DE1241187B

DE1241187B - Drehkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1241187B
Application number: DEJ14220A
Authority: DE
Inventors: Roger-Paul Congard
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1957-01-12
Filing date: 1958-01-08
Publication date: 1967-05-24
Also published as: NL223951A; FR1224014A; US2908257A; CH390614A; NL103336C; BE563882A; GB826095A

Description

DEUTSCHES WtwGsss· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 46 a5 - 3

Nummer: 1241187

Aktenzeichen: J 142201 a/46 a5

Anmeldetag: 8. Januar 1958

Auslegetag: 24. Mai 1967

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenbrennkraftmaschine mit einem Umschließungskörper, der eine innere Mantelfläche in Form mehrerer gleichachsig verlaufender, sich überschneidender Kreiszylinder aufweist. Es ist eine Drehkolbenbrennkraftmaschine bekanntgeworden, weiche einen Umschließungskörper besitzt, der eine innere Mantelfläche in der Form mehrerer gleichachsig verlaufender, sich überschneidender Kreiszylinder aufweist, wobei in dem Kreiszylinder ein Drehkolben mit einer Anzahl zahnartiger Vorsprünge umläuft und wobei mindestens ein koaxial gedrehter Verbrennungsläufer in dem Umschließungskörper angeordnet ist, der Aussparungen zur Aufnahme der zahnartigen Vorsprünge aufweist und eine besondere Verbrennungskammer mit jeder der Aussparungen vorgesehen ist, sowie mindestens ein Abdichtläufer mit gleichen Aussparungen in dem Umschließungskörper läuft.

Eine solche Drehkolbenbrennkraftmaschine hat den Nachteil, daß die Kompressions- und Expansionskräfte von den Achsen des Verbrennungsläufers aufgenommen werden, wodurch die Maschine vibrieren kann. Die Zündung wird stets in dem gleichen Teil des Umschließungskörpers vorgenommen, woraus sich ungleiche Ausdehnungen der verschiedenen Teile der inneren Wand des Umschließungskörpers für den Verbrennungsläufer ergeben. Auch ist nur eine unvollständige Spülung der Verbrennungskammern erreichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden. Die Drehkolbenbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichachsig drehende Drehkolben, bestehend aus je einer Kolbennabe und mehreren zahnartigen Vorsprüngen, vorgesehen sind und daß zwischen diesen beiden Drehkolben ein gleichachsig drehender Verbrennungsläufer vorgesehen ist, der Aussparungen zur Aufnahme der zahnartigen Vorsprünge der Drehkolben aufweist und dessen äußere Mantelfläche mit den äußeren Mantelflächen der Drehkolben in ständig dichtender Berührung steht.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind zwei Aussparungen des Verbrennungsläufers durch eine Verbrennungskammer verbunden. Hierdurch wird die Verbrennungskammer vollständig gespült.

Von diesen beiden durch die Verbrennungskammer verbundenen Aussparungen kann die eine, während einer kurzen Zeitspanne der Kolbendrehung, mit dem Auslaß und die andere mit dem Ringraum zwischen den zahnartigen Vorsprüngen und dem Umschließungskörper in Verbindung stehen.

Drehkolbenbrennkraftmaschine

Anmelder:

Institut Frangais du Petrole des Carburants
et Lubrifiants, Paris

Vertreter:

Dr. E. Sturm, Patentanwalt,
München 23, Leopoldstr. 20

Als Erfinder benannt:

Roger-Paul Congard, Sevres (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 12. Januar 1957 (729 420)

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung sind eine gerade Anzahl von Aussparungen im Verbrennungsläufer vorgesehen, wobei je zwei gegenüberliegende Aussparungen durch je eine Verbrennungskammer miteinander verbunden sind.

In einer solchen Ausführungsform können zweckmäßig in dem Umschließungskörper des Verbrennungsläufers zwei gegenüberliegende Öffnungen vorgesehen sein, von denen eine mit außerhalb komprimierten Gasen beschickt ist, derart, daß die Verbrennungskammer gespült wird, wenn eine freie Verbindung zwischen den beiden Öffnungen besteht.

Gemäß dem Vorschlag der Erfindung wird eine Drehkolbenbrennkraftmaschine geschaffen, die sicher mit hohen Umlaufgeschwindigkeiten läuft und dabei in allen bewegten Teilen und in den Kompressionsund Expansionskräften vollständig ausgeglichen ist. Es werden Schwingungen während des Betriebes der Maschine vermieden. Der Ausgleich in den bewegten Teilen ergibt sich durch einen Ausgleich der Ausdehnungen, denen die verschiedenen Teile der inneren Mantelfläche des Umschließungskörpers des Verbrennungsläufers unterworfen ist, und zwar infolge der Tatsache, daß die sich gegenüberliegenden Teile des Umschließungskörpers den heißen verbrannten Gasen gleichmäßig ausgesetzt sind.

Weitere Vorteile der Drehkolbenbrennkraftmaschinen nach der Erfindung gegenüber den bisher bekannten Drehkolbenbrennkraftmaschinen sind:

1. große Einfachheit der Herstellung und der Arbeitsweise;

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2. bessere Kühlmöglichkeiten und daher nur geringere Ausdehnung des Verbrennungsläufers, so daß das Spiel zwischen den Drehkolben und Läufern beim Bau sehr gering gehalten werden kann und infolgedessen auch die Gasverluste sehr gering sind;

3. die Möglichkeit das Kompressionsverhältnis nach Wunsch festzusetzen, indem die Größe der Verbrennungskammer des Verbrennungsläufers geändert wird;

4. hinreichender Expansionsraum;

5. große Leistung;

6. sehr wirksame Spülung der verbrannten Gase, insbesondere aus der Verbrennungskammer, die von den Gasen von einer Seite zur anderen durchströmt wird.

7. die Möglichkeit des Arbeitens unter großer Geschwindigkeit, die durch die unmittelbare Zuführung der Gase zur Verbrennungskammer und durch ihre ebenfalls unmittelbare Expansion unter ungefährer Beibehaltung der Strömungsrichtung und ohne bemerkbare Verzögerungen, die sich im Falle von Änderungen der Strömungsrichtung des Gases im Laufe der Kompression oder der Expansion ergeben und die eine gewisse schichtweise Verzögerung der Gasströmung an den Wänden zur Ursache haben;

8. die Ausnutzung der Expansionskräfte erfolgt mit sehr hohem Wirkungsgrad, weil die motorische Kraft der sich entspannenden Gase, sobald der obere Totpunkt überschritten ist, stets gegen die gleiche Seite jedes zahnartigen Vorsprunges wirkt;

9. Arbeiten der Maschine ohne Ventile und praktisch ohne Schmierung.

Die Arbeitsweise der Drehkolbenbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die ein einfaches Ausführungsbeispiel darstellen. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 einen Querschnitt einer Drehkolbenbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung in einer zu den Läuferachsen senkrechten Ebene,

Fig. IA einen Teil der Maschine in größerem Maßstab,

F i g. 2 einen Querschnitt des Verbrennungsläufers in einer zu seinen Drehachsen senkrechten Ebene UV der F i g. 3 und 4,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie XY der F i g. 2 dieses Verbrennungsläufers,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie ZW der F i g. 2 dieses Verbrennungsläufers,

F i g. 5 und 6 je einen Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Maschine,

F i g. 7 einen Diagonalschnitt durch einen Verbrennungsläufer.

Die in der F i g. 1 dargestellte Drehkolbenbrennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus folgenden Einzelteilen:

1. einem als Verbrennungsläufer ausgebildeten Mittelläufer R, der an seinem Umfang zwei Aussparungen K3 und K4 aufweist, in welche die Verbrennungskammer O unmittelbar ausmündet;

2. zwei Drehkolben Tl und Tl, die jeweils zwei zahnartige Vorsprünge Pl und Pl bzw. P5 und P6 aufweisen;

3. zwei Abdichtläufern Sl und SI, die den Einlaß von dem Expansionsraum dicht trennen und jeden unmittelbaren Durchtritt von eingelassenem Gas zur AustrittsöfFnung verhindern;

4. zwei Expansionskanälen Ql und Q4, die eine Entspannung der Gase über eine längere Strecke ermöglichen, wenn infolge des Umlaufes der Läufer die Aussparungen des Verbrennungsläufers nicht mehr mit den Expansionsraumen in Verbindung stehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 hat die Verbrennungskammer in einer zu den Läuferachsen senkrechten Ebene einen Querschnitt, der der Form einer abgeflachten Raute entspricht, so daß die Verbrennungskammer in die Aussparungen K3 und K4 jeweils seitlich ausmündet, und zwar auf den Seiten, die beim Umlauf den Vorderflächen der zahnartigen Vorsprünge entsprechen, vor denen die Expansion stattfindet.

Die Querschnitte der Verbrennungskammer, die aus F i g. 3 erkennbar sind, sind entsprechend dem gewünschten Kompressionsverhältnis gewählt. Soll z. B. ein höheres Kompressionsverhältnis erzielt werden, so genügt es, die Breite m— η der Verbrennungskammer im Bereich der Achse des Verbrennungsläufers zu verkleinern (F i g. 3 und 4).

Je flacher die Form der z. B. rautenförmigen Verbrennungskammer in einer zu den Läuferachsen senkrechten Ebene ist, desto höher ist das Kompressionsverhältnis, vorausgesetzt, daß die übrigen Maße beibehalten werden.

Die Form und der Querschnitt der zahnartigen Vorsprünge der Drehkolben sind so gewählt, daß die zahnartigen Vorsprünge bei ihrem Durchgang durch die Aussparungen eine möglichst gute Abdichtung zwischen den Räumen beiderseits der zahnartigen Vorsprünge schaffen.

Die Zwischenräume zwischen den Drehkolben und den sie aufnehmenden Kammern bilden einen Raum, der durch die danebenliegenden Läufer (den Verbrennungsläufer R und einen Abdichtläufer) jeweils in zwei Räume unterteilt ist. Diejenigen dieser Räume, in die eine Einlaßleitung mündet, werden als Einlaßzonen bezeichnet während diejenigen, in die eine Auslaßleitung mündet, als Expansionszonen bezeichnet werden. In der F i g. 1 sind zwei Einlaßzonen Cl und C3 und zwei Expansionszonen Cl und CA dargestellt.

Um zu vermeiden, daß eine Menge des eingelassenen Gases über eine der Aussparungen Kl oder Kl des Verbrennungsläufers Sl bzw. Kl oder KS des Abdichtläufers Sl zur Auslaßöffnung hindurchtritt, münden die Einlaßleitungen Al und Al in die Einlaßzonen Cl und C3 etwa an der Stelle, an der sich einer der zahnartigen Vorsprünge in dem Zeitpunkt befindet, in welchem die Verbindung der entsprechenden Aussparung mit der Einlaßzone unterbrochen wird. Ferner entsteht durch eine solche Anordnung gegebenenfalls ein Unterdruck der Gase in dem Teil der Einlaßzone zwischen dem Abdichtläufer und der Einlaßöffnung sowie auch in der Aussparung des Abdichtläufers.

Um einen solchen Unterdruck infolge der Bewegung eines der zahnartigen Vorsprünge des Drehkolbens in diesem Teil der Einlaßzone zu vermeiden — da dieser Unterdruck die Widerstände der Maschine erhöht —, kann ein Kanal ql bzw. q2 (F i g. 5) vorgesehen werden, um in der Aussparung einen atmosphärischen Druck zu erzeugen und damit auch in dem genannten Teil der Einlaßzone, der mit der Aussparung so lange in Verbindung bleibt, bis der zahnartige Vorsprung des Drehkolbens an der Einlaßöffnung vorbeigegangen ist.

Die obengenannten, der Vergrößerung der Expansionstone dienenden Kanäle Q2 und Q4 sind derart angeordnet, daß sie einerseits einen Durchgang für die sich weitgehend entspannenden Gase und andererseits eine wirksame Spülung der in den Aussparungen, in der Verbrennungskammer und gegebenenfalls in den Kanälen und Expansionszonen befindlichen Gase ermöglichen.

Wenn die, Spülung durch einen Teil der für die Verbrennungskammer bestimmten Gase erfolgen soll, so ist es zweckmäßig, falls durch die Einlaßleitungen Al und A2 der Verbrennungskammer unmittelbar ein Verbrennungsgemisch zugeführt wird, die Spülung auf die Verbrennungskammer und die Aussparungen zu beschränken. In diesem Fall wird einer der Winkelabstände a—b oder c—d (auf die Achse des Verbrennungsläufers R bezogen) zwischen den Enden der inneren Mantelfläche, die die Mündung des Kanals Ql bzw. Q4 von dem Rand der Einlaßkammer abtrennt, vorzugsweise genauso groß gewählt wie der Winkelabstand (ebenfalls auf die Achse des Verbrennungsläufers R bezogen) zwischen der Projektion auf eine zu den Läuferachsen senkrechten Ebene der beiden Enden pl und kl (bzw. p2 und kl) der auf dem Umfang des Verbrennungsläufers R vorgesehenen Aussparungen, während der andere Winkelabstand a— b oder c—d etwas kleiner gewählt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine Spülung der Verbrennungskammer und auch der Aussparungen mit stets gleicher Strömungsrichtung des Gases, wie es durch Pfeile in der Fig. la angegeben ist. Das Verhältnis zwischen den Winkelabständen

pl — kl ist (gleich) pl — kl,

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die der Breite der auf dem Umfang des Verbrenriungsläufers R vorgesehenen Aussparungen .O und K4 entsprechen, und dem Winkelanstand a—b bzw. dem etwas kleineren Abstand c—d ist derart gewählt, daß sowohl der Notwendigkeit einer hinreichenden Spülung der verbrannten Gase aus den Aussparungen und der Verbrennungskammer als auch der Vermeidung großer Verluste an Brenngas Rechnung getragen ist. Im Falle, daß durch die Einlässe A1 und A 2 Verbrennungsluft od. dgl. zugeführt wird, kann sich die Spülung gegebenenfalls bis in die Expansionszone C2 und C4 erstrecken. In diesem Falle ist es zweckmäßig, jeden Winkelabstand a—b bzw. c—d (als Winkelabstand auf die Achse des Verbrennungsläufers R bezogen) etwas kleiner zu halten als die Winkelabstände zwischen den Rändern ρ und k der Aussparungen. Die Spülung der Aussparungen und der Expansionszonen erfolgt dann während des Zeitraumes, der einer Drehung des Verbrennungsläufers R um einen Winkel in der Größe der Differenz zwischen den Winkelabständen p—k und a— b (nach F i g. 1) entspricht. Wenn einer der Winkelabstände a—b und c—d (z. B. a—b in der F i g. 1) größer als der andere Winkelabstand (c— d in

der F i g. 1) gewählt ist, so wird, sobald das Ende ρ 2 der Aussparung K4 an dem Punkt b vorbeigeht, jede unmittelbare Verbindung zwischen der Kammer Cl und dem Expansionskanal Q 4 unterbrochen. Da aber der Winkelabstand c—d kleiner als der Winkelabstand a— b ist, so spülen die durch den zahnartigen Vorsprung P2 komprimierten zugeführten Gase während eines kurzen Zeitraumes die Verbrennungskammer und drücken die in dieser befindlichen verbrannten Gase in den Expansionskanal Q 2, die Expansionszone C2 und die Auslaßöffhung El hin, bis zu dem Augenblick, in welchem der Rand pl der Aussparung K3 an dem Punkte vorbeigeht und die Verbindung zwischen der Einlaßzone C3 und dem Expansionskanal Q2 unterbrochen wird.

Die Spülung erfolgt also nacheinander auf zwei Arten:

1. Eine erste Spülung der Aussparungen, Expansionskanäle und Expansionszonen infolge des Durchganges eines Teiles der in den Zonen Cl und C3 komprimierten Gase durch die Aussparungen K3 und K4, die Expansionskanäle Q2 und Q4 und die Expansionszonen C2 und C4 bis zu den AuslaßöfFnungen El und E2.

2. Eine zweite Spülung infolge des Durchganges der in der Zone Cl komprimierten Gase durch die Verbrennungskammer O und die Aussparung.O, wo sie sich mit den aus den Zonen C kommenden Gasen vereinigen, um mit diesen über den Expansionskanal Ql, die Expansionszone C2 und den Auslaß El ausgestoßen zu werden.

Das Verhältnis zwischen den Winkelabständen c—d und a—b und dem der Breite der Aussparungen K3 und K4 auf dem Umfang des Verbrennungsläufers R entsprechenden Winkelabstand

pl — Kl = p2 — k2

ist derart gewählt, daß einerseits die Notwendigkeit einer hinreichenden Spülung der verbrannten Gase berücksichtigt ist, andererseits zu hohe Verluste an für die Verbrennung bestimmten Gasen vermieden werden.

Um eine gute Abdichtung zwischen den Einlaßzonen einerseits und den Expansionszonen andererseits zu erzielen, sind auf den zylindrischen Teilen der⁰ verschiedenen Läufer (außer an den Stellen der zahnartigen Vorsprünge und der Aussparungen) schmale Rillen und Rippen vorgesehen, die in die Rippen bzw. Rillen der anliegenden Läufer mit einem gewissen Spiel eingreifen und auf diese Weise eine Art Labyrinthdichtung bilden, die Gaswirbel entstehen läßt, welche dem Durchtritt großen Widerstand entgegenstellen. Auf diese Weise wird eine gute Abdichtung zwischen den Läufern erzielt, ohne daß eine Berührung zwischen diesen notwendig ist, so daß infolgedessen keine Reibung auftritt und keine Schmierung erforderlich ist.

Diese Rippen und Rillen sollen jedoch nicht die Rolle einer Verzahnung spielen, denn es muß stets ein gewisser Zwischenraum zwischen den Läufern als Labyrinthdichtung bleiben.

Um Verluste an durchströmendem Mittel soweit als möglich zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, diesen Rippen einen gegenüber der Achse des Läufers geneigten Verlauf zu geben. Bei den Drehkolben Tl und T2 kann mit Hilfe dieser Neigung das zwischen

den Rillen befindliche Gas in die Einlaßzone zurückgeführt werden.

Die F i g. 1 und 5 zeigen das Profil dieser Rippen und Rillen in einer zu den Achsen der Läufer und Drehkolben senkrechten Ebene. Die Abmessungen der kleinen Rippen sind gegenüber den Abmessungen des Drehkolbens wesentlich vergrößert, um das Ineinandergreifen der Rippen und Rillen besser erkennen zu lassen.

Um an den beiden Kopfseiten der zahnartigen Vor-Sprünge eine gute Abdichtung zwischen den beiderseits der Vorsprünge befindlichen Gasen zu schaffen, können auf diesen Kopfseiten ebenfalls schmale Rippen vorgesehen werden. Diese rufen Wirbelströmungen des Gases hervor und beschränken die Durchtrittsverluste in beachtlichem Maße, ohne daß die Oberflächen der zahnartigen Vorsprünge die innere Mantelfläche des Umschließungskörpers berühren.

Da die auf den zylindrischen Teilen der Drehkolben und Läufer vorgesehenen Rippen nur zum guten Abdichten vorgesehen sind und keine Arbeit leisten, wird die synchrone Bewegung der verschiedenen Drehkolben und Läufer durch außen vorgesehene Getriebe bewirkt.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Drehkolbenbrennkraftmaschine nach der Erfindung an Hand des in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles und unter der Annahme einer Speisung mit einem Verbrennungsgemisch beschrieben.

Nachdem der Verbrennungsläufer R mit Hilfe eines kleinen Hilfsmotors in Bewegung gesetzt ist — beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn —, drehen sich die Drehkolben Tl und Tl synchron im Uhrzeigersinn (angetrieben durch das außen vorgesehene Getriebe). Bei ihrer Bewegung saugen die zahnartigen Vorsprünge Fl und P5 Brenngemisch in die Einlaßzonen Cl und C3 aus den Einlaßleitungen Al und A2. Nachdem die zahnartigen Vorsprünge Pl und P5 gleichzeitig durch die Aussparungen K4 bzw. K3 hindurchgegangen sind, bleibt das Brenngemisch in den Einlaßzonen Cl und C3 eingeschlossen. Sobald die zahnartigen Vorsprünge Pl und P6 an den Öffnungen Al bzw. A2 vorbeigegangen sind, komprimieren sie das Brenngemisch zwischen ihrer Vorderfläche und der Außenfläche des Verbrennungsläufers R, während sie gleichzeitig hinter sich neues Brenngemisch ansaugen. Das vorher angesaugte Brenngemisch wird so lange zwischen den zahnariigen Vorsprüngen Pl und P6 und der Oberfläche des Verbrennungsläufers R komprimiert, bis die Aussparungen K3 und K4 die Zonen Cl bzw. C3 mit den Expansionskanälen Ω4 bzw. Ω2 in Verbindung treten lassen.

Ein Teil des komprimierten zugeführten Gases treibt das aus dem vorangegangenen Verbrennungs-Vorgang in den Aussparungen, den Expansionskanälen und den Expansionszonen zurückgebliebene Gas auf den Auslaß zu aus, während die zahnartigen Vorsprünge P2 und PS die Austrittsöffnungen freigeben, so daß eine unmittelbare Verbindung zwischen den Expansionszonen und der Auslaßleitung entsteht, sobald die Aussparungen K3 und K4 mit den Einlaßzonen Cl und C3 in Verbindung treten.

Sobald die Verbindung zwischen der Aussparung.O und dem Expansionskanal Q 4 unterbrochen wird, stößt ein Teil der in der Zone Cl komprimierten Gase das in der Verbrennungskammer O befindliche zurückgebliebene Gas aus und treibt es über den

Expansionskanal Q2, die Expansionszone C2 und die Auslaßöffnung El nach außen. Die Verbindung zwischen der Aussparung K4 und dem Expansionskanal Q2 bleibt dabei noch während eines kurzen Zeitraumes aufrechterhalten.

Sobald diese letzte Verbindung unterbrochen wird, sammeln sich die in den Kompressionsräumen der Zonen Cl und C3 enthaltenen Gase in der Brennkammer, wo sie fortschreitend weiterkomprimiert werden.

Bei dem Beispiel der F i g. 1 a ist die Arbeitsweise gleich, außer wenn die Spülung auf die Verbrennungskammer und die Aussparungen beschränkt ist.

Nachdem die Verbrennungskammer mit komprimiertem Gas gefüllt ist, erfolgt in dieser die Zündung, beispielsweise durch eine Zündkerze, derart mit einer gewissen Vorzeit, daß das Gas dann seinen höchsten Druck erreicht, wenn die zahnartigen Vorsprünge Pl und P6 vollkommen von den Aussparungen K3 und K4 aufgenommen worden sind. Danach erfolgt die Expansion des Gases zunächst unmittelbar über die Aussparungen, dann mittelbar über die Expansionskanäle β 4 und S 2. Das expandierende Gas übt so lange eine motorische Kraft auf die zahnartigen Vorsprünge Pl und P6 aus, bis diese die Auslaßöffnungen El und E2 freigeben. Bei ihrer Bewegung stoßen die zahnartigen Vorsprünge Pl und P6 gleichzeitig die vor ihnen befindlichen, in den Expansionszonen C2 und C4 noch von dem vorangegangenen Verbrennungsvorgang zurückgebliebenen verbrannten Gase durch die Auslaßöffnungen aus.

Während der Entspannung der Gase unter Ausübung eines Druckes auf die zahnartigen Vorsprünge Pl und P 6 komprimieren die zahnartigen Vorsprünge P2 und P5 zwischen ihrer Vorderseite und der Außenwandung des Verbrennungsläufers R das vorher durch die zahnartigen Vorsprünge Pl und P6 in die Einlaßzonen Cl und C3 gesaugte Gas. Ein Teil dieses komprimierten Gases dient zum Durchspülen der Aussparungen, der Verbrennungskammer und gegebenenfalls auch der Expansionskanäle und der Expansionszonen, der andere Teil zur Versorgung der Verbrennungskammer mit Brenngas. Das Gas wird in der letzteren weiterkomprimiert, z. B. mittels einer Zündkerze in einem Zeitpunkt entzündet, der derart gewählt ist, daß das Gas sein höchstes Kompressionsverhältnis dann erreicht, wenn die zahnartigen Vorsprünge P2 und P5 möglichst vollständig in die entsprechenden Aussparungen K4 und K3 des Verbrennungsläufers eingedrungen sind. Diese Stellung entspricht dem oberen Totpunkt bei Brennkraftmaschinen mit hin- und hergehenden Kolben. Dann beginnt die Expansion, und der beschriebene Vorgang wiederholt sich in gleicher Weise.

Die Arbeitsweise der Maschine nach der Erfindung ist bei Einspritzzündung gleich. Es ist dann nur notwendig, durch die Einlaßöffnungen Al und A2 Luft oder einen beliebigen Sauerstoffträger zuzuführen und die Zündkerze durch eine Einspritzvorrichtung zu ersetzen.

Die Kühlung des Gehäuses und der Rotoren kann durch ein umlaufendes Kühlmittel Fr erfolgen. Die Drehkolben und Läufer können gekühlt werden, indem eine Kühlflüssigkeit unter Druck axial zugeführt und durch das Innere der Drehkolben und Läufer geleitet wird. Der in dem Verbrennungsläufer von der Verbrennungskammer in Anspruch genommene Raum ist verhältnismäßig gering, so daß für

Claims

den Durchgang der Kühlflüssigkeit ein hinreichender Querschnitt verbleibt, um eine wirksame Kühlung der Verbrennungskammer zu sichern. Wenn auch zur Vereinfachung der Erläuterungen die Arbeitsweise der Drehkolbenbrennkraftmaschine nach der Erfindung oben unter Bezugnahme auf eine Maschine beschrieben worden ist, deren Drehkolben und Läufer nur zwei zahnartige Vorsprünge aufweisen, so können innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung Drehkolbenmaschinen mit den beschriebenen Merkmalen auch in anderer Weise ausgebildet sein, beispielsweise nach dem in der F i g. 5 dargestellten Schema. Bei diesem Ausführungsbeispiel tragen die Drehkolben Tl, T2 je drei zahnartige Vorsprünge Pl bis P3 und P4 bis P6. Auch kann eine andere Anzahl Drehkolben vorgesehen werden, unter denen sich ein zwischen zwei Drehkolben angeordneter Verbrennungsläufer befindet, der auch mehr als zwei Aussparungen aufweisen kann. Dann ist jedes Paar Aussparungen ao durch eine Verbrennungskammer miteinander verbunden. Die verschiedenen Verbrennungskammern haben keinerlei Verbindung miteinander. Eine derartige Drehkolbenbrennkraftmaschine stellt die F i g. 6 dar. Der Verbrennungsläufer dieser Maschine hat einen doppelt so großen Durchmesser wie die Kolben und weist auf seinem Umfang vier in gleichmäßigen Winkelabständen von 90° voneinander angeordnete Aussparungen K3 bis K6 auf. Je zwei einander diametral gegenüberliegende Aussparungen sind durch eine flach rautenförmige Verbrennungskammer miteinander verbunden. Es sind also zwei Verbrennungskammern Ol, O2 in dem Verbrennungsläufer vorgesehen, die keinerlei Verbindung miteinander haben. Die Querschnitte dieser Verbrennungskammern in durch die Achse des Verbrennungsläufers gehenden Ebenen liegen vorzugsweise nebeneinander, wie aus dem Schnitt der F i g. 7 zu erkennen ist. Die Drehkolben und die Abdichtläufer haben bei dem in der F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel gleiche Durchmesser. Die Kühlflüssigkeit kann in diesen Läufern axial eintreten und austreten, während das bei dem Verbrennungsläufer nicht möglich ist, wenn die Zündeinrichtung (Zündkerze B oder Einspritzvorrichtung) axial angeordnet werden müssen. Wenn zwei Brennkammern kreuzweise nebeneinander angeordnet sind, muß der Mittelteil der beiden Stirnseiten des Läufers für die Anbringung einer Zündkerze oder einer Einspritzvorrichtung bereitgehalten werden. Für die Zuführung und die Ableitung der Kühlflüssigkeit können dann zweckmäßig an den Stirnseiten des Verbrennungsläufers ringförmig die Zündkerze oder die Einspritzvorrichtung umgebende Öffnungen vorgesehen werden. Bei dem Beispiel nach der F i g. 6 sind außerdem zum Ausspülen der Aussparungen und der Verbrennungskammern beiderseits des Verbrennungsläufers Kanäle vorgesehen: ein ZuführungskanalLl für das Spülgas und ein zugehöriger Ableitungskanal LI. Diese Kanäle sind vorzugsweise derart angeordnet (Beispiel der Fig. 6), daß die Abstände u bis ν der Kanalmündungsränder von den Rändern der Expansionskanäle Q2 bzw. Q 4 etwas geringer sind als die Breite der Aussparungen am Umfang des Verbrennungsläufers. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß einer der Expansionskanäle gespült werden kann, indem eine Aussparung während eines kurzen Zeit- raumes eine Verbindung zwischen dem Einlaßkanal der Spülgase und dem benachbarten Expansionskanal herstellt, während der andere Expansionskanal während eines kurzen Zeitraumes über eine Aussparung des Verbrennungsläufers mit der Austrittsöffnung für die Spülgase in Verbindung tritt, so daß der Ausstoß der verbrannten Gase erleichtert wird, die sich in diesem Expansionskanal befinden. Durch Wechseln der Strömungsrichtung der Spülgase können die beiden Expansionskanäle abwechselnd gespült werden, während der andere Kanal über eine Aussparung und die Austrittsöffnung L2 unter atmosphärischen Druck gesetzt wird, so daß auch hier der Ausstoß der verbrannten Gase erleichtert ist. Bei der Ausbildung von Läufern und Drehkolben nach der Erfindung können natürlich statt der einzelnen Expansionskanäle jeweils mehrere Kanäle vorgesehen werden, die im wesentlichen in ähnlicher Weise hinsichtlich ihrer Projektion auf eine zu den Drehkolben- und Läuferachsen senkrechte Ebene angeordnet sind, aber in verschiedenen Ebenen vorgesehen sind, so daß unter Umständen eine bessere Verteilung der von den sich entspannenden Gasen auf die zahnartigen Vorsprünge ausgeübten Kräfte erzielt wird. Im übrigen ist es möglich, die Größenverhältnisse der Drehkolben und Läufer zueinander zu ändern, wobei zweckmäßig darauf geachtet wird, daß die Drehkolben und Läufer, ohne zu gleiten, aufeinander abrollen. Außerdem ist Voraussetzung, daß die zahnartigen Vorsprünge und die Aussparungen einander angepaßt angeordnet sind. Die Abmessungen der zahnartigen Vorsprünge und Aussparungen können ebenfalls gewählt werden, um eine möglichst günstige Wirkung zu erzielen. Patentansprüche:

1. Drehkolbenbrennkraftmaschine mit einem Umschließungskörper, der eine innere Mantelfläche in Form mehrerer gleichachsig verlaufender, sich überschneidender Kreiszylinder aufweist, d adurch gekennzeichnet, daß zwei gleichachsig drehende Drehkolben (Tl, T2), bestehend aus je einer Kolbennabe und mehreren zahnartigen Vorsprüngen (PI, PI, P3, P4, P5, P6), vorgesehen sind und daß zwischen diesen beiden Drehkolben ein gleichachsig drehender Verbrennungsläufer (R) vorgesehen ist, der Aussparungen {K3, K4, K5, K6) zur Aufnahme der zahnartigen Vorsprünge (PI, P2, P3, P4, P5, P6) der Drehkolben aufweist und dessen äußere Mantelfläche mit den äußeren Mantelflächen der Drehkolben in ständig dichtender Berührung steht.

2. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aussparungen (K3, K4) des Verbrennungsläufers durch eine Verbrennungskammer (O) verbunden sind.

3. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Anzahl von Aussparungen (K3, K4, K5, K6) im Verbrennungsläufer (R) vorgesehen sind, wobei je zwei gegenüberliegende Aussparungen durch je eine Verbrennungskammer (O) miteinander verbunden sind.

4. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden, durch die Verbrennungskammer (O) ver-

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