitt des
Maschinengehäuses befestigt werden. Alternativ kann das
Maschinengehäuse in zwei Teilen ausgebildet werden, von denen
jedes Teil eine Seitenwand und einen Teil der zylindrischen
Kammer bildet.
Der ovale Rotor ist so dimensioniert, dass seine längere
Achse geringfügig von der Seitenwand der zylindrischen Kammer
beabstandet ist, wodurch ein Kompressionsbereich gebildet
wird. Die Breite des ovalen Rotors kann derart sein, dass
diese geringfügig nach innen von den Seitenwänden der
zylindrischen Kammer beabstandet ist. Eine Abdichtung kann
zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden des ovalen
Rotors und einer jeweiligen Seitenwand der zylindrischen
Kammer vorgesehen sein, um das Austreten von Fluid entlang
der Seitenwände des ovalen Rotors zu verhinder.
Die beiden sich gegenüberliegenden Wellenabschnitte bilden
vorteilhaft ein Einzelteil, das sich durch den ovalen Rotor
und von jeder Seitenwand des Rotors aus erstreckt. Das
Einzelteil ist in geeigneter Weise entlang eines Teils seiner
Länge hohl, um einen hohlen Wellenabschnitt und einen
massiven Wellenabschnitt zu bilden.
Der erste Fluidstromweg wird durch den hohlen Wellenabschnitt
gebildet und ein Fluidstromkanal erstreckt sich von dem
hohlen Wellenabschnitt durch den Hauptkörper des Rotors und
zu der ersten Öffnung. In geeigneter Weise enthält der
Fluidstromkanal ein Rohr oder einen Schacht, der sich
zwischen dem hohlen Wellenabschnitt der ersten Öffnung
erstreckt. Eine Vielzahl von Fluidstromkanälen kann sich von
dem hohlen Wellenabschnitt zu einer Vielzahl von ersten
Öffnungen erstrecken.
Der zweite Fluidstromweg kann durch eine in einer oder beiden
gegenüberliegenden Seitenwänden des Rotors ausgebildete
Ausnehmung, einer Öffnung in einer Seitenwand der
zylindrischen Kammer, bei der Fluid mit den Ausnehmungen
kommuniziert, und einer Öffnung in der Ausnehmung, die mit
der zweiten Öffnung in der äußeren Peripherie des Rotors
mittels eines Fluids kommuniziert, gebildet werden.
In geeigneter Weise erstreckt sich die Ausnehmung axial
durch den Rotorhauptkörper, um eine Bohrung zu definieren,
wobei die Öffnung in der Seitenwand der Kammer mit der
Bohrung kommuniziert.
Die gegenüberliegenden Seitenwände des Rotors erstrecken sich
geeignet zwischen einem jeweiligen Ende der Bohrung und der
peripheren Oberfläche des Rotors. Eine Abdichtung kann
zwischen der Seitenfläche und einer jeweiligen Seitenwand der
zylindrischen Kammer angeordnet sein.
Die Anordnung der ersten und zweiten Öffnung kann sich in
Abhängigkeit von dem Typ des erwünschten Maschinentaktes
ändern. Für Zweitaktmaschinen ist die Anordnung der Öffnung
in geeigneter Weise so, dass die erste und zweite Öffnung
aneinander angrenzend angeordnet sind, damit beide Öffnungen
in einer Brennkammer angeordnet werden können. Die Öffnungen
sind in der Nähe der kleineren Achse des ovalen Rotors
geeignet. Für Zweitaktmaschinen wird bevorzugt, dass zwei
erste und zweite Öffnungen an sich gegenüberliegenden Seiten
des Rotors angeordnet sind.
Für Viertaktmaschinen können die ersten und zweiten Öffnungen
voneinander beabstandet sein, damit die Öffnungen in
verschiedene Brennkammern einmünden.
Die erste und zweite Öffnung können verschiedene
Konfigurationen haben, um den Fluidstrom in und aus einer
Brennkammer zu erleichtern. Jede Öffnung kann eine einzelne
Öffnung oder eine Vielzahl von getrennten Öffnungen
enthalten.
Die Flügel werden im Hinblick auf die zu bildenden
Brennkammern gestaltet. Die Flügel sind verschieblich
gelagert, wobei jeder Flügel innerhalb eines Flügelgehäuses
vorgespannt angeordnet ist. Die Anzahl der Flügel kann in
Abhängigkeit von der Anzahl der erwünschten Brennkammern
verschieden sein. Die Flügel können von gerader oder
ungerader Zahl sein. Eine Maschine kann sechs Brennkammern
enthalten, die durch sechs Flügel begrenzt werden, oder acht
Brennkammern, die durch acht Flügel begrenzt werden. Andere
Anzahlen von Flügeln sind vorstellbar.
In geeigneter Weise transportiert der erste Fluidstromweg
Abgase aus einer Brennkammer zu dem Äußeren des
Maschinengehäuses. Falls nötig, kann eine Isolierung
bereitgestellt sein, um den Wärmeaustausch zwischen den
Verbrennungsgasen und dem Rotor in Grenzen zu halten.
Der zweite Fluidstromweg enthält in geeigneter Weise das
Einlass-Luftgemisch und, obwohl Kraftstoff an diesem Punkt
zugeführt werden kann, wird es bevorzugt, dass der zweite
Fluidstromweg nur Luft (oder ein Luft/Öl-Gemisch, falls die
Maschine in einem Zweitaktkreislauf arbeitet) enthält.
Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise an das
Maschinengehäuse angeschlossen, um Kraftstoff in eine
jeweilige Brennkammer einzuspritzen.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann an jede Brennkammer
angeschlossen sein; deshalb können für eine Maschine mit
sechs Kammern sechs Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
bereitgestellt sein. Der Vorteil der Bereitstellung einer
getrennten Kraftstoffeinspritzeinrichtung besteht darin, dass
der Kraftstoff zu jeder Brennkammer gesteuert werden kann,
und unter den Bedingungen geringer Leistungsanforderung kann
der Kraftstoff zu bestimmten Brennkammern abgestellt werden,
wodurch der Drehkolbenmaschine eine variable Ausgangsleistung
ermöglicht wird.
Die Drehkolbenmaschine kann eine Zündeinrichtung enthalten,
um die Zündung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches in einer
Brennkammer zu unterstützen. Die Zündeinrichtung ist in
geeigneter Weise von der Form einer Funkenzündung, die durch
eine Zündkerze zur Verfügung gestellt sein kann. Für
Kraftstoff-/Luft-Gemische, die sich spontan bei einem
bestimmten Druck/Temperatur entzünden, wird eine
Zündeinrichtung nicht benötigt.
Zur Wärmeabfuhr aus der Maschine kann das Maschinengehäuse
mit Kühlungskanälen versehen sein. Die Kanäle sollen Wasser
oder anderes geeignetes Kühlmittel führen, um die Wärmeabfuhr
aus dem Verbrennungsbereich zu unterstützen.
Der Rotor kann ebenfalls mit hohlen Abschnitten ausgebildet
sein, um das Gewicht zu minimieren und den Wärmetransport zu
unterstützen.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf ihre
Ausführungsbeispiele, wie sie in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind, besser zu verstehen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Drehkolbenmaschine gemäß
dem Ausführungsbeispiel mit acht Brennkammern und
Eignung für einen Zweitaktzyklus,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung von Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Drehkolbenmaschine gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit sechs
Brennkammern und Eignung für einen Zweitaktzyklus,
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Drehkolbenmaschine gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit acht
Brennkammern und Eignung für einen Viertaktzyklus,
Fig. 5 eine Ansicht eines zur Verwendung in einem
Zweitaktzyklus geeigneten Rotors,
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Maschine mit einem miteinander
gekoppelten Paar von Rotoren.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 und 5 wird eine Acht-Kammern-
Drehkolbenmaschine mit einem Maschinengehäuse 10, mit einer darin
ausgebildeten zylindrischen Kammer 11 beschrieben. Die zylindrische Kammer
enthält ein Paar von Seitenwänden 13a, 13b (s. Fig. 2).
Innerhalb der zylindrischen Kammer 11 ist ein ovaler Rotor 12 angeordnet.
Der Rotor 12 enthält einen Hauptkörper 13c (s. Fig. 5), der eine äußere,
periphere Oberfläche 14 definiert, die durch jeweilige Brennkammern tritt.
Der Rotor 12 enthält weiterhin ein Paar von gegenüberliegenden
Seitenwänden 15, 16. Dichtungsringe 17, 18 sind an jeder Seitenwand
angeordnet, um den Rotor gegen die Innenwände der zylindrischen Kammer
abzudichten.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Rotor 12 mit einer kreisförmigen
Öffnung, bzw. Bohrung 19 versehen, die sich durch den Rotor zwischen
Seitenwänden 15, 16 erstreckt. Der Rotor 12 kann weiterhin mit hohlen
Abschnitten 20 (s. Fig. 1) ausgestattet sein, um das Gewicht des Rotors zu
minimieren.
Der Rotor 12 ist zur nicht exzentrischen Rotation innerhalb der
zylindrischen Kammer 11 durch ein Paar von Wellenteilen 21, 22, die in
Fig. 2 klarer dargestellt sind, befestigt. In dem Ausführungsbeispiel sind
Wellenteile 21, 22 aus einem einzigen Teil gebildet, wobei das Wellenteil
21 im wesentlichen hohl und das Wellenteil 22 massiv ist. Jedes Wellenteil
tritt durch eine jeweilige Seitenwand 13a, 13b des Maschinengehäuses und
ist durch einen Lagersatz 23, 24 mit Abdichtungen 25, 26 befestigt, die in
der Nähe des jeweiligen Lagersatzes angeordnet sind. Eine Riemenscheibe 27
ist um die Welle 21 bereitgestellt, um Hilfsaggregate anzutreiben.
Die hohle Welle 21 endet ungefähr auf der Hälfte des Wegs durch den Rotor
12, und ein Paar von Fluidstromkanälen 28, 29 erstreckt sich von der
hohlen Welle 21 zu jeweiligen ersten Öffnungen 30, 31, die an der äußeren
peripheren Oberfläche des Rotors angeordnet sind. Die Fluidstromkanäle 28,
29 sind von der Form hohler Röhren (s. Fig. 5), deren Funktion ebenfalls
darin besteht, Wellenteile 21, 22 an dem Hauptkörper des Rotors zu halten.
Der erste Fluidstromweg ist durch die hohle Weile 21 und Fluidstromkanäle
28, 29 zu jeweiligen Öffnungen 30, 31 definiert. In diesem
Ausführungsbeispiel überträgt dieser Fluidstromweg Abgase von einer
Brennkammer zu dem Äußeren des Maschinengehäuses.
Die massive Welle 22 kann als Antriebswelle dienen und ist an dem
Schwungrad 32 befestigt.
Eine Öffnung 33 ist durch eine Seitenwand 12 der zylindrischen Kammer (s.
Fig. 2) gebildet und ist positioniert, um mit der Bohrung 19 zu
kommunizieren. Die Öffnung 33 ist zwischen einer der Wellen 21, 22 und der
Abdichtung 17 oder 18 angeordnet. Die Bohrung 19 kommuniziert mittels
Fluiden mit einem Paar von zweiten Öffnungen 35, 36 (s. Fig. 1) durch
einen geeigneten Kanal, der sich durch den Hauptkörper 13c des Rotors 12
und zwischen der Bohrung 19 und einer jeweiligen Öffnung 35, 36 erstreckt.
Der zweite Fluidstromweg wird durch die Öffnung 35, die Bohrung 19 und den
die Bohrung 19 mit einer jeweiligen Öffnung 35, 36 verbindenden Kanal
definiert. In dem Ausführungsbeispiel transportiert der zweite
Fluidstromweg Luft zu einer jeweiligen Brennkammer.
Abdichtungen 17, 18 sind in dem Ausführungsbeispiel elliptisch geformt und
rotieren mit dem Rotor und werden in Kontakt mit den flachen Seitenplatten
der Seitenwände 13a, 13b gehalten, um eine Barriere gegen das Austraten
von Gasen aus der Brennkammer zur Verfügung zu stellen.
Die Drehkolbenmaschine 10 ist in acht Brennkammern 40 bis 47 durch acht
sich verschiebende Flügel 48 bis 53A, 53B geteilt, die sich von dem
Maschinengehäuse aus erstrecken, um in gleitendem Kontakt mit der äußeren,
peripheren Oberfläche 14 des Rotors 12 zu sein. Die Flügel können mit
einer Dichtleiste versehen sein, die gleitend mit der peripheren
Oberfläche des Rotors in Kontakt steht. Jeder Flügel kann weiterhin mit
Abdichtungen versehen sein, die entlang jeder jeweiligen Seite des Flügels
beabstandet sind, um es jedem Flügel zu gestatten, sich innerhalb eines
Flügelgehäuses (z. B. 54) ohne Verlust von Verbrennungsgasen zu
verschieben. Jeder Flügel ist vorzugsweise vorgespannt, um von seinem
zugehörigen Flügelgehäuse hervorzuragen. Jeder Flügel erstreckt sich über
die Breite der peripheren Oberfläche des Rotors und steht in abdichtendem
Kontakt mit diesem.
Die konstruktiven Details der Flügel und die Details ihrer Verbindung zu
dem Maschinengehäuse ist nicht als Teil der Erfindung vorgesehen. Der
Stand der Technik erläutert verschiedene Verfahren der Konstruktion oder
der Funktion der Technologie von Flügeln, die geeignet sein können oder
für die Erfindung anpaßbar sind.
Zwischen jedem benachbarten Paar von Flügeln sind eine
Kraftstoffeinspritzung 55 und eine Zündkerze 56 angeordnet. Wiederum
bildet die Art des Betriebs der Kraftstoffeinspritzung und der Zündkerze
keinen Teil der Erfindung.
Das Maschinengehäuse kann dadurch gekühlt werden, daß es einem Kühlmittel
gestattet wird, durch geeignete Kanäle 57 zu strömen, die sich durch das
Maschinengehäuse erstrecken, um freigesetzte Wärme abzuführen.
Die inneren Oberflächen der Bohrung 19 können mit einem isolierenden
Material 58 ausgekleidet sein, um den Wärmeaustausch zwischen heißen,
durch den Rotorkörper tretenden Abgasen und durch die Bohrung 19 tretende
Luft zu steuern.
Der Betrieb der in den Fig. 1, 2 und 5 dargestellten Maschine wird
nachstehend beschrieben.
Um die Maschine zu starten, wird die Antriebswelle 22 durch eine externe,
zweckmäßige Einrichtung (z. B. einen Startermotor) zur Rotation veranlaßt,
Wobei der Rotor 12 relativ zum Maschinengehäuse gedreht wird. Zur gleichen
Zeit wird ein Vorverdichter bzw. Lader (nicht dargestellt) durch einen
Riemen angetrieben, um so eine Ladung unter Druck stehender Luft durch die
Öffnung 33 und in die Bohrung 19 zu liefern. Wenn der Rotor 12 zum Drehen
um seine Mittenachse veranlaßt wird, wird das zwischen benachbarten
Flügeln definierte Volumen der Brennkammer zwischen Maximum- und
Minimumvolumen verändert, wobei die Flügel hervortreten oder zurücktreten,
wie es durch das Vorbeitreten des Rotors gelenkt wird.
Unter Bezugnahme auf den Zweitaktverbrennungsprozeß wird eine Ladung von
verdichteter Luft durch das Eintreten von der Bohrung 19 durch zweite
Öffnungen 35, 36 in eine ausgedehnte Brennkammer eingeführt. Nachfolgende
Drehung des Rotors 12 veranlaßt zweite Öffnungen 35, 36, die nun unter
Druck stehende Brennkammer zu verlassen. In dieser Stufe wird Kraftstoff
in die unter Druck stehende Brennkammer durch eine Kraftstoffeinspritzung
eingespritzt und weitergehende Kompression des Luft-Kraftstoff-Gemisches
durch die elliptische Form des Rotors bewirkt. Wenn die longitudinalen
Scheitelpunkte des Rotors das Zentrum der Kammer erreichen oder sich ihm
nähern, wird ein Anteil der Luft-Kraftstoff-Ladung von einem vordere n
Bereich der Kammer zu einem hinteren Bereich der Kammer übertragen, wo es
sich im Bereich der Zündkerze ansammelt. Ein Funken wird dann durch die
Zündkerze zur Verfügung gestellt, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu
zünden. Hierbei tritt Gasausdehnung auf, um den Rotor 12 zum Rotieren in
eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, gemäß Darstellung in den
Zeichnungen, zu treiben. Dies kann die in dem vorderen Abschnitt der
Kammer verbleibende Kraftstoffladung druckmäßig rückwärts in die
voranschreitende Flammenfront treiben.
Die Verbrennung der Kraftstoffladung ist vollendet bei oder gerade vor dem
Moment, in dem die erste Abgasöffnung 30 (oder 31) in den Bereich der
Kammer tritt. Wenn diese Öffnung durch die Kammer tritt, treten die
Verbrennungsabgase durch diese und durch die hohle Welle 21 zu einer
Abgasleitung 21A.
Das Ausspülen der Abgase wird durch den Strom von verdichteter Luft
bewirkt, welche in die Brennkammer über die zweite Eingangsöffnung 35
(oder 36), die der Austrittsöffnung benachbart ist, eintritt. Die frische
Luft wiederum belädt die Brennkammer, um den Zyklus wieder zu beginnen.
Unter Bezugnahme, insbesondere auf Fig. 1, dreht der Rotor 12 in der
Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie durch die Pfeile dargestellt.
Fig. 1 zeigt Kammern 40 und 44 mit vollständiger Kompression, Kammern 43
und 47, die kraftangetriebener Expansion unterliegen, während Kammern 42
und 46 die Auslaßfunktion durchführen. Die Kammern 41 und 45 sind in der
Kraftstoffeinspritz- und Kompressionsphase. In dieser Weise wird während
jedes dieser Zyklen ein gleichphasiger Betrieb zur Verfügung gestellt.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Maschine mit sechs Kammern anstelle der
vorhergehend beschriebenen acht Kammern. Gleiche Bezugszeichen wurden zur
Identifizierung der verschiedenen Komponenten dieses Ausführungsbeispiels
verwendet.
In der achtkammerigen Anordnung geht einer unter Druck stehenden Kammer
zum Zeitpunkt der Zündung eine Kammer vorher, die noch der
kraftangetriebenen Expansion unterliegt, wodurch ein Überlappen der
Leistungspulse und eine Glättung der Drehmomentabgabe zur Verfügung
gestellt wird. Deshalb wird es für wahrscheinlich gehalten, daß
zusätzliche Kammern weitere Vorteile bereitstellen. Im Falle einer
sechskammerigen Anordnung vervollständigt ihre vorhergehende Kammer ihre
kraftangetriebene Expansionsphase, wenn eine unter Druck stehende Kammer
dabei ist, zu zünden. Das Schwungrad ermöglicht in diesem Fall die
ruckfreie Nutzbarmachung des an der Antriebswelle verfügbaren
Drehmomentes.
Fig. 4 stellt eine Drehkolbenmaschine gemäß einem für den Viertaktbetrieb
geeigneten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die Maschine ist zu den
vorstehend erwähnten Zweitaktmaschinen dahingehend ähnlich, daß diese ein
Maschinengehäuse 100 mit einer zylindrischen Kammer 101 darin enthält und
ein ovaler Rotor 102 in der Kammer in einer zu der vorstehend
beschriebenen Weise ähnlichen Weise befestigt ist. Die zylindrische Kammer
101 ist durch acht sich verschiebende Flügel in einer zu der vorstehenden,
unter Bezugnahme auf die achtkammerige Zweitakt-Zyklus-Maschine
beschriebenen ähnlichen Weise in acht Verbrennungszonen geteilt. Der Rotor
102 enthält eine teilweise hohle, mittige Welle 103, ähnlich zu dem
vorstehend beschriebenen. Die Welle 103 enthält jedoch einen einzelnen
Fluidstromweg 104, der die hohle Welle 103 mit einer ersten Öffnung 105
verbindet. Um die Welle 103 in dieser Anordnung zu halten, sind
verstärkende Streben 105 zwischen der Welle 103 und der Innenwand der sich
durch den Rotor 103 erstreckenden Bohrung 106 beabstandet angeordnet.
Brenngase strömen durch eine erste Öffnung 105, durch einen Kanal 104 und
durch die hohle Welle 103 heraus zu einem Abgassystem (nicht dargestellt).
Wie bei der vorstehend beschriebenen Zweitaktmaschine kann Luft durch eine
Öffnung in einer Seitenwand des Maschinenkörpers (nicht dargestellt) in
die Bohrung 106 treten. Ein Fluidstromweg 107 erstreckt sich zwischen der
Bohrung 106 und einer zweiten Öffnung 108, um Luft zu gestatten, von 106
zu dem Inneren einer speziellen Brennkammer zu treten.
Der Betrieb der Viertaktmaschine wird nachstehend beschrieben. Wie in Fig.
4 dargestellt, sind Kammern 110 und 114 unter vollständiger Kompression,
während die Kammern 112 und 116 maximales Volumen haben. Die Kammern 111
und 115 unterliegen der Kompression, während die Kammern 113 und 117 der
Expansion unterliegen. Wenn sich der Rotor in die durch den Pfeil
angezeigte Richtung dreht, wird Luft aus der Bohrung 106 durch Kanäle 107
zu einer zweiten Öffnung 108 und in eine expandierende Kammer 117
eingeführt. Nachdem vollständige Expansion eingetreten ist (Kammer 116),
wird Kraftstoff in die Kammer durch eine Kraftstoffeinspritzung (in
Phantomdarstellung gezeigt) eingespritzt, und die Kammer wird durch
weitere Drehung des elliptischen Rotors komprimiert.
Beim Erreichen voller Kompression (114) der Kraftstoffladung wird ein
Funken durch die Zündkerze (in Phantomdarstellung gezeigt) zur Verfügung
gestellt. Gasförmige Expansion zwingt den Rotor, sich in der dargestellten
Richtung zu drehen, bis maximale Expansion erreicht ist, worauf der
Auslaßschlitz (erste Öffnung 105) sich drehend in die expandierte Kammer
111 tritt.
Bei weiterer Drehung werden Abgase druckbeaufschlagt durch den Rotor aus
der Kammer herausgetrieben und werden durch das Abgasrohr durch die hohle
Welle und zu einer Abgasleitung zur Atmosphäre gezwungen.
In dieser Weise wird der Ottomotorzyklus von Kompression, Zündung,
Expansion und Austritt schrittweise in jeder Kammer 110 bis 117 in einer
Weise ausgeführt, die als Viertaktbetrieb einer Brennkraftmaschine
angesehen wird.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Maschine erfolgreich ohne
Kraftstoffeinspritzung funktionieren kann, und Luft und Kraftstoff aus
einer externen Einrichtung, wie z. B. einem Vergaser, direkt der Bohrung
106 zugeführt werden kann, das Luft-Kraftstoff-Gemisch in eine
expandierende Kammer eingeführt werden kann oder in die Kammer durch
Vorverdichtung des Gemisches (d. h. durch Vorverdichtung bzw. Aufladung
oder ähnliches) in die Kammer gezwungen werden kann.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß aufgrund der nicht
exzentrischen Bewegung des Rotors bestimmte Kammern von dem
Verbrennungszyklusbetrieb ausgenommen werden können, wenn die
Leistungsanforderungen an die Maschine gering sind.
Die achtkammerige Anordnung kann z. B. elektronisch versorgt werden, um nur
eine Verbrennungsoperation jeder Kammer pro Umdrehung des Rotors zu
gestatten. Dies könnte durch Zünden der Brennkammern, wie in Fig. 1
dargestellt, in der Reihenfolge der Kammern 40, 45, 42, 47, 44, 41, 46 und
43 erreicht werden. In dieser Zündfolge wird ein Drehmoment dem Rotor
immer noch kontinuierlich zugeführt.
In ähnlicher Weise kann in einer sechsgleichkammerigen Anordnung, bei
welcher aufeinanderfolgende Kammer in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn
als A, B, C, D, E, F bezeichnet werden und mit einer Rotorbewegung
entgegen dem Uhrzeigersinn die Maschine gesteuert werden, um dem Rotor
Leistungstakte in der Zündfolge A, E, C, A, E, C zu liefern. Hierbei
wirken sechs Leistungspulse pro Umdrehung auf den Rotor ein entgegen zwölf
pro Umdrehung, wenn alle sechs Kammern aktiv sind.
Diese Fähigkeit, variable Zündung und Betrieb in Bezug auf Hubraum zu
bewirken, stellt inhärente Vorteile im Hinblick auf Kraftstoff-Ökonomie
und Abgasemissionen zur Verfügung. Es sollte ebenfalls zur Kenntnis
genommen werden, daß zwei oder mehrere Rotore gemäß der allgemeinen
vorstehenden Beschreibung miteinander gekoppelt werden können, um die
Ausbildung einer größeren Anzahl von Brennkammern in dem Maschinengehäuse
zu erlauben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Paar von miteinander
gekoppelten Rotoren ist in Fig. 6 dargestellt.
In dieser Figur ist eine Drehkolbenmaschine 120 mit einem Maschinengehäuse
121 dargestellt, das mit zwei zylindrischen Kammern 122, 123 ausgebildet
ist. Jede der zylindrischen Kammern 122, 123 enthält eine Seitenwand 124,
125, und die zylindrischen Kammern sind durch eine Zwischenwand 126
getrennt. Diese Wände enthalten Kanäle 127, um Kühlmittel das Strömen
durch diesen Bereich zum Entfernen von Wärme aus dem System zu erlauben.
Die Maschine enthält zwei ovale Rotore 128, 129, wobei jeder Rotor sich
innerhalb seiner zylindrischen Kammer dreht. Die Rotare 128, 129 sind in
ihrer Konstruktion ähnlich zu den vorstehend beschriebenen, die
Abdichtungen 130, 131 aufweisen, um den Rotor gegenüber den Seitenwänden
der jeweiligen zylindrischen Kammer abzudichten. Eine Anzahl von Flügeln
ist in der zylindrischen Kammer vorgesehen, um die Kammer in eine Anzahl
von Verbrennungszonen, wie vorstehend beschrieben, zu teilen. Der Rotor
128 ist durch eine hohle Welle 132 gehalten, und der Rotor 129 ist durch
eine teilweise hohle Welle mit einem hohlen Abschnitt 133 und einem
massiven Abschnitt 134 gehalten. Der massive Abschnitt 134 tritt durch
eine geeignete Öffnung in der Seitenwand 125 und ist durch ein Lager 135
zum Drehen gehalten. Die Welle 134 kann als Antriebswelle angesehen werden
und ist an das Schwungrad 136 gekoppelt.
Die Welle 132 und Wellenabschnitte 133, 134 sind aus einem einzelnen Teil
gebildet, wodurch die Rotore 128 und 129 relativ zueinander axial
positioniert werden. Wie vorstehend beschrieben, ist jede der Brennkammern
mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 140 und einer Zündkerze (nicht
dargestellt) versehen.
Abgase treten von einer jeweiligen Brennkammer durch eine erste Öffnung
141 in den jeweiligen Rotor 128, 129 und durch einen zugehörigen Kanal 142
durch die hohle Welle 132 und zu einem Abgassystem (nicht dargestellt).
Die Rotore 128, 129 sind mit Bohrungen 143, 144 ausgebildet, die sich
durch jeden Rotorkörper erstrecken, wobei die Bohrungen miteinander bei
145 kommunizieren. Eine Öffnung 146 ist durch die Seitenwand 124
bereitgestellt, um es Luft zu erlauben, in die Bohrung 143 und somit zur
Durchgangsöffnung, bzw. Bohrung 144 einzutreten. In dieser Weise wird eine
einzelne Öffnung 176 es Luft erlauben, sich durch die jeweiligen Bohrungen
beider Rotoren auszudehnen. Eine Vielzahl von Lufteinlässen kann ebenfalls
verwendet werden, falls große Volumen von Luft benötigt werden.
In einer zu der vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise kommuniziert jede
Bohrung 143, 144 mit einer zweiten Öffnung durch einen geeigneten Kanal
(nicht dargestellt), um es Luft zu erlauben, in eine Brennkammer zu
treten.
Bei einer Alternative kann jeder der Rotore 128, 129 mit separaten
Bohrungen 143, 144 ausgebildet sein, die nicht miteinander kommunizieren,
und bei dieser Alternative kann sich ein Lufteinlaß durch einen
zwischenliegenden Abschnitt 126 mit sich zu beiden Bohrungen erstreckenden
Öffnungen ausdehnen. Die Wandung 126 ist modifiziert, um in dichtendem
Kontakt mit Wellenabschnitten 133 zu stehen, um getrennte Bohrungen zu
definieren.
Da beide Rotore miteinander gekoppelt sind, werden diese ihre Drehkräfte
auf die gemeinsame Welle aufbringen, wodurch die Antriebsleistungen
verbessert werden.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß andere Änderungen vorgenommen
werden können. Zum Beispiel können die Rotore in einer nichtparallelen
Weise zur Welle ausgerichtet sein, derart, daß im Betrieb ihre
individuellen Ottomotor-Zyklusfunktionen zu verschiedenen oder bei
alternativen Zeitpunkten während jeder Umdrehung auftreten. In dieser
(außer Phase stehenden) Weise tritt eine Überlappung der Ottomotor-
Zyklusfunktionen in jedem Rotor auf, wodurch Ausgleich und
umdrehungsbezogene Vorteile zur Verfügung gestellt werden, falls die
Doppelrotormaschine mit einer reduzierten Anzahl von zündenden
Brennkammern pro Umdrehung wie vorstehend beschrieben in Betrieb ist.
Ebenfalls können die Rotore alternativ wie in Fig. 6 dargestellt
ausgerichtet sein und in einer synchronen Weise rotieren, während das
Gehäuse, die Flügel und zugeordnete Einrichtungen des zweiten Rotors
einige Grad relativ zu dem Gehäuse des ersten Rotors verdreht sein können,
um so eine Überlappung von jeder Rotorfunktion im Betrieb wie vorstehend
beschrieben zu erreichen.
Weiterhin kann in einer weiteren Alternative die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung zusammen mit einem Zwischenabschnitt 126
angeordnet sein, derart, daß eine Kraftstoffeinspritzung Kraftstoff für
zwei benachbarte Kammern zur Verfügung stellen kann.
Mit einem zentralen Abgasrohr kann eine Turbine an das Abgasrohr gekoppelt
werden, um der Welle direkt Antriebsleistung hinzuzufügen.
Bei kontinuierlicher Drehbewegung ist minimales Pulsieren der Abgase
(entgegen Maschinen mit hin- und hergehenden Kolben) vorhanden. Die
eintretende Luft tritt durch den Rotorkörper und kann das Kühlen des
Rotors unterstützen. Die eintretende Luft kann ebenfalls durch
Wärmeaustausch mit den heißen Abgasen vorbeheizt werden.
Die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine mit acht Kammern, jede mit zwei
Leistungshüben pro Umdrehung der Rotorwelle, kann mit viel geringerer
Geschwindigkeit laufen als konventionelle Zweitakthubkolbenmaschinen.
Konventionelle Maschinen mit nur einem Leistungshub pro
Antriebswellenumdrehung pro Zylinder mit vier Zylindern erreichen vier
Leistungshübe pro Umdrehung. Die Drehkolbenmaschine wird 16 Leistungshübe
pro Umdrehung erreichen und kann konsequenterweise mit einem Viertel der
Geschwindigkeit bei der gleichen Leistung laufen. Die maximale
Geschwindigkeit einer achtkammerigen Drehkolbenmaschine bei
Zweitaktbetrieb kann deshalb auf ungefähr 1500 Umdrehungen/Minute
festgesetzt werden. Das Erreichen zusätzlicher Geschwindigkeit der
Rotorumdrehung wird zusätzliche Ausgangsleistung zur Verfügung stellen.
Es ist vorstellbar, daß eine Drehkolbenmaschine einen
Innengehäusedurchmesser von 220 mm hat. Ein
Gesamtmaschinenaußendurchmesser kann in der Größenordnung von 360 mm
liegen. Eine geeignete Brennkammer wäre bei Maximumabstand 35 mm tief
sein, zwischen den Flügeln 55 mm breit und 55 mm tief in Richtung der
Rotorachse sein. Dies kann ein maximales Volumen von 106 cm3 pro Kammer
und ein Kompressionsvolumen von 75 cm3 zur Verfügung stellen. Das
Lufteinlaßvolumen für Verbrennung unter Vorverdichtungsbedingungen kann
16 × 75 cm3, d. h. 1200 cm3 pro Rotorumdrehung betragen. Für Kraftstoffe
mit höheren Oktanzahlen wird ein Vorverdichtungsanteil benötigt. Die
Maschine hat ein Potential, 30 Kilowatt netto bei 1500 Umdrehungen/Minute
zu entwickeln, oder es können zwei benachbarte Rotoren verwendet werden,
um eine Leistung von 60 Kilowatt zu erreichen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit sechs Kammern und
ähnlichem Innengehäusedurchmesser sind die jeweiligen Kammern größer als
diejenigen der Achtkammer-Version und können deshalb breiter sein. Das
größere erreichte Kammervolumen wird dadurch die Verbrennung von mehr
Kraftstoff pro Umdrehung des Rotors und somit die Entwicklung von mehr
Leistung erlauben.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß verschiedene andere
Veränderungen und Modifizierungen an dem Ausführungsbeispiel vorgenommen
werden können, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen definierten
Umfang der Erfindung abzuweichen.
Claims (17)
1. Drehkolbenmaschine mit folgenden Merkmalen:
ein Maschinengehäuse (10) mit einer zylindrischen Kammer (11) und mit Seitenwänden (13a, 13b),
ein Rotor (12) mit einem Hauptkörper (13c), der zwei sich gegenüberliegende Seitenwände (15, 16) und eine Umfangswand (14) aufweist, und mit zwei sich gegenüberliegenden Wellenabschnitten (21, 22), die sich von einer jeweiligen Seitenwand (15, 16) nach außen erstrecken, wobei die Wellenabschnitte (21, 22) relativ zueinander axial ausgerichtet sind und sich durch eine jeweilige Seitenwand (13a, 13b) der zylindrischen Kammer (11) erstrecken, so daß der Rotor (12) sich um eine mittige Achse drehen kann;
eine Vielzahl von verschieblichen Flügeln (48 bis 53), die in dem Maschinengehäuse (10) geführt sind und die sich zwischen der peripheren Oberfläche des Rotors (12) und der Innenwand der zylindrischen Kammer (11) erstrecken, um eine Vielzahl von getrennten expandierenden und kontraktierenden Kammern (40 bis 47) zu definieren;
Mittel zur Bildung eines Einlaßstromweges und eines Auslaßstromweges, die voneinander getrennt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (12) ovalen Querschnitt aufweist,
daß die expandierenden und kontraktierenden Kammern (40 bis 47) als Brennkammern ausgebildet sind,
daß der Rotor (12) den Auslaßstromweg für Abgas aufnimmt, der sich von mindestens einer Auslaßöffnung (30, 31) in der peripheren Oberfläche des Rotors (12) durch den Hauptkörper (13c) des Rotors (12) und durch einen der Wellenabschnitte (21) erstreckt, und
daß der Einlaßstromweg für Einlaßfluid sich durch eine Öffnung (33) in einer der Seitenwände (13a) der zylindrischen Kammer (11) erstreckt, und zwar im Abstand zu den Wellenabschnitten (21, 22) und dann durch den Hauptkörper (13c) des Rotors (12) zu mindestens einer Einlaßöffnung (35, 36) in der Umfangswand (14) des Rotors führt.
ein Maschinengehäuse (10) mit einer zylindrischen Kammer (11) und mit Seitenwänden (13a, 13b),
ein Rotor (12) mit einem Hauptkörper (13c), der zwei sich gegenüberliegende Seitenwände (15, 16) und eine Umfangswand (14) aufweist, und mit zwei sich gegenüberliegenden Wellenabschnitten (21, 22), die sich von einer jeweiligen Seitenwand (15, 16) nach außen erstrecken, wobei die Wellenabschnitte (21, 22) relativ zueinander axial ausgerichtet sind und sich durch eine jeweilige Seitenwand (13a, 13b) der zylindrischen Kammer (11) erstrecken, so daß der Rotor (12) sich um eine mittige Achse drehen kann;
eine Vielzahl von verschieblichen Flügeln (48 bis 53), die in dem Maschinengehäuse (10) geführt sind und die sich zwischen der peripheren Oberfläche des Rotors (12) und der Innenwand der zylindrischen Kammer (11) erstrecken, um eine Vielzahl von getrennten expandierenden und kontraktierenden Kammern (40 bis 47) zu definieren;
Mittel zur Bildung eines Einlaßstromweges und eines Auslaßstromweges, die voneinander getrennt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (12) ovalen Querschnitt aufweist,
daß die expandierenden und kontraktierenden Kammern (40 bis 47) als Brennkammern ausgebildet sind,
daß der Rotor (12) den Auslaßstromweg für Abgas aufnimmt, der sich von mindestens einer Auslaßöffnung (30, 31) in der peripheren Oberfläche des Rotors (12) durch den Hauptkörper (13c) des Rotors (12) und durch einen der Wellenabschnitte (21) erstreckt, und
daß der Einlaßstromweg für Einlaßfluid sich durch eine Öffnung (33) in einer der Seitenwände (13a) der zylindrischen Kammer (11) erstreckt, und zwar im Abstand zu den Wellenabschnitten (21, 22) und dann durch den Hauptkörper (13c) des Rotors (12) zu mindestens einer Einlaßöffnung (35, 36) in der Umfangswand (14) des Rotors führt.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wellenabschnitt (21), durch welchen der Auslaßstromweg führt, im wesentlichen hohl ist, und
daß der andere Wellenabschnitt (22) im wesentlichen massiv ist.
daß der Wellenabschnitt (21), durch welchen der Auslaßstromweg führt, im wesentlichen hohl ist, und
daß der andere Wellenabschnitt (22) im wesentlichen massiv ist.
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Wellenabschnitt
(21) und der massive Wellenabschnitt (22) ein einziges
Teil bilden.
4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens ein
Fluidstromkanal (28, 29) des Auslaßstromweges zwischen
dem hohlen Wellenabschnitt (21) und der Auslaßöffnung
(30, 31) erstreckt.
5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Auslaßstromweg
gabelt, um zwei Fluidstromkanäle (28, 29) und zwei
Auslaßöffnungen (30, 31) zu bilden.
6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der ovale Rotor (12) eine
Ausnehmung (19) enthält, die in wenigstens einer der
gegenüberliegenden Seitenwände (15, 16) des Rotors (12)
ausgebildet ist und die einen Abschnitt des
Einlaßstromweges bildet.
7. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmung (19)
axial durch den Rotor (12) erstreckt, um eine Bohrung zu
definieren.
8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) einen sich
zwischen der Bohrung und der Einlaßöffnung (35, 36)
erstreckenden Kanal enthält, der einen Teil des
Einlaßstromweges bildet.
9. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor zwei
Einlaßstromkanäle zwischen der Bohrung und zwei
Einlaßöffnungen (35, 36) enthält.
10. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (30, 31)
und die Einlaßöffnung (35, 36) relativ zueinander
benachbart beabstandet angeordnet sind, so daß beide
Öffnungen mit einer gemeinsamen Brennkammer (40 bis 47)
kommunizieren können.
11. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (35, 36)
und die Auslaßöffnung (30, 31) zueinander benachbart
beabstandet angeordnet sind, wobei die Öffnungen mit
verschiedenen Brennkammern (40 bis 47) kommunizieren.
12. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (30, 31)
und die Einlaßöffnung (35, 36) zur kleineren Achse des
Rotors (12) benachbart angeordnet sind.
13. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
(55), die mit einer oder mehreren der getrennten
Brennkammern (40 bis 47) kommuniziert.
14. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Kraftzündeinrichtung (56), die
mit einer oder mehreren der getrennten Brennkammern (40
bis 47) kommuniziert.
15. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch sechs bis acht Brennkammern
(40 bis 47).
16. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß jede der Brennkammern (40
bis 47) eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (55) und
eine Zündeinrichtung (56) enthält.
17. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Rotoren (128,
129), wobei sich jeder Rotor (128, 129) innerhalb einer
jeweiligen zylindrischen Kammer (122, 123) dreht und an
eine gemeinsame Welle gekoppelt ist.
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US (1) | US5372107A (de) |
JP (1) | JP2859739B2 (de) |
DE (2) | DE4191140T (de) |
GB (1) | GB2259953B (de) |
WO (1) | WO1991018193A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005026248A1 (de) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Sven Fischer | Rotationskolbenmotor mit variablen Trennelementen und externer Kompression |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3092492B2 (ja) * | 1995-05-19 | 2000-09-25 | トヨタ自動車株式会社 | 動力伝達装置及びその制御方法 |
WO1997049899A1 (es) * | 1996-06-26 | 1997-12-31 | Fidel Leon Martinez | Nuevo modelo de motor rotativo de combustion interna a volumen constante (sistema margarita) |
US6530357B1 (en) * | 1998-11-18 | 2003-03-11 | Viktor Prokoflevich Yaroshenko | Rotary internal combustion engine |
US6244240B1 (en) * | 1999-04-30 | 2001-06-12 | Mallen Research Limited Partnership | Rotary positive-displacement scavenging device for rotary vane pumping machine |
US6526925B1 (en) | 1999-05-19 | 2003-03-04 | Willie A. Green, Jr. | Piston driven rotary engine |
US6978758B2 (en) * | 2003-06-06 | 2005-12-27 | Brent Warren Elmer | High Efficiency rotary piston combustion engine |
US8800286B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-08-12 | Merton W. Pekrul | Rotary engine exhaust apparatus and method of operation therefor |
WO2006133531A1 (fr) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Arkady Ivanovich Tararuk | Moteur rotatif |
HUP0600315A2 (en) * | 2006-04-21 | 2008-03-28 | Janos Bereczk | Rotary piston engine |
US8418672B2 (en) * | 2010-03-04 | 2013-04-16 | James L. Groves | High leverage rotary internal combustion engine |
US10087758B2 (en) | 2013-06-05 | 2018-10-02 | Rotoliptic Technologies Incorporated | Rotary machine |
EP3126637B1 (de) * | 2014-04-02 | 2019-07-31 | Customachinery Inc. | Hcci-drehmaschine mit steuerung der variablen verdichtung |
WO2020051691A1 (en) | 2018-09-11 | 2020-03-19 | Rotoliptic Technologies Incorporated | Helical trochoidal rotary machines with offset |
US11815094B2 (en) | 2020-03-10 | 2023-11-14 | Rotoliptic Technologies Incorporated | Fixed-eccentricity helical trochoidal rotary machines |
RU199412U1 (ru) * | 2020-04-13 | 2020-08-31 | Николай Сергеевич Лапшин | Роторный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания "ролан" |
US11802558B2 (en) | 2020-12-30 | 2023-10-31 | Rotoliptic Technologies Incorporated | Axial load in helical trochoidal rotary machines |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE305990C (de) * | ||||
DE547592C (de) * | 1929-03-02 | 1932-04-08 | Jean Charles Joseph Van Nieuwe | Drehkolben-Brennkraftmaschine |
US2366213A (en) * | 1942-08-28 | 1945-01-02 | William E Hughes | Internal-combustion motor |
US3693600A (en) * | 1970-12-03 | 1972-09-26 | Ata Nutku | Rotary machine with ducted eccentric rotor and sliding stator vane |
US3712274A (en) * | 1972-04-06 | 1973-01-23 | L Craft | Rotary internal combustion engine |
US3883276A (en) * | 1972-10-20 | 1975-05-13 | Volkswagenwerk Ag | Discharge arrangement for the exhaust gas from the work areas of a rotary piston combustion engine |
US3894519A (en) * | 1973-05-31 | 1975-07-15 | George W Moran | Rotary internal combustion engine |
US3960117A (en) * | 1974-07-10 | 1976-06-01 | Kammerer Edwin G | Rotary engine |
WO1986002698A1 (en) * | 1984-11-02 | 1986-05-09 | Aase Jan M | Rotary two-stroke internal combustion engine |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB227885A (en) * | 1923-08-24 | 1925-01-26 | William Alexander Mcnutt | Improvements in rotary compressors |
US1944956A (en) * | 1929-07-25 | 1934-01-30 | Leo B Thomas | Rotary engine and pump |
FR953027A (fr) * | 1947-08-30 | 1949-11-29 | Moteur à explosions à piston rotatif | |
US4239027A (en) * | 1979-07-02 | 1980-12-16 | Lay Joachim E | Rotary internal stage combustion engine |
GB2120727A (en) * | 1982-04-16 | 1983-12-07 | Denco Air Limited | Rotary positive-displacement fluid-machines |
GB2133474B (en) * | 1983-01-18 | 1987-06-17 | Bernard Crawshaw Leggat | A rotary internal-combustion engine |
DE3335742C2 (de) * | 1983-10-01 | 1985-11-14 | Dragan Dipl.-Ing. 8070 Ingolstadt Miličić | Innenachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine |
-
1991
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-
1992
- 1992-11-10 GB GB9223551A patent/GB2259953B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE305990C (de) * | ||||
DE547592C (de) * | 1929-03-02 | 1932-04-08 | Jean Charles Joseph Van Nieuwe | Drehkolben-Brennkraftmaschine |
US2366213A (en) * | 1942-08-28 | 1945-01-02 | William E Hughes | Internal-combustion motor |
US3693600A (en) * | 1970-12-03 | 1972-09-26 | Ata Nutku | Rotary machine with ducted eccentric rotor and sliding stator vane |
US3712274A (en) * | 1972-04-06 | 1973-01-23 | L Craft | Rotary internal combustion engine |
US3883276A (en) * | 1972-10-20 | 1975-05-13 | Volkswagenwerk Ag | Discharge arrangement for the exhaust gas from the work areas of a rotary piston combustion engine |
US3894519A (en) * | 1973-05-31 | 1975-07-15 | George W Moran | Rotary internal combustion engine |
US3960117A (en) * | 1974-07-10 | 1976-06-01 | Kammerer Edwin G | Rotary engine |
WO1986002698A1 (en) * | 1984-11-02 | 1986-05-09 | Aase Jan M | Rotary two-stroke internal combustion engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005026248A1 (de) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Sven Fischer | Rotationskolbenmotor mit variablen Trennelementen und externer Kompression |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2859739B2 (ja) | 1999-02-24 |
DE4191140T (de) | 1993-04-01 |
GB9223551D0 (en) | 1993-01-06 |
GB2259953B (en) | 1994-02-16 |
US5372107A (en) | 1994-12-13 |
GB2259953A (en) | 1993-03-31 |
WO1991018193A1 (en) | 1991-11-28 |
JPH05506906A (ja) | 1993-10-07 |
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