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Rotationskolbenmaschine Es sind Rotationskolbenmaschinen bekannt, die zwei gleichsinnig um feste Achsen rotierende Läufer aufweisen, von denen einer innerhalb des andern angeordnet ist und wobei volumenveränderliche Arbeiträume von der Innenkontur des Aussenläufers und der Aussenkontur des Innenläufers begrenzt werden. Wenn derartige Maschinen als Verbrennungsmotoren betrieben werden, ist eine Kühlung sowohl des Aussen-als auch des Innenläufers erforderlich. Die Kühlung des Innenläufers erfolgt dabei mittels den Läufer durchströmender Kühlflüssigkeit, deren Zu- und Abführung durch die Welle des Innenläufers erfolgt, was keine Schwierigkeiten bereitet, da diese Welle nach aussen geführt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine, die ein feststehendes Gehäuse mit einem , durch Seitenscheiben und einen im Querschnitt mehrbogigen Mantel begrenzten Innenraum aufweist, in welchem ein Läufer umläuft, der auf einem Exzenter gelagert ist und dessen Stirnwände mit Durchbrüchen zur Durchführung der Exzenterwelle versehen sind, wobei ein Getriebe vorgesehen ist, das aus einem am Läufer befestigten Innenzahnrad und einem mit dem Gehäuse feststehenden Aussenzahnrad besteht und ein festes Drehzahlverhältnis zwischen der Exzenterwelle und dem Läufer erzwingt.
Bei derartigen Maschinen bereitet die KUhlung des Läufers erhebliche Schwierigkeiten, da der Läufer eine planetenartig kreisende Bewegung gegenüber dem Gehäuse ausführt und keine Teile besitzt, die sich nach aussen erstrecken und für die direkte Zu-und Abführung von KühlflUssigkeit zum bzw. vom Läufer verwendbar sind. Abgesehen von der Kahlmittelzu-und-Abfuhiung tritt bei Maschinen dieser Art das Problem auf, den Übertritt von Kühlf11lssigkeit in die Arbeitskammem durch die Durchbrüche in den Seitenwänden des Läufers zu verhindern und trotzdem eine ausreichende Schmierung des Lagers des Läufers auf dem Exzenter und des Getriebes zwischen Läufer und Gehäuse zu ermöglichen.
Diese Probleme, die in besonderem Masse bei Verwendung der Maschine als Verbrennungsmotor auftreten, werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Läufer, der in ansich bekannter Weise von Kühlflüssigkeit mit Schmiereigenschaften durchströmte Hohlräume aufweist, an seinen Stirnseiten mitringförmigen Flüssigkeitsdichtungen versehen ist, welche das Läuferlager und das Getriebe sowie die Zu. und Abtlussöffnungen für die Kühlflüssigkeit umschliessen und dass von dem Kühlmittelstrom ein Tei1strom für die Schmierung des Läuferlagers abgezweigt wird.
Die zwischen den Seitenscheiben des Gehäuses und den Stirnseiten des Läufers vorgesehenen Flüssigkeitsdichtungen sind vorzugsweise als dünnwandige, elastisch vorgespannte Ringe ausgebildet, die unter Wirkung des KühlfMssigkeitsdruckes stehen können und durch diesen gegen die Seitenscheiben des Gehäuses gedrückt werden.
Die Zu-und Abführung der Kühlflüssigkeit zum bzw. vom Läufer erfolgt am einfachsten über Ringräume, die innerhalb der genannten ringförmigen Flüssigkeitsdichtung an mindestens einer Stirnseite des Läu-
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ger erfolgen, wobei in letzterem Falle dieses Lager gleichzeitig geschmiert sind.
Eine weitere Möglichkeit der Zuführung bzw. Abführung der Kühlflüssigkeit zum bzw. vom Läufer besteht darin, in der Exzenterwelle und im Exzenter Kanäle oder Auasparungen vorzusehen, die am Umfang des Exzenters enden, so dass die Kühlflüssigkeit durch das auf dem Exzenter angeordnete Läuferlager hindurch in den Läufer gelangen kann. Wenn dieses Lager als Wälzlager ausgebildet ist, ist es zweckmässig, die Anordnung so zu treffen, dass das Lager nur durch einen Flüssigkeitsnebel geschmiert wird und nicht im Ölbad läuft.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Lager aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten Reihen von
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Wälzkörpem besteht und die Kühlmittelzu-oder-Abfühlung durch einen Zwischenraum zwischen benachbarten Reihen erfolgt, so dass nur ein sehr geringer Teil des gesamten Küh1fIüssigkeitsstromeszudemLa- ger gelangen kann.
Das Übertreten von Kühlflüssigkeit in die Arbeitsräume kann auch dadurch verhindert werden, dass im Hohlraum des Läufers eine feststehende Rohrleitung angeordnet wird, die mit ihrem radial äusseren Ende zumindest während eines Teiles einer Umdrehung des Läufers im Hohlraum radial ausserhalb der Durchbrüche in den Stirnwänden des Läufers mündet und mit ihrem radial inneren Ende in axialer Richtung über eine Stirnwand des Läufers und die angrenzende Stirnwand des Gehäuses heraus geführt ist. Wenn die Rohrleitung mit ihrem äusseren Ende in die im Hohlraum des Läufers befindliche Kühlflüssigkeit, die infolge der Zentrifugalwirkung einen Flüssigkeitsring bildet, eintaucht, so wird die Kühlflüssigkeit auf Grund des zentrifugalen Druckes durch die Rohrleitung nach innen zu abgeführt.
Die Rohrleitung begrenzt also den Flüssigkeitsstand im Läufer derart, dass ein Durchtritt von Flüssigkeit durch die Durchbrüche in den Seitenwänden des Läufers und entlang diesen Seitenwänden zu den Arbeitskammern verhindert wird. Sie wirkt gleichzeitig als eine Art Pumpe und verursacht eine Zirkulation der Kühlflüssigkeit durch den Läufer, so dass eine eigene Kühlmittelpumpe entfallen kann. In der praktischen Ausführung dieses Erfindungsgegenstandes ist die Rohrleitung in Form eines Kanals in einer feststehenden, im Hohlraum des Läufers angeordneten Scheibe vorgesehen. Selbstverständlich können auch mehrere Rohrleitungen bzw. Kanäle vorgesehen werden. Zur Begünstigung des Kühlmitte1eintritts können diese Kanäle spiralförmig verlaufen.
Insbesondere, wenn die Maschine als Verbrennungsmotor betrieben wird, ist es erforderlich, den Läufer mit einemDichtsystem auszustatten, das unter anderem aus radial und axial beweglichen Dichtleisten besteht, die in achsparallelen Nuten an den Scheite1kten des Läufers angeordnet sind. Um diese Dichtungen betriebsfähig zu halten, ist es notwendig, die Scheitelkanten, in denen diese Dichtungen angeordnet sind, gut zu kühlen und zu diesem Zweck die Hohlräume im Läufer bis in diese achsenfemen Zonen zu erstrecken.
Wenn bei bestimmten Maschinenbauarbeiten auf Grund konstruktiver Gegebenheiten eine Erstreckung des Kühlflüssigkeitsstromes in diese achsenfernen Zonen nicht möglich ist, so wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, diese Zonen mit dem durch das Kühlsystem erfassten Bereich des Läufers durch mit besonders gut wärmeleitfähigen bzw. wärmetransportierenden Mitteln gefüllte Räume in wärmeleitende Verbindung zu bringen. Auf diese Weise ist es dann möglich, die Wärme von den Randzonen über die Leitmittel, -welche beispielsweise durch Kupferstäbe, Natriumfüllung od. dgl. bekannte Mittel dargestellt werden können, nach innen zu führen und von dort über das Durchflusskühlsystem abzuführen.
Während üblicherweise zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit ein besonderer Ölkühler vorgesehen ist, kann dieser Aufwand erfindungsgemäss dadurch vermieden werden, dass die erwärmte Kühlflüssigkeit nach Austritt aus dem Gehäuse gegen unabhängig gekühlte Flächen der Maschine geführt wird. Hiefür können beispielsweise Maschinendeckel mit Wasserkühlung, Schwung- oder Lüfterräder verwendet werden. Eine
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die unabhängig gekühlten Flächen geschleudert wird.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung im Prinzip dargestellt.. Es zeigen Fig. l eine Kreiskolbenmaschine im Längsschnitt gemäss Linie 1-1 in Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Kreiskolbenmascbine gemäss Linie 2-2 in Fig. l, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Läufer der Kreiskolbenmaschine, Fig. 4 einen Querschnitt durch einen anders ausgeführten Läufer einer Kreiskolbenmaschine, Fig. 5,6 und 7 verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung an einer im Längsschnitt im Prinzip dargestellten Kreiskolbenmaschine, Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Kreiskolbenmaschine mit KfIhlflUssigkeitsrückküb1ung, Fig. 9 eine andere Ausführungsform der Erfindung mit zwei getrennten Kühl-
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mit SchöpfscheibeFig. 11, Fig.
lla einen Querschnitt entlang Linie lla-lla in Fig. 10, Fig. l1b einen Schnitt gemäss Linie llb-llb in Fig. 1Q, Fig. 12 und 13 Einzelheiten der Fig. 10 in verschiedenen Ausführungen und Fig. 14 einen Längsschnitt durch eine Kreiskolbenmaschine mit geteiltem Exzenterlager.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 besteht die Maschine aus einem Gehäuse, das sich aus den Seitenscheiben 1, 2 und dem dazwischen angeordneten Mantel 3 zusammensetzt. Das Gehäuse umschliesst Arbeitsräume 4. In dem Gehäuse ist eine Exzenterwelle 5 bei 21 und 22 gelagert, auf deren Exzenter 6 ein Läufer 7 bei 14 drehbar angeordnet ist. Mit der Seitenscheibe 2 ist ein aussen verzahntes Rad 8 fest verbunden, in welches ein mit dem Läufer 7 fest verbundener'innenverzahnter Zahnkranz 9 eingreift.
Dieses Getriebe 8,9 erzwingt ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen Exzenterwelle 5 und Läufer 7,
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das imAusfilhrungsbeispie13 : 1 beträgt. Der Läufer 7 vollftlbrt bei seiner Drehung auf dem Exzenter 6 der sich ebenfalls drehenden Welle 5 eine planetenförmig kreisende Bewegung gegenüber dem Gehäuse. Auf der Welle 5 sind Ausgleichsgewichte 10 angeordnet.
Zur Kühlung des Läufers 7 ist ein Flüssigkeitskreislauf vorgesehen. Dabei strömt die KÜhlflüssigkeit durch eine Bohrung 11 in der Seitenscheibe 1 des Gehäuses zu einem Ringraum 12 und von da aus über eine Bohrung 13 zu der Lagerstelle 14 des Läufers 7 auf dem Exzenter 6. Von da aus strömt die Kühlflüssigkeit durch Bohrungen 15 im Läufer 7 und wird von der Lagerstelle 14 durchBohrungen 17,18 in der Exzenterwelle 5 abgeführt. Von der Bohrung 18 gelangt die Kühlflüssigkeit in einen Raum 19 und von da aus über den Absauganseblu. ss SO in einen nicht dargestellten Ölkühler. Der nötige Druck wird durch eine nicht dargestellte Pumpe erzeugt. In den Raum 19 kann auch der Anteil der Kühlflüssigkeit gelangen, der an dem äusseren Stimende der Lagerbüchse 21 austritt.
Ebenso wird das aus der Lagerstelle 22 nach aussen austretendeLeckölindemRaum23gesammeltundüberdieAbsaugöffnung24derPumpeunddemÖlkühlerzugeführt.
Die Stirnwände des Läufers 7 sind, wie ersichtlich, mit Durchbrüchen zur Durchführung der Exzenterwelle versehen. Um zu vermeiden, dass Kühlflüssigkeit durch diese Durchbrüche austreten und entlang den Stirnseiten des Läufers in die Arbeitsräume 4 gelangen kann, sind ringförmige Flüssigkeitsdichtungen 32 an den Stirnseiten des Läufers vorgesehen, die federnd vorgespannt sind und durch den Kühlflüssigkeitsdruck an die angrenzende Seitenwand des Gehäuses gedrückt werden. Die Flüssigkeitsdichtungen 32 umschliessen das Lager 14 des Läufers 7 auf dem Exzenter 6, das Getriebe 8,9 und die Zu- und Ablauföffnungen für die Kühlflüssigkeit.
Die Zirkulation der Kühlflüssigkeit kann durch die auftretenden Fliehkräfte unterstützt werden, wenn die Ausflussöffnungin ansieh bekannterWeise aufeinen grösseren Radius gelegt wird als die Einströmöffnung la dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch der Läufer 7 von Kühlflüssigkeit durchströmt. Unter bestimmten Voraussetzungen kann auf diese Durchströmung des Läufers verzichtet werden, besonders wenn die in Fig. 2 dargestellten achsenfemen Zonen 25 einen relativ geringen Abstand von dem Umfang des Umlaufzapfens 6 besitzen. Dabei kommen die Kanäle 15 in Fortfall und die Kühlflüssigkeit strömt unmittelbar von dem Kanal 13 über das Lager 14 zu dem Kanal 17.
Ferner können an Stelle der Bohrung 13 zum Transport des Kühlmittels an die Stirnseite des Läufers axiale Nuten in der entlasteten Zone des Lagers 22 dienen. Dabei tritt die Kühlflüssigkeit dann in einen Ringraum 31 und von dort aus wiederum zu der Lagestelle 14. Der Ringraum 31 ist gegenüber den Arbeitsräumen 4 durch die Dichtungen 32 abgedichtet.
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2elemente 26 zu erreichen, können nach dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 in der Nähe dieser Zonen Hohlräume 27 angeordnet werden, die über Kanäle 28 mit der Lagerfläche 14 des Exzenters 6 in Verbindung stehen.
Da es bei Läuferformen mit extrem vom Exzenter 6 entfernten Kantenzonen und dadurch bedingtem re- lativ geringem Querschnitt des Läufers schwierig Ist, Kühlflüssigkeitsbohrungen ausreichenden Durchmessers unterzubringen, können, wie aus Fig. 4 ersichtlich, Hohlräume 29 im Läufer 7 vorgesehen werden, die sich an die Querschnittikontur des Läufers annähern und sich von den achsenfernen Zonen 25 bis in die Nähe der Lagerfläche 14 des Exzenters 6 erstrecken. Diese Räume sind mit gut wärmeleitenden bzw. -transportierenden Medien, beispielsweise Natrium, gefüllt. Statt dessen können auch Kupferstäbe an diesen Stellen angeordnet sein.
Bei dieser Konstruktion ist zwischen dem Läufer 7 und dem Exzenter 6 ein Ringraum 30 vorgesehen, der von Kühlflüssigkeit durchströmt wird und die von der Natriumfüllung an die innere Randzone des Läufers gebrachte Wärme abführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 erfolgt der Zu- und Ablauf der Kühlflüssigkeit nicht durch die Exzenterwelle, sondern durch die Seitenscheibe 1 des Gehäuses, wozu Kanäle 33 vorgesehen sind, durch die die KühlflUssigkeit in einen Ringraum 34 zwischen der Seitenscheibe 1 und der Stirnseite des Exzenters 6 und des Läufers 7 eintritt. Dieser Ringraum 34 ist wiederum durch die Dichtung 32 gegenüber dem Arbeitsraum 4 abgedichtet. Die Kühlflüssigkeit durchströmt den Exzenter durch die Kanäle 35,36 und den Läufer durch die Kanäle 37, und wird durch Kanäle 38 in der Seitenscheibe 2 des Gehäuses abgeführt.
Gleichzeitig tritt selbstverständlich eine Schmierung der Lagerfläche 14 des Läufers 7 auf dem Exzenter 6, sowie der Lagerstellen 21,22 der Kurbelwelle 5 ein.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 unterscheidet sich von demjenigen gemäss Fig. 5 lediglich dadurch, dass der Ringraum 34 in der Stirnseite des Exzenters 6 angeordnet ist.
Ebenso ist eine Anordnung der Ringräume in den Stirnseiten des Läufers 7 möglich, wie in Fig. 7 dar-
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art ist die Rückfuhrungsleitung der Kühlflüssigkeit mit 38 bezeichnet. In der linken Hälfte der Fig. 8 ist der Kanal 38 mit einem Kanal 39 in einer Schwungscheibe 40 auf der Welle 5 verbunden. Die rückgeführte KiIh1f1i1ssigkeitwird bei 40a durch die Zentrifugalkraft ausgeschleudert und trifft auf eine Wand 41 des Gehäuses, die einen Hohlraum 42 aufweist, der von einem unabhängigen Kühlkreislauf durchströmt wird. Der Ablauf der rückgeküh1ten Kühlflüssigkeit erfolgt bei 43.
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verbunden, die ebenfalls mit der Welle 5 umläuft und mit Lüfterflügeln 46 versehen ist.
Bei dem Durchströmen der durch die erzeugteLnftströmung gekühlten Schwangscheibe 45 wird die erwärmte Ktihlflilssig-
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47 ineinerDurchflusskühlung versehen, wobei die Zuleitung der Kühlflüssigkeit bei 72 durch die Seitenscheibe 2 hindurch in einen Ringraum 73 des Läufers 7 und von da aus durch die Bohrungen 74 zu einem weiteren Ringraum 75 und durch die Auslassbohrung 76 strömt.
Zur zusätzlichen Abführung der von dem Läufer 7 aufgenommenen Wärme ist der Exzenter 6 mit einer separaten Durchflusskühlung ausgestattet, wobei das Kühlmittel dieses Kreislaufs durch ein in die Welle 5 eingesetztes Rohr 77 in die zentrische Bohrung 78 eintritt und von da aus in die Kanäle 79 in dem Exzenter 6 und durch eine Vielzahl nahe der Peripherie des Exzenters 6 angeordneter Kanäle 80 strömt, wodurch die Lagerfläche 14 intensiv gekühlt wird. Die Ableitung der Kühlflüssigkeit erfolgt durch Bohrungen 81 und den Ringraum 82 zwischen dem Rohr 77 und der Welle 5.
In Fig. 10-13 ist eine Rotationskolbenmaschine gezeigt, bei welcher Massnahmen zur Begrenzung des Flüssigkeitsstandes im Hohlraum des Läufers vorgesehen sind.
Der wiederum mit 7 bezeichnete Läufer ist mit einem Hohlraum 85 versehen, dem Kühlflüssigkeit durch eine zentrische Bohrung 86 in der Exzenterwelle 5 über einen radial zum Umfang des Exzenters 6 sich erstreckenden Kanal 87 und über das Exzenterlager 88 zugeführt wird. Zur Abführung der Kühlflüssigkeit aus dem Läufer und zur Erzielung einer Zirkulation ohne Zuhilfenahme einer Pumpe ist in dem Hohlraum 85 des Läufers 7 eine feststehende Scheibe 89 angeordnet, die sich in einem Rohrstück 90 fortsetzt, welches mit der Seitenwand 2 des Gehäuses fest verbunden ist. Die Scheibe 89 ist mit radial gerichteten Kanälen 91 (Fig. 1la) versehen, die am Umfang der Scheibe in den Hohlraum 85 münden und sich durch das Rohrstück 90 fortsetzen.
Wenn der Flüssigkeitsstand im Hohlraum 85 des Läufers 7 einen solchen Wert erreicht hat, dass die Mündungen der Kanäle 91 in den Kühlflüssigkeitsring eintauchen, so wird die Kühlflüssigkeit auf Grund des zentrifugalen Druckes durch die Kanäle 91 nach innen gefördert und über den Ringraum 92 in der Seitenwand 2 des Gehäuses, die Bohrung 93, den Raum 94 und den Ausflusskanal 95 nach aussen abgeführt.
Wie ersichtlich, bedeckt die Scheibe 89 den Durchbruch 96 in der rechten Seitepwand des Läufers 7 in jeder Stellung des Läufers und münden die Kanäle 91 an einer Stelle im Hohlraum 85, die bei der Relativbewegung zwischen Läufer und Gehäuse stets radial ausserhalb des Durchbruches 96, des Exzenterlagers 88 und des Getriebes 8,9 liegt. Da, wie erwähnt, die Kanäle 91 ein Anwachsen des Flüssigkeitsrin- ges nach innen über die Mündungen dieser Kanäle verhindern, wird durch die Scheibe 89 gleichzeitig ein Übertreten von Kühlflüssigkeit durch die Durchbrüche 96,97 und entlang den Seitenflächen des Läufers 7 zu den Arbeitsräumen weitgehend verhindert und ausserdem vermieden, dass das Wälzlager 88 im Ölbad läuft und dass Quetschverluste im Getriebe 8,9 auftreten.
Fig. 12 zeigt eine Ausführung, bei der die Nabe 90 der Scheibe 89 gleichzeitig die Aussenverzahnung 8' trägt, die mitdeminnenverzahnten, am Läufer 7 befestigten Rad 9 in Eingriff ist. Dies ergibt eine bauliche Vereinfachung der Maschine.
In Fig. 13 ist ein Schöpfscheibe 89'im Schnitt dargestellt, bei welcher die Kanäle 91'spiralförmig verlaufen. Bei Drehung des Läufers in Pfeilrichtung wird die Kühlflüssigkeit, die ja mit dem Läufer umläuft, beim Eintauchen der Scheibe in die Flüssigkeit rascher abgeführt. Die Scheibe 89'wird aus zwei
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und der andere Teil diese Nuten abdeckt und damit zu geschlossenen Kanälen vervollständigt.
In Fig. 14 ist wiederum die Exzenterwelle mit 5, der Exzenter mit 6 und der Läufer mit 7 bezeichnet. Die Zuführung der Kühlflüssigkeit zum Läufer erfolgt durch eine konzentrische Bohrung 98 in der Ex-
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zenterwelle 5 und setzt sich ih einem radial gerichteten Kanal 99 fort, der am Umfang des Exzenters 6 mündet. Du Lager des Läufers 7 auf dem Exzenter 6 besteht aus zwei Reihen 100 und 101 von Wälzkörpem, die in einem Käfig 102 gehalten sind. Dieser Käfig ist in der Mitte geteilt und weist eine Lücke 103 auf, durch welche die KUh1f1üssigkeit vom Kanal 99 in die im Läufer 7 angeordneten Kanäle 104 strömen kann. Durcr diese Massnahme wird vermieden, dass das Exzenterlager 100,101 im Ölbad läuft. Dieses Lager wird vielmehr nur von einem sehr geringen Teilstrom geschmiert.
Die Rückführung der'Kühlflüssigkeit aus dem Läufer 7 erfolgt durch die Ringräume 105, die durch die Flüssigkeitsdichtungen 106 gegen- über den Arbeitsräumen der Maschine abgedichtet sind, und von dort aus durch die Kammern 107 in den Seitenscheiben 1 und 2 des Gehäuses und die Abflussbohrungen 108.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rotationskolbenmaschine bestehend aus einem feststehenden Gehäuse mit einem durch Seitenscheiben und einem im Querschnitt mehrbogigen Mantel begrenzten Innenraum, in. welchem ein Läufer umläuft, der auf einem Exzenter gelagert ist und dessen Stirnwände mit Durchbrüchen zur Durchführung der Exzenterwelle versehen sind, wobei ein Getriebe vorgesehen ist, das aus einem am Läufer befestigten Innenzahn- rad und einem mit dem Gehäuse feststehenden Aussenzahnrad besteht und ein festes Drehzahlverhältnis zwischen der Exzenterwelle und dem Läufer ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (7), der in an sich
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gers (14, 88, 100, 101) abgezweigt ist.
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Rotary piston machine Rotary piston machines are known which have two rotors rotating in the same direction about fixed axes, one of which is arranged inside the other and with variable-volume working spaces being delimited by the inner contour of the outer rotor and the outer contour of the inner rotor. If machines of this type are operated as internal combustion engines, both the outer and the inner rotor must be cooled. The internal rotor is cooled by means of cooling liquid flowing through the rotor, the supply and discharge of which takes place through the shaft of the internal rotor, which does not cause any difficulties, since this shaft can be guided to the outside.
The subject of the invention is a rotary piston machine which has a stationary housing with an interior space delimited by side disks and a jacket with a multi-arched cross section, in which a rotor rotates which is mounted on an eccentric and whose end walls are provided with openings for the passage of the eccentric shaft, wherein a gear is provided which consists of an internal gear attached to the rotor and an external gear fixed to the housing and enforces a fixed speed ratio between the eccentric shaft and the rotor.
In machines of this type, cooling the rotor causes considerable difficulties, since the rotor executes a planetary circular movement with respect to the housing and has no parts that extend outwards and can be used for the direct supply and discharge of cooling fluid to and from the rotor. Apart from the supply and removal of coolant, the problem arises in machines of this type of preventing the transfer of cooling liquid into the working chambers through the openings in the side walls of the rotor and still ensuring sufficient lubrication of the rotor's bearing on the eccentric and the gear between Allow runner and housing.
These problems, which occur in particular when the machine is used as an internal combustion engine, are solved according to the invention in that the rotor, which has cavities through which cooling liquid with lubricating properties flows in a manner known per se, is provided on its end faces with annular liquid seals, which the rotor bearing and the Transmission as well as the zu. and enclose drainage openings for the cooling liquid and that a partial flow for the lubrication of the rotor bearing is branched off from the coolant flow.
The liquid seals provided between the side plates of the housing and the end faces of the rotor are preferably designed as thin-walled, elastically pretensioned rings that can be under the action of the cooling fluid pressure and are pressed against the side plates of the housing by it.
The easiest way to supply and remove the cooling liquid to and from the rotor is via annular spaces that are located within the said annular liquid seal on at least one end face of the rotor.
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ger take place, in the latter case these bearings are lubricated at the same time.
Another way of supplying or discharging the cooling liquid to or from the rotor is to provide channels or recesses in the eccentric shaft and in the eccentric, which end at the circumference of the eccentric so that the cooling liquid through the rotor bearing arranged on the eccentric into the Runner can get. If this bearing is designed as a roller bearing, it is expedient to make the arrangement so that the bearing is only lubricated by a liquid mist and does not run in an oil bath.
This can be achieved in that the bearing consists of at least two rows of
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Rolling bodies and the coolant supply or sensing takes place through an interspace between adjacent rows, so that only a very small part of the total flow of coolant can reach the store.
The passage of coolant into the working spaces can also be prevented by arranging a stationary pipeline in the cavity of the rotor, the radially outer end of which opens with its radially outer end in the cavity radially outside the openings in the end walls of the rotor, at least during part of a rotation of the rotor and is guided out with its radially inner end in the axial direction over an end wall of the rotor and the adjoining end wall of the housing. When the outer end of the pipeline is immersed in the cooling liquid in the cavity of the rotor, which forms a liquid ring due to the centrifugal effect, the cooling liquid is discharged inwards through the pipeline due to the centrifugal pressure.
The pipeline thus limits the liquid level in the rotor in such a way that the passage of liquid through the openings in the side walls of the rotor and along these side walls to the working chambers is prevented. At the same time, it acts as a type of pump and causes the cooling liquid to circulate through the rotor, so that there is no need for a separate coolant pump. In the practical implementation of this subject matter of the invention, the pipeline is provided in the form of a channel in a stationary disc arranged in the cavity of the rotor. Of course, several pipelines or channels can also be provided. To facilitate the entry of the coolant, these channels can run in a spiral.
In particular, if the machine is operated as an internal combustion engine, it is necessary to equip the rotor with a sealing system which, among other things, consists of radially and axially movable sealing strips which are arranged in axially parallel grooves on the sides of the rotor. In order to keep these seals operational, it is necessary to cool the apex edges in which these seals are arranged well and, for this purpose, to extend the cavities in the rotor as far as these off-axis zones.
If in certain mechanical engineering work, due to structural conditions, an extension of the coolant flow into these off-axis zones is not possible, it is proposed according to the invention that these zones be thermally conductive with the area of the rotor covered by the cooling system through spaces filled with particularly good heat-conducting or heat-transporting means bring to. In this way, it is then possible to lead the heat from the edge zones to the inside via the conducting means, which can be represented, for example, by copper rods, sodium filling or the like known means, and from there to dissipate it via the flow-through cooling system.
While a special oil cooler is usually provided for recooling the cooling liquid, this expense can be avoided according to the invention in that the heated cooling liquid is guided against independently cooled surfaces of the machine after it has emerged from the housing. Machine covers with water cooling, flywheels or fan wheels, for example, can be used for this. A
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the independently cooled surfaces is spun.
In the drawing, some exemplary embodiments of the invention are shown in principle. FIG. 1 shows a rotary piston machine in longitudinal section along line 1-1 in FIG. 2, FIG. 2 shows a cross section through a rotary piston machine along line 2-2 in FIG. 3 shows a cross section through the rotor of the rotary piston machine, FIG. 4 shows a cross section through a differently designed rotor of a rotary piston machine, FIGS. 5, 6 and 7 different possible embodiments of the invention on a rotary piston machine shown in principle in longitudinal section, FIG. 8 shows a longitudinal section through a rotary piston machine with cooling fluid return, FIG. 9 shows another embodiment of the invention with two separate cooling
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with scooping disc 11, Fig.
11a shows a cross-section along line 11a-11a in FIG. 10, FIG. 11b shows a section according to line 11b-11b in FIG. 1Q, FIGS. 12 and 13 details of FIG. 10 in various designs and FIG. 14 shows a longitudinal section through a rotary piston machine with split eccentric bearing.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the machine consists of a housing which is composed of the side panes 1, 2 and the jacket 3 arranged in between. The housing encloses working spaces 4. An eccentric shaft 5 is mounted in the housing at 21 and 22, on whose eccentric 6 a rotor 7 is rotatably arranged at 14. An externally toothed wheel 8 is firmly connected to the side window 2, in which an internally toothed ring gear 9 which is permanently connected to the rotor 7 engages.
This gear 8,9 enforces a certain speed ratio between eccentric shaft 5 and rotor 7,
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which in the execution example is 13: 1. When it rotates on the eccentric 6 of the shaft 5, which is also rotating, the rotor 7 completes a planetary circular movement with respect to the housing. Balance weights 10 are arranged on the shaft 5.
A liquid circuit is provided for cooling the rotor 7. The cooling liquid flows through a bore 11 in the side panel 1 of the housing to an annular space 12 and from there via a bore 13 to the bearing 14 of the rotor 7 on the eccentric 6. From there, the cooling liquid flows through bores 15 in the rotor 7 and is carried away from the bearing point 14 through bores 17, 18 in the eccentric shaft 5. The cooling liquid passes from the bore 18 into a space 19 and from there via the suction port. ss SO in an oil cooler, not shown. The necessary pressure is generated by a pump, not shown. The portion of the cooling liquid that emerges at the outer end of the bearing bushing 21 can also enter the space 19.
Likewise, the oil leaking to the outside from the storage point 22 is collected in the space 23 and fed via the suction opening 24 to the pump and the oil cooler.
The end walls of the rotor 7 are, as can be seen, provided with openings for the implementation of the eccentric shaft. In order to prevent cooling liquid from escaping through these openings and entering the working spaces 4 along the front sides of the rotor, annular liquid seals 32 are provided on the front sides of the rotor, which are resiliently preloaded and are pressed against the adjacent side wall of the housing by the cooling liquid pressure . The liquid seals 32 enclose the bearing 14 of the rotor 7 on the eccentric 6, the gear 8, 9 and the inlet and outlet openings for the cooling liquid.
The circulation of the cooling liquid can be supported by the centrifugal forces which occur if the outflow opening is placed in a known manner on a larger radius than the inflow opening 1a in the illustrated embodiment, the rotor 7 is also flowed through by cooling liquid. Under certain conditions, this flow through the rotor can be dispensed with, particularly if the zones 25 remote from the axis shown in FIG. 2 are at a relatively small distance from the circumference of the rotating journal 6. The channels 15 are no longer used and the cooling liquid flows directly from the channel 13 via the bearing 14 to the channel 17.
Furthermore, instead of the bore 13, axial grooves in the relieved zone of the bearing 22 can be used to transport the coolant to the end face of the rotor. The cooling liquid then enters an annular space 31 and from there in turn to the location 14. The annular space 31 is sealed off from the working spaces 4 by the seals 32.
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To achieve 2 elements 26, according to the embodiment according to FIG. 3, cavities 27 can be arranged in the vicinity of these zones, which are connected to the bearing surface 14 of the eccentric 6 via channels 28.
Since it is difficult in rotor shapes with edge zones that are extremely remote from the eccentric 6 and the resulting relatively small cross section of the rotor to accommodate cooling fluid bores of sufficient diameter, cavities 29 can be provided in the rotor 7, as can be seen from FIG Approach the cross-sectional contour of the rotor and extend from the off-axis zones 25 to the vicinity of the bearing surface 14 of the eccentric 6. These spaces are filled with media that conduct or transport heat well, such as sodium. Instead, copper rods can also be arranged at these points.
In this construction, an annular space 30 is provided between the rotor 7 and the eccentric 6, through which the cooling liquid flows and dissipates the heat brought by the sodium filling to the inner edge zone of the rotor.
In the embodiment according to FIG. 5, the inflow and outflow of the cooling liquid does not take place through the eccentric shaft, but through the side plate 1 of the housing, for which channels 33 are provided through which the cooling liquid enters an annular space 34 between the side plate 1 and the face of the Eccentric 6 and the rotor 7 occurs. This annular space 34 is in turn sealed off from the working space 4 by the seal 32. The cooling liquid flows through the eccentric through the channels 35, 36 and the rotor through the channels 37, and is discharged through channels 38 in the side window 2 of the housing.
At the same time, of course, the bearing surface 14 of the rotor 7 on the eccentric 6 and the bearing points 21, 22 of the crankshaft 5 are lubricated.
The exemplary embodiment according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 5 only in that the annular space 34 is arranged in the end face of the eccentric 6.
An arrangement of the annular spaces in the end faces of the rotor 7 is also possible, as shown in FIG.
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art, the return line for the cooling liquid is designated by 38. In the left half of FIG. 8, the channel 38 is connected to a channel 39 in a flywheel 40 on the shaft 5. The recirculated coolant liquid is ejected at 40a by the centrifugal force and hits a wall 41 of the housing, which has a cavity 42 through which an independent cooling circuit flows. The re-cooled coolant drains off at 43.
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connected, which also rotates with the shaft 5 and is provided with fan blades 46.
When flowing through the swung disk 45 cooled by the generated air flow, the heated cooling liquid is
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47 provided in a flow-through cooling, the supply line of the cooling liquid flowing at 72 through the side window 2 into an annular space 73 of the rotor 7 and from there through the bores 74 to a further annular space 75 and through the outlet bore 76.
For additional dissipation of the heat absorbed by the rotor 7, the eccentric 6 is equipped with a separate flow-through cooling system, the coolant of this circuit entering the central bore 78 through a tube 77 inserted into the shaft 5 and from there into the channels 79 in the Eccentric 6 and through a plurality of channels 80 arranged close to the periphery of the eccentric 6 flows, whereby the bearing surface 14 is intensively cooled. The cooling liquid is drained off through bores 81 and the annular space 82 between the tube 77 and the shaft 5.
In Fig. 10-13 a rotary piston machine is shown in which measures are provided to limit the liquid level in the cavity of the rotor.
The rotor, again denoted by 7, is provided with a cavity 85 to which cooling liquid is fed through a central bore 86 in the eccentric shaft 5 via a channel 87 extending radially to the circumference of the eccentric 6 and via the eccentric bearing 88. To remove the cooling liquid from the rotor and to achieve circulation without the aid of a pump, a stationary disk 89 is arranged in the cavity 85 of the rotor 7, which continues in a pipe section 90 which is firmly connected to the side wall 2 of the housing. The disk 89 is provided with radially directed channels 91 (FIG. 1 a) which open into the cavity 85 on the circumference of the disk and continue through the pipe section 90.
When the liquid level in the cavity 85 of the rotor 7 has reached such a value that the mouths of the channels 91 dip into the cooling liquid ring, the cooling liquid is conveyed inward through the channels 91 due to the centrifugal pressure and via the annular space 92 in the side wall 2 of the housing, the bore 93, the space 94 and the outflow channel 95 discharged to the outside.
As can be seen, the disk 89 covers the opening 96 in the right side wall of the rotor 7 in every position of the rotor and the channels 91 open at a point in the cavity 85 which, during the relative movement between the rotor and the housing, is always radially outside the opening 96, des Eccentric bearing 88 and the gear 8.9 is located. Since, as mentioned, the channels 91 prevent the liquid ring from growing inwards via the mouths of these channels, the disk 89 simultaneously largely prevents cooling liquid from flowing through the openings 96, 97 and along the side surfaces of the rotor 7 to the working spaces prevents and also avoids that the roller bearing 88 runs in the oil bath and that crushing losses occur in the gear 8, 9.
12 shows an embodiment in which the hub 90 of the disk 89 at the same time carries the external toothing 8 'which is in engagement with the internally toothed wheel 9 attached to the rotor 7. This results in a structural simplification of the machine.
13 shows a section of a scoop disc 89 ′ in which the channels 91 ′ run in a spiral. When the rotor is rotated in the direction of the arrow, the cooling liquid, which circulates with the rotor, is removed more quickly when the disc is immersed in the liquid. The disk 89 'is made up of two
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and the other part covers these grooves and thus completes them to form closed channels.
In FIG. 14, the eccentric shaft is again denoted by 5, the eccentric by 6 and the rotor by 7. The cooling liquid is supplied to the rotor through a concentric bore 98 in the Ex-
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zenterwelle 5 and continues ih a radially directed channel 99 which opens on the circumference of the eccentric 6. The bearing of the rotor 7 on the eccentric 6 consists of two rows 100 and 101 of rolling elements which are held in a cage 102. This cage is divided in the middle and has a gap 103 through which the coolant can flow from the channel 99 into the channels 104 arranged in the rotor 7. This measure prevents the eccentric bearing 100, 101 from running in the oil bath. Rather, this bearing is only lubricated by a very small partial flow.
The cooling liquid is returned from the rotor 7 through the annular spaces 105, which are sealed off from the working spaces of the machine by the liquid seals 106, and from there through the chambers 107 in the side panels 1 and 2 of the housing and the drain holes 108 .
PATENT CLAIMS:
1. Rotary piston machine consisting of a stationary housing with an interior space delimited by side panels and a jacket with a multi-arched cross-section, in which a rotor rotates which is mounted on an eccentric and whose end walls are provided with openings for the passage of the eccentric shaft, a gear being provided which consists of an internal gear attached to the rotor and an external gear fixed to the housing and results in a fixed speed ratio between the eccentric shaft and the rotor, characterized in that the rotor (7), which in itself
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gers (14, 88, 100, 101) is branched off.