EP0048415A1 - Rotary-piston machine - Google Patents
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- EP0048415A1 EP0048415A1 EP19810107191 EP81107191A EP0048415A1 EP 0048415 A1 EP0048415 A1 EP 0048415A1 EP 19810107191 EP19810107191 EP 19810107191 EP 81107191 A EP81107191 A EP 81107191A EP 0048415 A1 EP0048415 A1 EP 0048415A1
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- F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
- F01C1/352—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the vanes being pivoted on the axis of the outer member
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- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
- F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
- F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
- F01C21/0836—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
Definitions
- Such a rotary piston machine is known from DE 27 28 165C3 and EP 0007535A1.
- the rotor contains a single one, the rotor diametrically penetrating power section, the opposite ends of which are opposite a cylindrical outer surface of the housing inner wall and are sealed with respect to this by the sealing arrangement.
- the rotor is mounted eccentrically in the rotor chamber and the power part control device contains a guide pin which is essentially concentric with respect to the rotor chamber and which engages in a guide groove of the power part.
- a disadvantage of the known rotary piston engine that they in each case only a single Scar Compression K per revolution of the rotor and are able to perform expansion process. Not only does this result in relatively high power-to-weight ratios, but also the machine does not run excessively smoothly. This lack can. countered by increasing the number of power units per rotor, no longer use the known device for the forced or positive control of the power units.
- the known rotary piston machines can also be improved in other respects, as will be explained in the following.
- the present invention is therefore based on the object of advantageously developing rotary piston machines of the type mentioned at the outset.
- rotary piston machines with three or more, in particular five, power parts are to be specified, the radial stroke movements of which gations with respect to the rotor by a novel control device forcibly (so not by springs that push the power parts outwards) so that a perfect seal is guaranteed and that special types of working cycles can be carried out.
- the rotor contains a predetermined, preferably odd number of radially displaceable power parts.
- the predetermined number is greater than 2, a preferred value is five.
- each power part is forcibly and positively shifted with respect to the rotor by the control device.
- the control device is located inside the rotor, similar to the known case.
- it can contain a polygonal control body, the number of pages of which is equal to the number of power units. With their end facing away from the housing inner wall, the power parts are each coupled to one side of the polygonal control body, which is rotatably mounted in the center of the rotor chamber.
- the power parts are coupled via a connecting rod arrangement to a disk rotatably mounted in the center of the rotor chamber.
- control device is located outside the rotor.
- the control device works on the principle of a control cam and can then each contain a groove-like control cam in a cover and in a bottom of the housing, into which axially parallel bearing bolts engage, which penetrate the power units transversely.
- control function can also be implemented in a corresponding manner by a magnet system.
- Rotary piston machines of the present type can be used both as a fluid pump and as a fluid-operated motor. In the latter case, special advantages are achieved in that a combustion chamber is provided in the rotor between two adjacent power units.
- Embodiments of the present rotary piston machine in which the rotor chamber has a non-circular cross section, result in particularly high efficiencies when used as an internal combustion engine.
- the non-circular design of the rotor chamber enables the expansion space to be chosen larger than the compression space in a rotary machine operating as a four-stroke internal combustion engine, so that very high fuel efficiency can be achieved.
- the rotary piston machine shown in FIGS. 1 and 2 as the first exemplary embodiment of the invention essentially consists of a housing 10, a rotor 12 in which power parts 14 are mounted so as to be radially displaceable, and a clutch or control part 16.
- the housing 10 consists of a bottom 18, a cover 20 and an annular housing part 22, which will be referred to as "housing ring” in the following. These three parts are held together by schematically indicated screw bolts 24.
- the inner wall of the housing forms a rotor chamber 23, which has the shape of a straight circular cylinder in the machine according to FIGS. 1 and 2.
- the rotor 12 which is essentially in the form of a circular disk, has a stub shaft 26 on one end face and a bearing collar 28 on the other end face, with which it is rotatably mounted about a rotor axis 30, which is relative to a central axis 32 of the rotor chamber 23 is eccentric.
- two roller bearings 34, 36 of which the roller bearing 34 is located in an opening in the base 18, are guided through the stub shaft 26 to the outside, while the other is seated on a journal 38 which is through an annular groove 40 in the housing cover 20 is formed.
- the power parts have an essentially circular cross section and are radially displaceably mounted in corresponding radial bores of the rotor and are convex with respect to these bores by means not shown tional piston rings sealed, which are used in piston ring grooves 33 (Fig. 5 and 6).
- the power parts each have a cylindrical rounding 42, as seen in the axial direction of the rotor (FIG. 6), and a slot 44 used to accommodate sealing elements (FIG. 6).
- the power parts taper in a wedge shape as seen in the axial direction (FIG. 6) and form a hook-shaped extension 48, which is somewhat shortened in the axial direction, and a coupling slot 50.
- the control part 16 shown in more detail in FIGS. 3 and 4 has a bearing bush 52 with which it is rotatably mounted on a bearing journal 54.
- the bearing pin 54 is attached to the housing cover 20 such that the axis of rotation of the control part 16 coincides with the axis 32 of the rotor chamber.
- the control part 16 furthermore has an upstanding collar 56 which extends into the interior of the rotor and which has the shape of a polygome with the same number of sides as there are power units and which engages with its sides in each case in a coupling slot 50 of a power unit, as in FIG. 1 (only one power section is shown in FIG. 1 because of the five-fold symmetry of the rotor-power section arrangement).
- control part 16 and the power parts are dimensioned and arranged such that the outer ends of the power parts are forcibly guided along a cylindrical circumferential surface 58 of the rotor chamber at a substantially constant close distance when the rotor 12 is eccentrically mounted in the rotor chamber. Furthermore, the inner diameter of the bearing collar 28 is dimensioned so large that the control part 16 can be inserted into the rotor 12 and the coupling slots of the power parts.
- a sealing arrangement can be used, as is known from DE 28 53 423A1.
- This known sealing system can also be simplified in that the sealing body No. 1 is omitted and the sealing parts No. 4 are attached to the side of the angle sealing strips No. 2 (see FIG. 3 of DE 28 53 423A1).
- the end-face sealing of the L occurs eistungsmaschine 14 with respect to the housing inner wall by two sealing elements 60 and 62, which are formed similarly to the sealing elements in Figure 3 of DE 28 53 423A1.
- the sealing elements 60, 62 are pressed apart by a first spring arrangement 64 and pressed against flat end faces 66 and 68 of the base 18 and cover 20, respectively. Furthermore, the sealing elements 60, 62 are pressed radially outward against the outer surface 58 by a second spring arrangement 70.
- sealing of the flat end faces of the rotor with respect to the housing end faces 66 and 68 takes place by means of sealing strips 72 in the form of annulus sectors, which are inserted into a corresponding circular groove in the rotor end faces and each extend between two adjacent sealing elements 60 and 62, respectively.
- the sealing elements 60, 62 and the sealing strips 72 can meet in sealing plates 74 which surround the slots 44 in the region of the rotor 12.
- the dense plates can be circular.
- Such a sealing plate is shown schematically in Fig. 2.
- the housing 10 also has a fluid inlet 76 and a fluid outlet 78, which, as shown in FIG. 2, can consist of corresponding openings in the housing ring 22.
- the inlet and the outlet can also be formed by corresponding openings in the base 80 and cover 20, as shown for example in FIG. 20.
- a working space 79 is formed by two adjacent power parts 14, the outer circumferential surface of the rotor and the inner wall of the housing.
- the rotor 12 is driven via the shaft end 26 in the direction of arrow 80.
- the working space, which is in position 79a, has a relatively small volume because of the eccentricity of the rotor with respect to the rotor chamber. The volume increases with the rotation of the rotor, as a comparison with the working space located in position 79b shows. A fluid to be delivered is thereby sucked in through the inlet 76.
- FIG. 7 is a simplified cross-sectional view of a rotary piston machine, which differs from that according to FIGS. 1 and 2 primarily in that the power part control device is not as in FIGS. 1 and 2 contains a polygonal control body but a connecting rod assembly.
- the housing, rotor and rotor bearing can be designed as in the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2.
- five piston-like power parts 114a to 140e are slidably mounted in corresponding radial bores of the rotor 112.
- the sealing arrangement can be designed as explained below; for the sake of simplicity only one sealing element 162 for the power part 114, c is indicated.
- the power units 114-b to 114e are each connected via a connecting rod bearing 182 and a bearing pin 184 to a connecting rod 186 which can be pivoted about the axis of the pin 184, similarly to a conventional reciprocating piston engine.
- each connecting rod 186 is coupled via a further rotary bearing 188 to a disk 190 which is rotatably mounted on a central bearing pin 154 which, like the bearing pin 54 (FIG. 1), coaxial with the axis 132 of the rotor chamber 123 a housing cover, not shown in FIG. 7, is attached.
- the power section 114a is also connected to a connecting rod 186a via a bearing 182 with a bearing pin 184, but this connecting rod is attached to the disc 190 by a non-pivotable attachment 192, e.g. screwed in, so that the connecting rod 186a serves as a driver for the disc 190 when the rotor 112 rotates and rotates it around the bearing pin 154 in accordance with the rotation of the rotor.
- the described central to the rotor chamber 123 P leuelstangenan ever ensures that the end faces of the power modules 114 in close, substantially constant distance along the outer surface 158 of the rotor chamber and the sealing arrangement can function properly.
- the rotor has an opening 194 (corresponding to the inner diameter of the bearing collar 28 in FIG. 2) which is dimensioned so large that the connecting rod arrangement with the disk 190 can be mounted inside the rotor.
- the connecting rod 186a maintains its fixed radial position during the rotation of the rotor 112 in the rotor chamber 123, while the other connecting rods carry out oscillating movements owing to the eccentricity of the rotor axis on the one hand and the axis of the rotor chamber and the bearing pin 154 on the other hand.
- the end faces of the power parts are not cylindrically rounded, but are chamfered in a wedge shape.
- Inlet and outlet for a fluid to be conveyed or a driving ig are in F. 7 not shown.
- the rotary piston engine according to Figure 7 can as that according to Figures 1 and 2 are operated as a vacuum pump or as a compressor or when supplied with a pressurized fluid as a hydraulic or p re -. Operate matic motor.
- the described connecting rod bearing with the disc 190 has in comparison to the known connecting rod bearings (see for example US 35 37 432 A1 and US 40 61 450 A 1) that the connecting rods do not need to be cranked or forked, so that the machine builds flat, high is resilient and allows large radial power unit strokes.
- the bearing pin 154 can also be made by means of a pivot bearing, not shown, e.g. of a roller bearing can be rotatably mounted in an opening of the cover 20, wherein the bearing pin can be fixedly or also rotatably connected to the disk 190.
- a pivot bearing not shown, e.g. of a roller bearing can be rotatably mounted in an opening of the cover 20, wherein the bearing pin can be fixedly or also rotatably connected to the disk 190.
- the rotary machines described above included a power part control device disposed inside the rotor.
- a significant simplification can now be achieved in that the relative movement taking place between the power units and the rotor is controlled outside the rotor, i.e. the power unit control device is located outside the rotor, in particular essentially in the lid and bottom of the housing.
- Such an "external" power unit control device can be implemented in a structurally simpler manner than the internal control described above, and the rotor can also be supported on both sides by a simple shaft stub.
- Another major advantage of external control is that more complicated control programs can also be implemented.
- the power units can perform several lifting cycles with one revolution of the rotor, which is particularly advantageous when using the present rotary piston machine as an internal combustion engine, since e.g. let the four working cycles of a four-stroke engine be realized with one revolution of the rotor.
- the external control can in particular be brought about by a control cam arranged in the housing and which can be easily produced.
- the assembly of a rotary piston machine with external control is also easier than that with an internal control and the external control is also less prone to failure.
- the rotor 212 is not only supported by a stub shaft in the bottom of the housing, but is rotatably supported by a continuous shaft 226 in the bottom 218 and in the cover 220.
- the shaft 226 runs in roller bearings 234, 236.
- the rotor is fastened to the shaft by a wedge 237.
- the rotor 212 (FIG. 11) contains five radial bores 213, in each of which a power part 214 with a circular cross section is mounted so as to be radially displaceable.
- the power parts 214 (FIGS. 12 to 14) have at their inner ends a bore 215 which, when the power part is mounted, runs in the axial direction and is located in the vicinity of the inner end of the power part.
- the holes 215 each receive a control pin 217, the ends 219 of which extend outward through radial slots 221 of the rotor.
- a circular, groove-like control cam 225 is provided in the bottom 218 and in the cover 220, into which the ends 219 of the control bolts 217 engage directly or via bearing pieces 227 (FIG. 10 or roller bearings).
- the radial sealing of the power parts 214 does not take place, as in FIGS. 5 and 6, by means of piston rings, but rather by semi-ring-shaped seals which are inserted in grooves 233, which are located in the rotor near the outer ends of the bores 213 (see FIGS. 8 and 11).
- the ends of these semi-circular seals lie in recesses at the ends of the annular sector-shaped sealing strips 272, which in turn are pressed against the end faces of the rotor chamber by bores 273 (FIG. 9), not shown.
- the semi-ring-shaped seals are pressed against the power section by flat corrugated springs arranged in the groove base.
- the control cams 225 are concentric to the lateral surface 258 of the housing and control the displacement of the power units while the rotor rotates about its eccentric axis 230.
- the housing is provided with not shown in Figure 11 inlet and outlet ports, similar to the housing of the rotary piston engine according to FIGS. 2 and the machine according to FIG. 8 accordingly operates in a manner quite analogous to the machine described above according to FIGS.
- FIG. 15 shows a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 or FIG. 9 of an embodiment of the present rotary piston machine, in which the rotor 312 eccentrically mounted in the rotor chamber 323 contains five power parts 314 which have the form of flat slides with an essentially rectangular cross section.
- the flat slides can be provided with cavities in order to reduce the weight.
- Flat gate valves have the advantage over cylindrical, piston-like power parts that they require less space. With the same cubic capacity, the machine can therefore be made smaller, or more power units can be provided than would be possible using piston-type power units, or the performance of the machine can be increased.
- the displacement of the power units with respect to the rotor is controlled by control curves, as has been explained with reference to FIG. 8 .
- the end face of the power parts designed as a flat slide valve is sealed off from the lateral surface 358 by sealing elements corresponding to the sealing elements 60 and 62 in FIGS. 1 and 2. Only the sealing element 360 can be seen in FIG. 18.
- the end faces of the rotor are again sealed off from the housing inner wall by sealing strips 372 in the form of annular sectors. Sealing strips 331, which run axially, are used to seal the flat side surfaces 329 of the slide-shaped power parts 314.
- the sealing strips 372 can have cutouts at their ends, into which the sealing strips 331 engage in order to achieve the best possible seal.
- the sealing strips are pressed against the flat side surfaces of the power units by corrugated springs.
- the sealing arrangement essentially corresponds to that of the machine according to FIGS. 8 to 14.
- the control of the displacement of the power units with respect to the rotor can be supported or brought about by magnetic forces, in particular electromagnetic forces.
- magnet coil windings 481 which generate a radial magnetic field
- the power parts 414 are pressed radially outwards against the outer surface 458 by centrifugal forces and / or spring forces and contain permanent magnets which have a pole on the end facing the outer surface 458 with the same sign as the pole generated by the windings 481, so that repulsive forces occur. which guide the end faces of the power units without contact and at a close distance along the outer surface 458.
- the rotor in this case is made of a non-magnetic material, such as bronze.
- the magnet windings in the housing ring 422 can consist of two solenoid coils, the windings of which run circumferentially around the rotor chamber 423 and are connected to one another in such a way that, when excited with a direct current of suitable strength, axially in the middle of the housing ring 422 on the inside and outside of the housing ring 422 in each case an annular magnetic pole is created.
- a series of winding loops with axially extending conductors can also be provided in the housing ring 422, similar to the stator of an electric motor. However, these winding loops are switched such that only north poles or south poles are formed on the inside of the housing ring 422.
- the windings in the housing ring 422 can form stator windings of a three-phase motor and can be fed with a suitable alternating current or multiphase current when the machine is operated as a pump or compressor, so that a rotating field is created in the rotor chamber 423.
- This rotating field is used to drive the rotor, whereby either the rotor and / or the power units interact magnetically with the rotating field and form the rotor of the three-phase motor.
- a mechanical drive of the rotor can be dispensed with, so that the housing can be made completely closed except for the inlet and outlet.
- the electromagnetic forces generated in the housing ring 422 can also be used to keep the sealing elements 460 of the power units in contact with the outer surface 458.
- the power parts are controlled by an internal or external control of the type described above with respect to the rotor and are made of non-magnetic material.
- the springs for pressing the sealing elements against the inner wall of the housing can then be omitted.
- the sealing elements consist of magnetic material, such as ferrite, or contain one.
- the power units can then consist of non-magnetic material and inserts, e.g. similar to the control pin 217 in Fig. 8 made of magnetic material which cooperate with the cam magnetic poles.
- the power parts can also consist of magnetic material and have such a shape, in particular have projections which serve as follower elements for the “magnetic control curve”.
- the rotor of such a machine is made of non-magnetic material.
- FIG. 21 A cross section of a rotary piston machine with magnetic control cams is shown schematically in FIG. 21.
- the lid and base contain two coaxial solenoid windings 583 and 585, which are concentric with the rotor chamber 523, between which, with the same polarity, an annular magnetic pole is formed, which acts as a magnetic control curve 525 for magnetic insert bolts 517 of the power units 514.
- the insert bolts 517 can be made of soft magnetic material.
- An advantageous alternative consists in making the insert bolts 517 from permanent magnet material and poling them so that they are held radially between the windings 583, 585 without contact by magnetic repulsive forces.
- stator windings 587 are also indicated, which are arranged in the housing ring 522 and with which made of a highly conductive material, e.g. Aluminum or copper existing rotor 512 form an induction motor.
- the rotor can also contain short-circuit windings or a permanent magnet system in a known manner.
- the working space stroke that is, the change in volume of a working space with one revolution of the rotor
- the delivery rate can thereby be made variable even at a constant drive speed.
- the eccentricity of the rotor axis can be changed, for example, as shown in FIG. 18.
- the shaft end 26 of the rotor is not mounted in a fixed pivot bearing in the housing cover or bottom, but rather is displaceable.
- a diametrically extending elongated hole 41 is provided in the housing base 18, in which a bearing piece 43 is slidably mounted.
- the stub shaft 26 of the rotor is rotatably mounted in the bearing piece 43.
- a threaded block 45 with an internal thread is fastened, into which a threaded spindle 47 engages, which is connected to a drive device 49, e.g. a small electric motor.
- a drive device 49 e.g. a small electric motor.
- a similar shifting device is provided there, with a mechanical or electrical coupling ensuring that the displacement of the bearing pieces 43 on both sides is synchronized.
- the rotary piston machine can otherwise be designed as one of the embodiments described above.
- the 'rotor axis 30 runs concentrically with the rotor chamber 23, so that there is no change in volume of the rotor rotation be sawn gives' place work spaces between each two power units.
- the delivery rate of the rotary piston machine is therefore zero. If the bearing piece 43 is moved in one direction by actuating the drive device 49, the delivery rate per revolution increases from zero to a maximum value which corresponds to the greatest possible eccentricity of the rotor in the rotor chamber 23. The same, but with the opposite direction of conveyance, occurs when the bearing piece is displaced radially from the central position in the other direction. In this way, the delivery rate and delivery direction of a rotary piston machine of the type described, which works as a pump or compressor, can be continuously changed even with a constant drive speed of the rotor between zero and a positive and negative maximum value.
- annular control disc 700 can be used, as is shown in axial section in FIG. 19a and in a top view in FIG. 19b.
- Each control disk 700 is rotatably mounted in an annular groove in accordance with the control curves and has circular-arc-shaped recesses 702 for the storage of the ends 719 of the bearing or control bolts 715 of the power units.
- Fig. 19b only two such recesses are shown to simplify the drawing.
- the ends 719 of the bearing bolts are supported via ball bearings 704 or correspondingly curved sliding pieces 706 in such a way that they have a certain amount of play in the circumferential direction with respect to the control disk 700.
- the control disk can furthermore have a radial slot 708 into which a driver pin 701 attached to the relevant end face of the rotor 712 of the machine engages. The function of the driver pin can also be taken over by one of the control bolts, which is then immovably mounted in the guide washer. In operation, the control disk 700 rotates with the rotor 712, but eccentrically to the latter, the radial movement of the power units being controlled by the control bolts mounted in the recesses 702.
- control bolts (possibly with the exception of the control bolt serving as a driver) perform a certain pendulum movement about their azium-tale (seen in the circumferential direction) central position when the control disc 700 rotates due to the eccentricity between the rotor 712 and the control disc 700, as a result of the correspondingly shaped recesses 702 is made possible.
- control disks 700 A modification of the control disk described is shown on the right in FIG. 19b.
- the control disk has a continuous annular groove 702 '(the cross section of the control disk is then approximately U-shaped).
- the control bolts 719 are mounted in the annular groove 702 'via sliding pieces 702 (or ball bearings 704).
- a control pin is extended and engages in a corresponding hole in the bottom of the annular groove 702 ', so that it acts as a driver.
- a machine with more than one compression and / or expansion space can be realized by a non-circular design of the control curve and by a corresponding design of the rotor chamber cross section, and when the machine is used as an internal combustion engine, the ratio of intake space to work or expansion space is increased, so that the hot combustion gases can relax further than was previously possible, possibly up to almost 1 bar, which improves the efficiency accordingly.
- a machine of this type is shown in Figure 20, which shows a substantially simplified cross-sectional view of the housing.
- the rotary machine also contains a rotor 712, which is shown only schematically in FIG. 21 and, for example, as can be seen from FIG. 22, can contain five piston-like or slide-like power units.
- the cross section of the lateral surface 758 of the annular housing part 722 no longer has the shape of a circle like the circumference of the rotor 712, but is approximately egg-shaped.
- the rotation chamber has approximately the shape of a straight elliptical cylinder. This shape is produced by two diametrically opposed bulges 751, 753 which are approximately crescent in cross section and which are preferably of different sizes.
- Correspondingly shaped control curves are located in the bottom and cover of the housing, of which a control curve 725 is shown in FIG.
- the lid and / or the bottom of the Ge 20 are also provided with a gusset-shaped inlet slot 776 and a gusset-shaped outlet slot 778, which are located on one pair of the mutually facing ends of the crescent-shaped bulges 751 and 753, respectively, in the embodiment of the present rotary machine shown in FIG. 20.
- the circular disk-shaped rotor 712 shown in perspective or in cross section in FIGS. 21 and 22 contains five piston-like or slide-like power units 714, which are spaced apart from one another by 72 °, and only one of which is shown in FIG. 22 below is. If one disregards the different sizes of the bulges, the axis 130 of the rotor is located in the middle of the rotor chamber.
- the power units are slidably mounted in corresponding bores 727 of the rotor.
- the sealing arrangement for the power units and the rotor is not shown in detail, it can be designed in a manner known per se or as explained above.
- the power units 714 are penetrated by control bolts 717, the ends of which are guided in the control cams 725, as has been explained with reference to FIG. 8.
- the rotor 712 is provided in its cylindrical side surface 7 1 2a with a combustion chamber 755 between two power parts in each case.
- Two axially offset recesses 761 extend from each combustion chamber, which form flow channels to the adjacent bores 727 and can have a relatively small depth.
- the combustion chambers 755 are preferably approximately hemispherical, as can be seen from the cross section in FIG. 22.
- Each combustion chamber 755 can be provided with a spark plug 757, which sits in an oblique bore and is connected to an associated distributor contact.
- the distributor contacts are located on one flat end face of the rotor 712 and ar work together in a manner known per se with a mating contact, not shown, which is located on the inside of the housing cover and is connected to an ignition coil.
- the five power units 714 are only symbolized in FIG. 20 by their dash-dotted center planes intersecting the rotor axis 730.
- the rotor should turn clockwise.
- a work space 779, to which a combustion chamber 755 belongs, is formed between two power parts.
- a work space also includes the azimuthal (circumferential) depressions 761, which extend from the combustion chamber to the bores 727 containing the power parts. If two power units are in positions I and II, the working space enclosed between them has a minimum volume corresponding to the top dead center in a piston engine. If the rotor continues to rotate clockwise, the front power section in the direction of rotation begins to enter the gusset-like bulge 752 and runs through the inlet slot 776; the intake stroke begins.
- the volume of the work space in question has a minimum again, the compression cycle has ended and the ignition takes place (with regard to early or late ignition there are similar conditions as with a piston engine).
- the bulge 752 which enters nsaugraumes in the volume of A, is chosen to be smaller than the volume of the bulge 751, which is received in the volume of the expansion or working space, a very substantial expansion, for example, can be up to about atmospheric pressure, to reach what has a high degree of efficiency, since the combustion gases can be expanded to a very large extent.
- the spark plugs 757 provided in each combustion chamber 755 of the rotor can be replaced by a single spark plug 757 'which is located in the conversion of the housing and is arranged in such a way that it communicates with the working space containing the compressed gas.
- an injection nozzle 789 can open into each working space, in particular into each combustion chamber 755, which is supplied with fuel by an injection pump via a suitable line and distributor system, e.g. via a hollow shaft 726, which has a radial bore 791, which, when the rotor rotates about the essentially fixed hollow shaft, performs the distribution function for the fuel.
- a single injector 789 'disposed in the housing ring 722 can also be used.
- the combustion chambers 755 can also be provided both with a spark plug 757 and with an injection nozzle 789, as is shown schematically at the bottom left in FIG. 22.
- the inlet slot 776 is of course with a carburetor or Intake manifold injector connected.
- the fuel can also be burned in an external combustion chamber 771, which supplies compressed gas independently of the engine.
- the combustion chambers 755 are then omitted and two further slots 767, 769 are provided which are connected to the inlet and outlet of the outer combustion chamber 771.
- the rotary machine then sucks in air through the inlet slot 776, which air is conveyed through the slot 767 into the external combustion chamber 711, which is only shown schematically.
- Fuel is also supplied to the outer combustion chamber 771 via an inlet K.
- the combustion gases generated in the external combustion chamber 771 are fed to the slot 769 serving as the inlet slot and expand in the working space passing through the gusset 751 until they can flow out through the outlet slot 778.
- the connecting lines between the slots 767, 769 and the outer combustion chamber 771 can contain valves 775, 777 in order to be able to reliably control the inflow and outflow of gas into and from the outer combustion chamber 771.
- the valves can generally consist of simple check valves or can be controlled in the usual way.
- a pressure medium source for example a steam generator, a compressed air or pressure oil source and the like, that does not require combustion air that is itself conveyed or compressed by the rotary machine in question
- the machine can be operated according to Fig be operated. 20 so that each two working chambers operate simultaneously clocked in Arb eits- (expansion) stroke or "in the exhaust.
- Arb eits- (expansion) stroke or "in the exhaust In this case, both the slot 776 and the slot 769 are then supplied with pressure medium.
- the rotor can also contain more or less than five power parts.
- An odd number of line parts, e.g. five is generally preferable to an even number, since then the work cycles are better offset from one another and the result is a more even run than with an even number of power units.
- the machine can be driven or driven, as described, also in an electromagnetic manner, in that the rotor is designed as an armature or short-circuit rotor and the housing as a stator of a rotating electrical machine . This is particularly useful when using the present machine as a pump for aggressive or dangerous fluids.
- the stator winding can also be arranged in the bottom and cover of the housing and the rotor is then designed in the manner of a disc rotor.
- the present rotary piston machine is designed as a working machine, all or part of the work generated can be taken from it by an integrated electromagnetic generator which can be designed similarly to the above-mentioned electromotive drive machines.
- a rotary piston machine of the type shown in FIG. 20 with two (or more) bulges 751, 752 of different sizes can also be used advantageously for multi-stage processes.
- a compressive pressure medium for example steam
- an external pressure medium source can be released in two stages with work performed.
- the pressure medium is fed in through the inlet 776 and partially expanded in the smaller chamber 752.
- the partially relaxed pressure medium exits through the outlet 767 and is fed into the inlet 769 (if necessary after reheating).
- the second E ntschreibstress now takes place in the larger chamber 751 or bulge and the two-stage relaxed pressure medium passes out of the outlet 778 from.
- the machine according to FIG. 20 can also be operated as a two-stage compressor.
- the fluid to be compressed is fed to the opening 769.
- the first compression stage takes place in the larger chamber or bulge 751.
- the pre-compressed pressure medium emerges from the opening 778 and is fed to the opening 776, whereupon it is subjected to a second compression stage in the smaller chamber or bulge 752.
- the two-stage compressed pressure medium then emerges from the opening 767.
- a rotary piston machine of the type explained with reference to FIGS. 20 to 22 can of course also have more than two protrusions corresponding to protrusions 751 and 752, which can be of the same or different sizes, so that one then has even more work cycles or expansion or compression stages Has available.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine mit
- a) einem Gehäuse, das eine Rotorkammer bildet, welche durch eine Gehäuseinnenwand begrenzt ist,
- b) einem in der Rotorkammer um eine Achse drehbar gelagerten Rotor,
- c) kolben- oder schieberartigen Leistungsteilen, die im Rotor radial verschiebbar gelagert sind,
- d) einer Abdichtanordnung zum gleitenden Abdichten der Leistungsteile, des Rotors und der Rotorkammer in bezug aufeinander und
- e) einer Leistungsteil-Steuervorrichtung, die bei einer Drehung des Rotors in der Rotorkammer eine zwangsweise Verschiebung der Leistungsteile bezüglich des Rotors bewirkt.
- a) a housing which forms a rotor chamber which is delimited by an inner wall of the housing,
- b) a rotor rotatably mounted about an axis in the rotor chamber,
- c) piston-like or slide-like power parts which are mounted in the rotor so as to be radially displaceable,
- d) a sealing arrangement for the sliding sealing of the power parts, the rotor and the rotor chamber with respect to one another and
- e) a power unit control device which, when the rotor rotates in the rotor chamber, causes the power units to be displaced with respect to the rotor.
Eine solche Rotationskolbenmaschine ist aus DE 27 28 165C3 und EP 0007535A1 bekannt. Bei diesen bekannten Rotationskolbenmaschinen enthält der Rotor ein einziges, den Rotor diametral durchsetzendes Leistungsteil, dessen entgegengesetzte Enden einer zylindrischen Mantelfläche der Gehäuseinnenwand gegenüberliegend und bezüglich dieser durch die Abdichtanordnung abgedichtet sind. Der Rotor ist exzentrisch in der Rotorkammer gelagert und die Leistungsteil-Steuervorrichtung enthält einen bezüglich der Rotorkammer im wesentlichen konzentrischen Führungszapfen, der in eine Führungsnut des Leistungsteils eingreift.Such a rotary piston machine is known from DE 27 28 165C3 and EP 0007535A1. In these known rotary piston machines, the rotor contains a single one, the rotor diametrically penetrating power section, the opposite ends of which are opposite a cylindrical outer surface of the housing inner wall and are sealed with respect to this by the sealing arrangement. The rotor is mounted eccentrically in the rotor chamber and the power part control device contains a guide pin which is essentially concentric with respect to the rotor chamber and which engages in a guide groove of the power part.
Aus DE 28 53 423A1 ist eine Abdichtung zwischen drei relativ zueinander beweglichen Körpern bekannt, die in der beschriebenen oder in abgewandelter Form mit Vorteil bei den vorliegenden Rotationskolbenmaschinen verwendet werden kann.From D
Nachteilig an den bekannten Rotationskolbenmaschinen ist, daß sie pro Umdrehung des Rotors nur jeweils einen einzigen Kompressions- und Expansions-Prozess auszuführen vermögen. Dies hat nicht nur relativ hohe Leistungsgewichte, sondern auch einen nicht übermäßig gleichmäßigen Lauf der Maschine zur Folge. Diesem Mangel kann . durch Erhöhung der Anzahl der Leistungsteile pro Rotor begegnet werden, die bekannte Vorrichtung zur zwangsmäßigen oder positiven Steuerunq der Leistungsteile nicht mehr verwenden. Auch in anderer Hinsicht sind die bekannten Rotationskolbenmaschinen noch verbesserungsfähig, wie im folgenden noch erläutert werden wird.A disadvantage of the known rotary piston engine that they in each case only a single Scar Compression K per revolution of the rotor and are able to perform expansion process. Not only does this result in relatively high power-to-weight ratios, but also the machine does not run excessively smoothly. This lack can. countered by increasing the number of power units per rotor, no longer use the known device for the forced or positive control of the power units. The known rotary piston machines can also be improved in other respects, as will be explained in the following.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, Rotationskolbenmaschinen der eingangs genannten Art vorteilhaft weiterzubilden. Insbesondere sollen Rotationskolbenmaschinen mit drei oder mehr, insbesondere fünf Leistungsteilen angegeben werden, deren radiale Hubbewegungen bezüglich des Rotors durch eine neuartige Steuervorrichtung zwangsweise (also nicht durch Federn, die die Leistungsteile nach außen drücken) so gesteuert werden, daß eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist und daß spezielle Arten von Arbeitszyklen durchgeführt werden können.The present invention is therefore based on the object of advantageously developing rotary piston machines of the type mentioned at the outset. In particular, rotary piston machines with three or more, in particular five, power parts are to be specified, the radial stroke movements of which gations with respect to the rotor by a novel control device forcibly (so not by springs that push the power parts outwards) so that a perfect seal is guaranteed and that special types of working cycles can be carried out.
Bei den vorliegenden Rotationskolbenmaschinen enthält der Rotor eine vorgegebene, vorzugsweise ungerade Anzahl von radial verschiebbaren Leistungsteilen. Die vorgegebene Anzahl ist größer als 2, ein bevorzugter Wert ist fünf.In the case of the present rotary piston machines, the rotor contains a predetermined, preferably odd number of radially displaceable power parts. The predetermined number is greater than 2, a preferred value is five.
Bei der Drehung des Rotors in der Rotorkammer wird jedes Leistungsteil durch die Steuervorrichtung zwangsweise und positiv bezüglich des Rotors verschoben.When the rotor rotates in the rotor chamber, each power part is forcibly and positively shifted with respect to the rotor by the control device.
Bei einem ersten Typ der vorliegenden Rotationskolbenmaschinen befindet sich die Steuervorrichtung ähnlich wie im bekannten Falle innerhalb des Rotors. Sie kann in diesem Falle einen polygonförmigen Steuerkörper enthalten, dessen Seitenzahl gleich der Anzahl der Leistungsteile ist. Die Leistungsteile sind mit ihrem der Gehäuseinnenwand abgewandten Ende jeweils mit einer Seite des polygonförmigen Steuerkörpers gekoppelt, der in der Mitte der Rotorkammer drehbar gelagert ist.In a first type of the present rotary piston machine, the control device is located inside the rotor, similar to the known case. In this case, it can contain a polygonal control body, the number of pages of which is equal to the number of power units. With their end facing away from the housing inner wall, the power parts are each coupled to one side of the polygonal control body, which is rotatably mounted in the center of the rotor chamber.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Leistungsteile über eine Pleuelanordnung mit einer in der Mitte der Rotorkammer drehbar gelagerten Scheibe gekoppelt.In another embodiment of the invention, the power parts are coupled via a connecting rod arrangement to a disk rotatably mounted in the center of the rotor chamber.
Bei einem bevorzugten, anderen Typ der vorliegenden Rotationskolbenmaschine befindet sich die Steuervorrichtung außerhalb des Rotors. Die Steuervorrichtung arbeitet auf dem Prinzip einer Steuerkurve und kann dann in einem Deckel und in einem Boden des Gehäuses jeweils eine nutartigeSheuerkurve enthalten, in die achsparallele Lagerbolzen eingreifen, die die Leistungsteile quer durchsetzen. Die Steuerfunktion kann jedoch auch durch ein Magnetsystem in entsprechender Weise realisiert werden.In a preferred, different type of the present rotary piston machine, the control device is located outside the rotor. The control device works on the principle of a control cam and can then each contain a groove-like control cam in a cover and in a bottom of the housing, into which axially parallel bearing bolts engage, which penetrate the power units transversely. However, the control function can also be implemented in a corresponding manner by a magnet system.
Rotationskolbenmaschinen der vorliegenden Art können sowohl als Fluidpumpe als auch als fluidbetriebener Motor Verwendung finden. Im letzteren Falle werden besondere Vorteile dadurch erreicht, daß im Rotor zwischen jeweils zwei benachbarten Leistungsteilen eine Brennkammer vorgesehen wird.Rotary piston machines of the present type can be used both as a fluid pump and as a fluid-operated motor. In the latter case, special advantages are achieved in that a combustion chamber is provided in the rotor between two adjacent power units.
Spezielle Ausgestaltungen der mit "Aussensteuerung" arbeitenden Rotationskolbenmaschinen der vorliegenden Art zeichnen sich durch besonders geringen Verschleiß aus.Special designs of the rotary piston machines of the present type working with "external control" are characterized by particularly low wear.
Ausführungsformen der vorliegenden Rotationskolbenmaschine, bei denen die Rotorkammer einen nichtkreisförmigen Querschnitt aufweist, ergeben bei Verwendung als Innenbrennkraftmaschine besonders hohe Wirkungsgrade. Die nichtkreisförmige Ausbildung der Rotorkammer ermöglicht nämlich bei einer als Viertakt-Verbrennungsmotor arbeitenden Rotationsmaschine den Expansionsraum größer zu wählen als den Kompressionsraum, so daß eine sehr hohe Brennstoffausnutzung erreicht werden kann.Embodiments of the present rotary piston machine, in which the rotor chamber has a non-circular cross section, result in particularly high efficiencies when used as an internal combustion engine. The non-circular design of the rotor chamber enables the expansion space to be chosen larger than the compression space in a rotary machine operating as a four-stroke internal combustion engine, so that very high fuel efficiency can be achieved.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden auch noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen.
- Fig. 1 einen Längsschnitt einer Rotationskolbenmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2 einen Querschnitt in einer Ebene II-II der Fig. 1;
- Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Kupplungs- oder Steuerteil der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2;
- Fig. 4 eine Seitenansicht des Steuerteiles gemäß Fig. 3;
- Fig. 5 eine Seitenansicht eines Leistungsteiles der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2;
- Fig. 6 eine in Richtung von Pfeilen VI-VI gesehene Ansicht des Leistungsteiles gemäß Fig. 5;
- Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Rotationskolbenmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 8 einen Axialschnitt einer bevorzugten, dritten Ausführungsform einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung;
- Fig. 9 einen vereinfachten Querschnitt in einer Ebene IX-IX der Fig. 8, wobei der Rotor in der rechten Hälfte der Zeichnung in Draufsicht (nicht geschnitten) dargestellt ist;
- Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Gehäusedeckel der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 8 gesehen in Richtung von Pfeilen X-X;
- Fig. 11 eine Draufsicht auf den Rotor der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 8;
- Fig. 12, 13 und 14 ein Längsschnitt, eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Leistungsteil für die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 8 und 9;
- Fig. 15 eine Fig. 9 entsprechende Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Rotationskolbenmaschine mit als Flachschieber ausgebildeten Leistungsteilen;
- Fig. 16 einen Querschnitt durch eine Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung mit einer abgewandelten Gehäusekonstruktion, die eine Magnetanordnung enthält;
- Fig. 17 eine schematische Querschnittsansicht einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung; bei der die Leistungsteile magnetisch gesteuert werden;
- Fig. 18 eine Draufsicht auf eine Rotationskolbenmaschine mit einer Vorrichtung, die bei Verwendung der Maschine als Pumpe oder Verdichter eine Steuerung der Förderleistung bei konstanter Antriebsdrehzahl ermöglicht;
- Fig. 19a einen Axialschnitt einer Steuerscheibe für eine Rotationskolbenmaschine der in Fig. 8 dargestellten Art;
- Fig. 19b eine Draufsicht auf einen Gehäusedeckel einer Rotationskolbenmaschine mit einer in diesem gelagerten Steuerscheibe gemäß Fig. 19a;
- Fig. 20 eine schematische Querschnittsansicht eines Gehäuses einer Rotationskolbenmaschine, deren Rotorkammer einen nichtkreisförmigen Querschnitt hat;
- Fig. 21 eine perspektivische Darstellung eines Rotors für die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 20, wobei nur der Bereich einer einzigen Arbeitskammer genauer dargestellt ist;
- Fig. 22 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines abgewandelten Rotors für die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 20, wobei die obere und die untere Hälfte zwei verschiedenen Varianten entsprechen.
- 1 shows a longitudinal section of a rotary piston machine according to a first embodiment of the invention.
- Fig. 2 shows a cross section in a plane II-II of Fig. 1;
- 3 shows a plan view of a clutch or control part of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2;
- FIG. 4 shows a side view of the control part according to FIG. 3;
- 5 shows a side view of a power section of the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2;
- FIG. 6 shows a view of the power unit according to FIG. 5 seen in the direction of arrows VI-VI;
- 7 shows a schematic illustration of a rotary piston machine according to a second embodiment of the invention;
- 8 shows an axial section of a preferred, third embodiment of a rotary piston machine according to the invention;
- FIG. 9 shows a simplified cross section in a plane IX-IX of FIG. 8, the rotor in the right half of the drawing being shown in a top view (not cut);
- FIG. 10 shows a plan view of a housing cover of the rotary piston machine according to FIG. 8 seen in the direction of arrows XX;
- FIG. 11 shows a plan view of the rotor of the rotary piston machine according to FIG. 8;
- F ig. 12, 13 and 14 show a longitudinal section, a side view and a top view of a power unit for the rotary piston machine according to FIGS. 8 and 9;
- FIG. 15 shows a sectional view corresponding to FIG. 9 of an embodiment of the present rotary piston machine with power parts designed as a flat slide valve;
- 16 shows a cross section through a rotary piston machine according to the invention with a modified housing construction which contains a magnet arrangement;
- 17 is a schematic cross-sectional view of a rotary piston machine according to the invention; in which the power units are controlled magnetically;
- 18 shows a plan view of a rotary piston machine with a device which, when the machine is used as a pump or compressor, enables the delivery rate to be controlled at a constant drive speed;
- 19a shows an axial section of a control disk for a rotary piston machine of the type shown in FIG. 8;
- 19b shows a plan view of a housing cover of a rotary piston machine with a control disk mounted therein in accordance with FIG. 19a;
- 20 shows a schematic cross-sectional view of a housing of a rotary piston machine whose rotor chamber has a non-circular cross section;
- FIG. 21 shows a perspective illustration of a rotor for the rotary piston machine according to FIG. 20, only the region of a single working chamber being shown in more detail;
- 22 is a simplified cross-sectional view of a modified rotor for the rotary piston machine according to FIG. 20, the upper and lower halves corresponding to two different variants.
Gleiche oder entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen sind mit Bezugszeichen bezeichnet, die in der Einer- und Zehnerstelle übereinstimmen. Auf eine erneute Erwähnung oder Beschreibung solcher Teile kann daher im allgemeinen verzichtet werden, nachdem sie einmal erläutert worden sind.The same or corresponding parts of the different embodiments are denoted by reference numerals which correspond in the one and tens positions. It is therefore generally not necessary to mention or describe such parts again once they have been explained.
Die in Figuren 1 und 2 als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Rotationskolbenmaschine besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 10, einem Rotor 12, in dem Leistungsteile 14 radial verschiebbar gelagert sind, und einem Kupplungs- oder Steuerteil 16.The rotary piston machine shown in FIGS. 1 and 2 as the first exemplary embodiment of the invention essentially consists of a
Das Gehäuse 10 besteht aus einem Boden 18, einem Deckel 20 und einem ringförmigen Gehäuseteil 22, das im folgenden kurz als "Gehäusering" bezeichnet werden soll. Diese drei Teile werden durch schematisch angedeutete Schraubenbolzen 24 zusammengehalten.The
Die Innenwand des Gehäuses bildet eine Rotorkammer23,die bei der Maschine gemäß Fig. 1 und 2 die Form eines geraden Kreiszylinders hat.The inner wall of the housing forms a
Der Rotor 12, der im wesentlichen die Form einer Kreisscheibe hat, weist an seiner einen Stirnseite einen Wellenstummel 26 und an der anderen Stirnseite einen Lagerbund 28 auf, mit denen er um eine Rotorachse 30 drehbar gelagert ist, die bezüglich einer Mittelachse 32 der Rotorkammer 23 exzentrisch ist. Zur Lagerung dienen beispielsweise zwei Wälzlager 34, 36, von denen sich das Wälzlager 34 in einer Durchbrechung des Bodens 18 befindet, durch die Wellenstummel 26 nach außen geführt ist, während das andere auf einem Lagerzapfen 38 sitzt, der durch eine Ringnut 40 im Gehäusedeckel 20 gebildet ist.The
Wie Fig. 2 zeigt, sind im Rotor 12 fünf Leistungsteile 14 mit gleichen Winkelabständen von jeweils 72° angeordnet. Die Leistungsteile haben einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und sind in entsprechenden radialen Bohrungen des Rotors radial verschiebbar gelagert sowie bezüglich dieser Bohrungen durch nichtdargestellte konventionelle Kolbenringe abgedichtet, die in Kolbenringnuten 33 (Fig. 5 und 6) eingesetzt sind. An ihren nach außen gerichteten Enden weisen die Leistungsteile jeweils, in Achsrichtung des Rotors gesehen (Fig. 6) eine zylindrische Abrundung 42 und einen zur Aufnahme von Dichtungselementen dienenden Schlitz 44 auf (Fig. 6). Am anderen, inneren Ende 46 verjüngen sich die Leistungsteile in Achsrichtung gesehen (Fig. 6) keilförmig und bilden dort einen in Achsrichtung etwas verkürzten hakenförmigen Ansatz 48 sowie einen Kupplungsschlitz 50.As shown in FIG. 2, five
Das in Fig. 3 und 4 genauer dargestellte Steuerteil 16 weist eine Lagerbuchse 52 auf, mit der es auf einem Lagerzapfen 54 drehbar gelagert ist. Der Lagerzapfen 54 ist am Gehäusedeckel 20 derart angebracht, daß die Drehachse des Steuerteils 16 mit der Achse 32 der Rotorkammer zusammenfällt. Das Steuerteil 16 weist ferner einen in das Innere des Rotors hineinreichenden, hochstehenden Bund 56 auf, der die Form eines Polygoms mit ebensovielen Seiten, wie Leistungsteile vorhanden sind, hat und mit seinen Seiten jeweils in einen Kupplungsschlitz 50 eines Leistungsteiles eingreift, wie in Fig. 1 dargestellt ist.(In Fig. 1 ist wegen der fünfzähligen Symmetrie der Rotor-Leistungsteil-Anordnung nur ein Leistungsteil dargestellt).The
Der Steuerteil 16 und die Leistungsteile sind so bemessen und angeordnet, daß die äußeren Enden der Leistungsteile bei der Drehung des in der Rotorkammer exzentrisch gelagerten Rotors 12 zwangsweise mit im wesentlichen gleichbleibendem nahem Abstand an einer zylindrischen Mantelfläche 58 der Rotorkammer entlanggeführt werden. Ferner ist der Innendurchmesser des Lagerbundes 28 so groß bemessen, daß der Steuerteil 16 in den Rotor 12 sowie die Kupplungsschlitze der Leistungsteile eingeführt werden kann.The
Für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der beschriebenen Rotationskolbenmaschine ist eine einwandfreie Abdichtung der Rotorkammer begrenzenden Gehäuseinnenwand, des Rotors und der Leistungsteile in bezug aufeinander erforderlich. Hierzu kann eine Dichtungsanordnung verwendet werden, wie sie aus DE 28 53 423A1 bekannt ist. Dieses bekannte Dicht-system läßt sich außerdem dadurch vereinfachen, daß man den Dichtkörper Nr. 1 wegläßt und die Dichtteile Nr. 4 seitlich an den Winkeldichtleisten Nr. 2 ansetzen läßt (siehe Fig. 3 der DE 28 53 423A1).For the rotary piston machine described to function properly, it is necessary to properly seal the inner wall of the housing delimiting the rotor chamber, the rotor and the power units in relation to one another. For this purpose, a sealing arrangement can be used, as is known from
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Rotationskolbenmaschine erfolgt die stirnseitige Abdichtung der Leistungsteile 14 bezüglich der Gehäuseinnenwand durch zwei Dichtungselemente 60 und 62, die ähnlich wie die Dichtungselemente in Figur 3 der DE 28 53 423A1 ausgebildet sind. Die Dichtungselemente 60, 62 werden durch eine erste Federanordnung 64 auseinander und gegen ebene Stirnflächen 66 bzw. 68 des Bodens 18 bzw. Deckels 20 gedrückt. Ferner werden die Dichtungselemente 60, 62 durch eine zweite Federanordnung 70 radial nach außen gegen die Mantelfläche 58 gedrückt. Die Abdichtung der ebenen Stirnflächen des Rotors bezüglich der Gehäuse-Stirnflächen 66 und 68 erfolgt durch kreisringsektorförmige Dichtungsstreifen 72, die in eine entsprechende kreisförmige Nut in den Rotorstirnflächen eingelegt sind und sich jeweils zwischen zwei benachbarten Dichtungselementen 60 bzw. 62 erstrecken.In the embodiment illustrated in Figures 1 and 2, rotary piston engine, the end-face sealing of the L occurs
Die Dichtungselemente 60, 62 und die Dichtungsstreifen 72 können in Dichtungsplatten 74 zusammentreffen, die im Bereich des Rotors 12 die Schlitze 44 umgeben. Die Dichtplatten können kreisförmig ausgebildet sein. Eine solche Dichtplatte ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Das Gehäuse 10 weist ferner einen Fluideinlaß 76 sowie einen Fluidauslaß 78 auf, die, wie Fig. 2 zeigt, aus entsprechenden Durchbrechungen des Gehäuseringes 22 bestehen können. Der Einlaß und der Auslaß können jedoch auch durch entsprechende Durchbrechungen im Boden 80 un Deckel 20 gebildet werden, wie es beispielsweise in Fig. 20 dargestellt ist.The sealing
Durch zwei benachbarte Leistungsteile 14, die äußere Mantelfläche des Rotors und die Gehäuseinnenwand wird jeweils ein Arbeitsraum 79 gebildet. Bei Verwendung der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2 als Pumpe oder Verdichter wird der Rotor 12 über den Wellenstummel 26 in Richtung des Pfeiles 80 angetrieben. Der Arbeitsraum, der sich in der Position 79a befindet, hat wegen der Exzentrizität des Rotors bezüglich der Rotorkammer ein relativ kleines Volumen. Das Volumen vergrößert sich bei der Drehung des Rotors, wie ein Vergleich mit dem sich in der Position 79b befindlichen Arbeitsraum zeigt. Ein zu förderndes Fluid wird dadurch durch den Einlaß 76 angesaugt. In der Position 79c hat der Arbeitsraum sein größtes Volumen erreicht und das in ihm enthaltene Fluid wird bei der Weiterdrehung des Rotors durch den Auslaß 78 ausgestoßen, während sich der Arbeitsraum wieder verkleinert, wie die Positionen 79d und 79e zeigen. Die Arbeitsteile 14 führen bei der Drehung des Rotors 12 Bewegungen sowohl in einer radialen als auch in einer tangentialen Ebene bezüglich des Gehäuses aus.A working space 79 is formed by two
Fig. 7 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Rotationskolbenmaschine, die sich von der gemäß Fig.1 und 2 in erster Linie dadurch unterscheidet, daß die Leistungsteil-Steuervorrichtung nicht wie bei Fig. 1 und 2 einen polygonförmigen Steuerkörper sondern eine Pleuelstangenanordnung enthält. Gehäuse, Rotor und Rotorlagerung können so ausgebildet sein, wie bei der.Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 1 und 2. Ferner sind wie bei Fig. 1 und 2 fünf kolbenartige Leistungsteile 114a bis 140e in entsprechenden radialen Bohungen des Rotors 112 verschiebbar gelagert. Die Abdichtanordnung kann so beschaffen sein, wie es unten erläutert wurde; zur Vereinfachung ist nur ein Abdichtelement 162 für das Leistungsteil 114,c angedeutet.7 is a simplified cross-sectional view of a rotary piston machine, which differs from that according to FIGS. 1 and 2 primarily in that the power part control device is not as in FIGS. 1 and 2 contains a polygonal control body but a connecting rod assembly. The housing, rotor and rotor bearing can be designed as in the rotary piston machine according to FIGS. 1 and 2. Furthermore, as in FIGS. 1 and 2, five piston-like power parts 114a to 140e are slidably mounted in corresponding radial bores of the rotor 112. The sealing arrangement can be designed as explained below; for the sake of simplicity only one sealing element 162 for the
Die Leistungsteile 114-b bis 114e sind jeweils über ein Pleuellager 182 und einen Lagerstift 184 mit einer um die Achse des Stiftes 184 schwenkbaren Pleuelstange 186 verbunden, ähnlich wie bei einem üblichen Hubkolbenmotor. An dem dem Pleuellager 182 abgewandten Ende ist jede Pleuelstange 186 über ein weiteres Drehlager 188 mit einer Scheibe 190 gekoppelt, die auf einem mittigen Lagerzapfen 154 drehbar gelagert ist, der wie der Lagerzapfen 54 (Fig. 1) koaxial zur Achse 132 der Rotorkammer 123 an einem in Fig. 7 nichtdargestellten Gehäusedeckel angebracht ist. Das Leistungsteil 114a ist ebenfalls über ein Lager 182 mit einem Lagerstift 184 mit einer Pleuelstange 186a verbunden, diese Pleuelstange ist jedoch durch eine nichtschwenkbare Befestigung 192 an der Scheibe 190 angebracht, z.B. eingeschraubt, so daß die Pleuelstange 186a bei einer Drehung des Rotors 112 als Mitnehmer für die Scheibe 190 dient und diese entsprechend der Drehung des Rotors um den Lagerzapfen 154 dreht.The power units 114-b to 114e are each connected via a connecting rod bearing 182 and a
Durch die beschriebene, zur Rotorkammer 123 zentrale Pleuelstangenanordnung wird gewährleistet, daß die Stirnseiten der Leistungsteile 114 in nahem, im wesentlichen gleichbleibendem Abstand an der Mantelfläche 158 der Rotorkammer entlanggeführt werden und die Dichtungsanordnung einwandfrei funktionieren kann. Auch hier hat der Rotor eine Öffnung 194 (entsprechend dem Innendurchmesser des Lagerbundes 28 in Fig. 2), die so groß bemessen ist, daß die Pleuelanordnung mit der Scheibe 190 im Inneren des Rotors montiert werden kann.The described central to the
Die Pleuelstange 186a behält bei der Drehung des Rotors 112 in der Rotorkammer 123 ihre feste radiale Lage bei, während die anderen Pleuelstangen infolge der Exzentrizität der Rotorachse einerseits und der Achse der Rotorkammer sowie des Lagerzapfens 154 andererseits Pendelbewegungen ausführen.The connecting
Bei der Rotationsmaschine gemäß Fig.7 sind die Stirnseiten der leistungsteile nicht zylindrisch abgerundet, sondern keilförmig abgeschrägt. Einlaß und Auslaß für ein zu förderndes oder ein antreibendes Fluid sind in Fig. 7 nicht dargestellt. Die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig.7 kann wie die gemäß Fig. 1 und 2 als Vakuumpumpe oder als Verdichter betrieben werden oder bei Speisung mit einem Druckfluid als hydraulischer oder pneu- matischer Motor arbeiten.In the rotary machine according to FIG. 7, the end faces of the power parts are not cylindrically rounded, but are chamfered in a wedge shape. Inlet and outlet for a fluid to be conveyed or a driving ig are in F. 7 not shown. The rotary piston engine according to Figure 7 can as that according to Figures 1 and 2 are operated as a vacuum pump or as a compressor or when supplied with a pressurized fluid as a hydraulic or p re -. Operate matic motor.
Die beschriebene Pleuellagerung mit der Scheibe 190 hat im Vergleich zu den bekannten Pleuellagerungen (siehe z.B. US 35 37 432 A1 und US 40 61 450 A 1), daß die Pleuelstangen nicht gekröpft oder gegabelt zu werden brauchen, so daß die Maschine flach baut, hoch belastbar ist und große radiale Leistungsteilhübe zuläßt.The described connecting rod bearing with the
Der Lagerzapfen 154 kann auch mittels eines nicht dargestellten Drehlagers, z.B. eines Wälzlagers drehbar in einer öffnung des Deckels 20 gelagert werden, wobei der Lagerzapfen fest oder ebenfalls drehbar mit der Scheibe 190 verbunden sein kann. Hierdurch kann der Lagerverschleiß bei hohen Drehzahlen verringert werden und auch beim Blockieren eines Lagers bleibt die Maschine funktionsfähig. Entsprechendes gilt auch für den Lagerzapfen 54 der Maschine gemäß Fig. 1 und 2.The
Die im Vorstehenden beschriebenen Rotationsmaschinen enthielten eine im Inneren des Rotors angeordnete Leistungsteil-Steuervorrichtung. Eine wesentliche Vereinfachung läßt sich nun dadurch erzielen, daß die zwischen den Leistungsteilen und dem Rotor stattfindende-Relativbewegung außerhalbdes Rotors gesteuert wird, d.h. die Leistungsteil-Steuervorrichtung befindet sich außerhalb des Rotors, insbesondere im wesentlichen im Deckel und Boden des Gehäuses. Eine solche "äußere" Leistungsteil-Steuervorrichtung läßt sich konstruktiv einfacher realisieren als die oben beschriebene Innensteuerung, ferner läßt sich der Rotor auf beiden Seiten durch einen einfachen Wellenstummel lagern. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Außensteuerung besteht darin, daß sich auch kompliziertere Steuerprogramme realisieren lassen. Beispielsweise können die Leistungsteile bei einer Umdrehung des Rotors mehrere Hubzyklen ausführen, was insbesondere bei Verwendung der vorliegenden Rotationskolbenmaschine als Innenbrennkraftmaschine von Vorteil ist, da sich z.B. bei einer Umdrehung des Rotors die vier Arbeitstakte eines Viertaktmotors realisieren lassen. Die Außensteuerung kann insbesondere durch eine im Gehäuse angeordnete Steuerkurve bewirkt werden, die sich einfach herstellen läßt. Auch die Montage einer Rotationskolbenmaschine mit Außensteuerung ist einfacher als die einer mit Innensteuerung und die Außensteuerung ist auch weniger störanfällig.The rotary machines described above included a power part control device disposed inside the rotor. A significant simplification can now be achieved in that the relative movement taking place between the power units and the rotor is controlled outside the rotor, i.e. the power unit control device is located outside the rotor, in particular essentially in the lid and bottom of the housing. Such an "external" power unit control device can be implemented in a structurally simpler manner than the internal control described above, and the rotor can also be supported on both sides by a simple shaft stub. Another major advantage of external control is that more complicated control programs can also be implemented. For example, the power units can perform several lifting cycles with one revolution of the rotor, which is particularly advantageous when using the present rotary piston machine as an internal combustion engine, since e.g. let the four working cycles of a four-stroke engine be realized with one revolution of the rotor. The external control can in particular be brought about by a control cam arranged in the housing and which can be easily produced. The assembly of a rotary piston machine with external control is also easier than that with an internal control and the external control is also less prone to failure.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Rotationskolbenmaschine mit Außensteuerung anhand der Figuren 8 bis 14 näher erläutert.An exemplary embodiment of a rotary piston machine with external control is explained in more detail below with reference to FIGS. 8 to 14.
Die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 8 stimmt in vieler Hinsicht mit der gemäß Fig. 1 überein, die folgenden Erläuterungn werden sich daher auch im wesentlichen auf die neuen Merkmale beschränken.The rotary piston machine according to FIG. 8 corresponds in many respects to that according to FIG. 1, the following explanations will therefore also be restricted essentially to the new features.
Bei der Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 8 ist der Rotor 212 nicht nur durch einen Wellenstummel im Boden des Gehäuses gelagert, sondern durch eine durchgehende Welle 226 im Boden 218 und im Deckel 220 drehbar gelagert. Die Welle 226 läuft in Wälzlagern 234, 236. Der Ro- ' tor ist auf der Welle durch einen Keil 237 befestigt.8, the
Der Rotor 212 (Fig. 11) enthält fünf radiale Bohrungen 213, in denen je ein im Querschnitt kreisförmiges Leistungsteil 214 radial verschiebbar gelagert ist. Die Leistungsteile 214 (Fig. 12 bis 14) weisen an ihren inneren Enden eine Bohrung 215 auf, die bei montiertem Leistungsteil in Achsrichtung verläuft und sich in der Nähe des inneren Endes des Leistungsteiles befindet. Die Bohrungen 215 nehmen jeweils einen Steuerbolzen 217 auf, dessen Enden 219 sich durch radiale Schlitze 221 des Rotors nach außen erstrecken. Im Boden 218 sowie im Deckel 220 ist jeweils eine kreisförmige, nutartige Steuerkurve 225 vorgesehen, in die die Enden 219 der Steuerbolzen 217 direkt oder über Lagerstücke 227 (Fig. 10 oder Wälzlager eingreifen.The rotor 212 (FIG. 11) contains five
Bei der Maschine gemäß Fig. 8 und 9 erfolgt die radiale Abdichtung der im Querschnitt kreisförmigen Leistungsteile 214 nicht wie bei Fig. 5 und 6 durch Kolbenringe, sondern durch halbringförmige Dichtungen, die in Nuten 233 eingelegt sind, welche sich im Rotor in der Nähe der äußeren Enden der Bohrungen 213 ( siehe Fig. 8 und 11) befinden. Die Enden dieser halbkreisförmigen Dichtungen liegen in Aussparungen an den Enden der kreisringsektorförmigen Dichtungstreifen 272, die ihrerseits durch nicht dargestellte Federn in Bohrungen 273 (Fig. 9) gegen die Stirnflächen der Rotorkammer gedrückt werden. Die halbringförmigen Dichtungen werden durch flache, im Nutgrund angeordnete Wellfedern gegen das Leistungsteil gedrückt.8 and 9, the radial sealing of the
Die Steuerkurven 225 sind konzentrisch zur Mantelfläche 258 des Gehäuses und steuern die Verschiebung der Leistungsteile, während sich der Rotor um seine exzentrische Achse 230 dreht. Das Gehäuse ist mit in Figur 11 nichtdargestellten Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen, ähnlich wie das Gehäuse der Rotationskolbenmaschinen gemäß Fig. 2 und die Maschine geme Fig.8 arbeitet dementsprechend ganz analog wie die oben beschriebene Maschine gemäß Fig. 1 und 2.The
Figur 15 zeigt eine Figur 2 bzw. Figur 9 entsprechende Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Rotationskolbenmaschine, bei der der exzentrisch in der Rotorkammer 323 gelagerte Rotor 312 fünf Leistungsteile 314 enthält, die die Form von Flachschiebern mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweisen. Die Flachschieber können mit Hohlräumen versehen sein, um das Gewicht zu verringern. Flachschieber haben gegenüber zylindrischen, kolbenartigen Leistungsteilen den Vorteil, daß sie weniger Platz benötigen. Bei gleichem Hubraum kann man die Maschine daher kleiner bauen oder man kann mehr Leistungsteile vorsehen, als es bei Verwendung von kolbenartigen Leistungsteilen möglich wäre oder man kann die Leistung der Maschine erhöhen. Die Steuerung der Verschiebung der Leistungsteile bezüglich des Rotors erfolgt durch Steuerkurven, wie es anhand von Figur 8 erläutert worden ist.FIG. 15 shows a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 or FIG. 9 of an embodiment of the present rotary piston machine, in which the rotor 312 eccentrically mounted in the
Die Stirnseite der als Flachschieber ausgebildeten Leistungsteile wird gegenüber der Mantelfläche 358 durch Dichtungselemente entsprechend den Dichtungselementen 60 und 62 in Fig. 1 und 2 abgedichtet. In Fig. 18 ist nur das Dichtungselement 360 zu sehen. Die Stirnseiten des Rotors werden gegenüber der Gehäuseinnenwand wieder durch kreisringsektorförmige Dichtungsstreifen 372 abgedichtet. Zur Abdichtung der ebenen Seitenflächen 329 der schieberförmigen Leistungsteile 314 dienen Dichtungsleisten 331, die axial verlaufen. Die Dichtungsstreifen 372 können an ihren Enden Aussparungen aufweisen, in die die Dichtungsleisten 331 eingreifen, um eine möglichst gute Abdichtung zu erreichen.The end face of the power parts designed as a flat slide valve is sealed off from the
Die Dichtungsleisten werden durch Wellfedern an die ebenen Seitenflächen der Leistungsteile angedrückt. Die Dichtungsanordnung entspricht also im wesentlichen der der Maschine gemäß Fig. 8 bis 14.The sealing strips are pressed against the flat side surfaces of the power units by corrugated springs. The sealing arrangement essentially corresponds to that of the machine according to FIGS. 8 to 14.
Die Steuerung der Verschiebung der Leistungsteile bezüglich des Rotors kann durch magnetische Kräfte, insbesondere elektromagnetische Kräfte unterstützt oder bewirkt werden. Beispielsweise können, wie in Fig. 16 schematisch angedeutet ist, im Gehäusering 422 Magnetspulenwicklungen 481 angeordnet sein, die ein radiales Magnetfeld erzeugen. Die Leistungsteile 414 werden durch Fliehkräfte und/oder Federkräfte radial nach außen gegen die Mantelfläche 458 gedrückt und enthalten Permanentmagnete, die an der Mantelfläche 458 zugewandten Ende einen Pol mit dem gleichen Vorzeichen wie der von den Wicklungen 481 erzeugte Pol hat, so daß Abstoßungskräfte auftreten, die die Stirnseiten der Leistungsteile berührungsfrei und in nahem Abstand an der Mantelfläche 458 entlangführen. Der Rotor besteht in diesem Falle aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, wie Bronze. Die MagnetWicklungen im Gehäusering 422 können aus zwei Solenoidspulen bestehen, deren Windungen in Umfangsrichtung um die Rotorkammer 423 verlaufen und so gegeneinander geschaltet sind, daß bei Erregung mit einem Gleichstrom geeigneter Stärke axial in der Mitte des Gehäuseringes 422 an der Innenseite und Außenseite des Gehäuseringes 422 jeweils ein ringförmiger Magnetpol entsteht.The control of the displacement of the power units with respect to the rotor can be supported or brought about by magnetic forces, in particular electromagnetic forces. For example, as indicated schematically in FIG. 16,
Zur Erzeugung eines radialen Magnetfeldes können im Gehäusering 422 aber auch eine Reihe von Wicklungsschleifen mit axial verlaufenden Leitern vorgesehen sein, ähnlich wie beim Stator eines Elektromotors. Diese Wicklungsschleifen werden jedoch so geschaltet, daß sich an der Innenseite des Gehäuseringes 422 jeweils nur Nordpole oder Südpole bilden.To generate a radial magnetic field, however, a series of winding loops with axially extending conductors can also be provided in the
Ferner können die Wicklungen im Gehäusering 422 Statorwicklungen eines Drehstrommotors bilden und beim Betrieb der Maschine als Pumpe oder Kompressor mit einem geeigneten Wechselstrom oder mehrphasigen Strom gespeist werden, so daß in der Rotorkammer 423 ein Drehfeld entsteht. Dieses Drehfeld dient zum Antrieb des Rotors, wobei entweder der Rotor und/oder die Leistungsteile mit dem Drehfeld in magnetische Wechselwirkung treten und den Läufer des Drehstrommotors bilden. Bei einer derart ausgestalteten Rotationskolbenmaschine kann ein mechanischer Antrieb des Rotors entfallen, so daß das Gehäuse bis auf den Einlaß und Auslaß völlig geschlossen ausgebildet werden kann.Furthermore, the windings in the
Die im Gehäusering 422 erzeugten elektromagnetischen Kräfte können auch dazu verwendet werden, die Dichtelemente 460 der Leistungsteile in Berührung mit der Mantelfläche 458 zu halten. In diesem Falle werden die Leistungsteile durch eine Innen- oder Außensteuerung der oben beschriebenen Art bezüglich des Rotors gesteuert und sind aus nichtmagnetischem Werkstoff. Die Federn zum Andrücken der Dichtelemente an die Gehäuseinnenwand können dann entfallen. Die Dichtelemente bestehen aus Magnetwerkstoff, wie Ferrit, oder enthalten einen solchen.The electromagnetic forces generated in the
Es ist außerdem oder zusätzlich möglich, die anhand von Fig. 8 beschriebene Aussensteuerung nicht durch Steuerkurven, sondern durch Magnetkräfte zu bewirken. Zu diesem Zwecke sind dann im Deckel oder Boden des Gehäuses, vorzugsweise in beiden, Magnetwicklungen vorgesehen, welche Magnetpole erzeugen, die wie Steuerkurven wirken und einen entsprechenden Verlauf haben. Die Leistungsteile können dann aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen und Einsätze, z.B. ähnlich den Steuerbolzen 217 in Fig. 8 aus Magnetmaterial enthalten, die mit den Steuerkurven-Magnetpolen zusammenwirken. Die Leistungsteile können andererseits auch aus Magnetmaterial bestehen und eine solche Formgebung haben, insbesondere Vorsprünge aufweisen, die als Folgerelement für die "magnetische Steuerkurve" dienen. Der Rotor einer solchen Maschine besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff.It is also or additionally possible to effect the external control described with reference to FIG. 8 not by means of control cams but by magnetic forces. For this purpose, magnetic windings are then provided in the cover or bottom of the housing, preferably in both, which generate magnetic poles which act like control cams and have a corresponding course. The power units can then consist of non-magnetic material and inserts, e.g. similar to the
Ein Querschnitt einer Rotationskolbenmaschine mit magnetischen Steuerkurven ist in Fig. 21 schematisch dargestellt. Deckel und Boden enthalten zwei koaxiale, zur Rotorkammer 523 konzentrische Solenoidwicklungen 583 und 585, zwischen den bei gleicher Polung ein ringförniger Magnetpol entsteht, der als magnetische Steuerkurve 525 für magnetische Einsatzbolzen 517 der Leistungteile 514 wirkt. Die Einsatzbolzen 517 können aus weichmagnetischem Material bestehen. Eine vorteilhafte Alternative besteht darin, die Einsatzbolzen 517 aus Permanentmagnetmaterial zu machen und so zu polen, daß sie durch magnetische Abstoßungskräfte berührungsfrei radial zwischen den Wicklungen 583, 585 gehalten werden.A cross section of a rotary piston machine with magnetic control cams is shown schematically in FIG. 21. The lid and base contain two
In Fig. 17 sind außerdem zwei von insgesamt fünf Statorwicklungen 587 angedeutet, die im Gehäusering 522 angeordnet sind und mit dem aus gut leitendem Material, z.B. Aluminium oder Kupfer bestehenden Rotor 512 einen Induktionsmotor bilden. Der Rotor kann auch in bekannter Weise Kurzschlußwicklungen oder ein Permanentmagnetsystem enthalten.In Fig. 17 two of a total of five
Bei den vorliegenden Rotationskolbenmaschinen kann der Arbeitsraum-Hub, also die Volumenänderung eines Arbeitsraumes bei einer Umdrehung des Rotors dadurch veränderbar gemacht werden, daß man die Exzentrizität der Rotorachse in der Rotorkammer veränderbar macht. Bei Verwendung der vorliegenden Rotationskolbenmaschine als Pumpe oder Verdichter kann dadurch die Förderleistung auch bei konstanter Antriebsdrehzahl veränderbar gemacht werden. Die Änderung der Exzentrizität der Rotorachse kann beispielsweise so erfolgen, wie es in Fig. 18 dargestellt ist. Bei dieser-Rotationskolbenmaschine ist der Wellenstummel 26 des Rotors nicht in einem festen Drehlager im Gehäusedeckel bzw. -boden gelagert, sondern verschiebbar. Zu diesem Zweck ist bei der in Fig. 18 dargestellten Rotationskolbenmaschine im Gehäuseboden 18 ein diametral verlaufendes Langloch 41 vorgesehen, in dem ein Lagerstück 43 verschiebbar gelagert ist. Im Lagerstück 43 ist der Wellenstummel 26 des Rotors drehbar gelagert. An einer Seite des Lagerstückes 43 ist ein Gewindeblock 45 mit Innengewinde befestigt, in das eine Gewindespindel 47 eingreift, die mit einer nur schematisch dargestellten Antriebsvorrichtung 49, z.B. einem kleinen Elektromotor, gekoppelt ist. Falls der Rotor auch an der anderen Seite gelagert ist, ist dort eine ähnliche Verschiebevorrichtung vorgesehen, wobei durch eine mechanische oder elektrische Kopplung für einen Gleichlauf der Verschiebung der Lagerstücke 43 auf den beiden Seiten Sorge getragen wird. Die Rotationskolbenmaschine kann im übrigen so ausgebildet sein, wie eines der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.In the present rotary piston machines, the working space stroke, that is, the change in volume of a working space with one revolution of the rotor, can be made variable by making the eccentricity of the rotor axis in the rotor chamber variable. When the present rotary piston machine is used as a pump or compressor, the delivery rate can thereby be made variable even at a constant drive speed. The eccentricity of the rotor axis can be changed, for example, as shown in FIG. 18. In this rotary piston machine, the
In der in Fig. 18 dargestellten Stellung verläuft die 'Rotorachse 30 konzentrisch zur Rotorkammer 23, so daß sich bei einer Umdrehung des Rotors keine Volumenänderung der sich zwischen jeweils zwei Leistungsteilen be- ' findenden Arbeitsräume ergibt. Bei angetriebenem Rotor ist die Förderleistung der Rotationskolbenmaschine daher gleich Null. Verschiebt man das Lagerstück 43 durch Betätigung der Antriebsvorrichtung 49 in der einen Richtung, so nimmt die Fördermenge pro Umdrehung von Null aus bis zu einem Maximalwert zu, der der größmöglichen Exzentrizität des Rotors in der Rotorkammer 23 entspricht. Dasselbe, jedoch mit umgekehrter Förderrichtung tritt ein, wenn das Lagerstück aus der mittigen Stellung in der anderen Richtung radial verschoben wird. Man kann auf diese Weise die Förderleistung und Förderrichtung einer als Pumpe oder Verdichter arbeitenden Rotationskolbenmaschine der beschriebenen Art auch bei konstanter Antriebsdrehzahl des Rotors zwischen Null und einem positiven und negativen Maximalwert kontinuierlich verändern.In the position shown in FIG. 18, the '
Die im folgenden anhand der Figuren 19 bis 22 beschriebenen Weiterbildungen erschließen der vorliegenden Rotationskolbenmaschine weitere Anwendungsgebiete und tragen zu einer weiteren Verbesserung der Funktionstüchtigkeit der beschriebenen Rotationskolbenmaschinen bei. Durch Verwendung einer Steuerscheibe, wie sie anhand der Fig. 19 erläutert werden wird, läßt sich der Verschleiß einer mit Außensteuerung arbeitenden Rotationskolbenmaschine der anhand von Fig. 8 beschriebenen Art erheblich verringern. Die Verwendung mindestens einer umlaufenden Brennkammer, wie sie anhand der Figuren 20 bis 22 erläutert wird, gewährleistet hohe Wirkungsgrade bei Verwendung der vorliegenden Maschine als Innenbrennkraftmaschine. Die anhand der gleichen Figuren erläuterte nichtkreisförmige Ausbildung des Gehäusequerschnitts ermöglicht bei einer als Viertakt-Verbrennungsmotor arbeitenden Rotationskolbenmaschine den Expansionsraum größer zu wählen als den Kom- pressionsraum, so daß eine sehr gute Brennstoffausnutzung erreicht werden kann.The further developments described below with reference to FIGS. 19 to 22 open up further fields of application for the present rotary piston machine and contribute to a further improvement in the functionality of the rotary piston machines described. By using a control disk, as will be explained with reference to FIG. 19, the wear of a rotary piston machine working with external control of the type described with reference to FIG. 8 can be considerably reduced. The use of at least one rotating combustion chamber, as will be explained with reference to FIGS 20 to 22, ensures high efficiency in use of the present machine as Innenbrennkraf t machine. The non-circular design of the housing cross section explained with the aid of the same figures enables a rotary piston operating as a four-stroke internal combustion engine machine the expansion space to choose greater than the K om pressionsraum so that a very good fuel efficiency can be achieved.
Anstelle der in Fig. 8 beschriebenen kreisförmigen Steuerkurven 225, die zur Steuerung der Verschiebung der Leistungsteile dienen, kann jeweils eine kreisringförmige - Steuerscheibe 700 verwendet werden, wie sie in Fig.19a im Axialschnitt und in Fig. 19b vereinfacht in Draufsicht dargestellt ist. Jede Steuerscheibe 700 ist in einer Ringnut entsprechend den Steuerkurven drehbar gelagert und weist kreisbogenförmige Ausnehmungen 702 für die Lagerung der Enden 719 der Lager- oder Steuerbolzen 715 der Leistungsteile auf. In Fig. 19b sind zur Vereinfachung der Zeichnung nur zwei solcher Ausnehmungen dargestellt. In den Ausnehmungen 702 sind die Enden 719 der Lagerbolzen über Kugellager 704 oder entsprechend gebogene Gleitstücke 706 so gelagert, daß sie bezüglich der Steuerscheibe 700 ein gewisses Bewegungsspiel in Umfangsrichtung haben. Die Steuerscheibe kann ferner einen radialen Schlitz 708 aufweisen, in den ein an der betreffenden Stirnseite des Rotors 712 der Maschine angebrachter Mitnehmerzapfen 701 eingreift. Die Funktion des Mitnehmerzapfens kann auch einer der Steuerbolzen übernehmen, der dann azimutal unbeweglich in der Führungsscheibe gelagert ist. Im Betrieb läuft die Steuerscheibe 700 mit dem Rotor 712, jedoch exzentrisch zu diesem um, wobei die Radialbewegung der Leistungsteile durch die in den Ausnehmungen 702 gelagerten Steuerbolzen gesteuert wird. Die Steuerbolzen (ggf. mit Ausnahme des als Mitnehmer dienenden Steuerbolzens) führen bei der Drehung der Steuerscheibe 700 infolge der Exzentrizität zwischen Rotor 712 und Steuerscheibe 700 eine gewisse Pendelbewegung um ihre aziumtale (in Umfangsrichtung gesehene) Mittellage aus, was durch die entsprechend geformten Ausnehmungen 702 ermöglicht wird.Instead of the
Eine Abwandlung der beschriebenen Steuerscheibe ist in Fig. 19b rechts dargestellt. Hier hat die Steuerscheibe eine durchgehende Ringnut 702' (der Querschnitt der Steuerscheibe ist dann also etwa U-förmig). In der Ringnut 702' sind die Steuerbolzen 719 über Gleitstücke 702 (oder Kugellager 704) gelagert. Ein Steuerbolzen ist verlängert und greift in ein entsprechendes Loch im Boden der Ringnut 702' ein, so daß er als Mitnehmer wirkt. Durch die Verwendung von Steuerscheiben 700 werden die Beanspruchung und damit der Verschleiß der Leistungsteil-Steuerung erheblich herabgesetzt.A modification of the control disk described is shown on the right in FIG. 19b. Here the control disk has a continuous annular groove 702 '(the cross section of the control disk is then approximately U-shaped). The
Die Tauglichkeit von Rotationsmaschinen der oben beschriebenen Art läßt sich durch weitere Maßnahmen erheblich verbessern. Erstens läßt sich durch eine nicht kreisförmige Ausgestaltung der Steuerkurve und durch eine entsprechende Gestaltung des Rotorkammerquerschnitts eine Maschine mit mehr als einem Kompressions- und/oder Expansionsraum realisieren und bei Verwendung der Maschine als Verbrennungsmotor das Verhältnis von Ansaugraum zu Arbeits- oder Expansionsraum vergrößern, so daß sich die heißen Verbrennungsgase weiter als es bisher möglich war, gegebenenfalls bis nahezu 1 bar, entspannen können, wodurch der Wirkungsgrad entsprechend verbessert wird. Eine Maschine dieser Art ist in Figur 20 dargestellt, die im wesentlichen vereinfachte Querschnittsansicht des Gehäuses zeigt. Die Rotationsmaschine enthält ferner einen in Fig. 21 nur schematisch dargestellten Rotor 712, der z.B., wie aus Fig. 22 ersichtlich ist,fünf kolben-oder schieberartige Leistungsteile enthalten kann.The suitability of rotary machines of the type described above can be significantly improved by further measures. First, a machine with more than one compression and / or expansion space can be realized by a non-circular design of the control curve and by a corresponding design of the rotor chamber cross section, and when the machine is used as an internal combustion engine, the ratio of intake space to work or expansion space is increased, so that the hot combustion gases can relax further than was previously possible, possibly up to almost 1 bar, which improves the efficiency accordingly. A machine of this type is shown in Figure 20, which shows a substantially simplified cross-sectional view of the housing. The rotary machine also contains a
Bei der in Fig. 20 bis 22 dargestellten Rotationsmaschine hat der Querschnitt der Mantelfläche 758 des ringförmigen Gehäuseteiles 722 nicht mehr die Form eines Kreises wie der Umfang des Rotors 712, sondern ist etwa eiförmig. Die Rotationskammer hat also näherungsweise die Form eines geraden elliptischen Zylinders. Diese Form wird durch zwei einander diamertral gegenüberliegende, im Querschnitt etwa sichelförmige Ausbuchtungen 751, 753 erzeugt, die vorzugsweise verschieden groß sind. Im Boden und Deckel des Gehäuses befinden sich entsprechend geformte Steuerkurven, von denen in Figur 20 eine Steuerkurve 725 dargestellt ist. Der Deckel und/oder der Boden des Gehäuses sind bei der in Fig. 20 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Rotationsmaschine außerdem mit einem zwickelförmigen Einlaßschlitz 776 und einem zwickelförmigen Auslaßschlitz 778 versehen, die sich an dem einen Paar der einander zugewandten Enden der sichelförmigen Ausbuchtungen 751 bzw. 753 befinden.In the rotary machine shown in FIGS. 20 to 22, the cross section of the lateral surface 758 of the
Der in Fig. 21 und 22 perspektivisch bzw. im Querschnitt dargestellte kreisscheibenförmige Rotor 712 enthält bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Rotationsmaschine fünf kolben- oder schieberartige Leistungsteile 714, die gegenseitige Abstände von 72° haben.und von denen in Fig. 22 unten nur eines dargestellt ist. Läßt man die unterschiedlichen Größen der Ausbuchtungen außer Betracht, so befindet sich die Achse 130 des Rotors .in der Mitte der Rotorkammer. Die Leistungsteile sind in entsprechenden Bohrungen 727 des Rotors verschiebbar gelagert. Die Abdichtanordnung für die Leistungsteile und den Rotor ist nicht näher dargestellt, sie kann in an sich bekannter Weise oder wie oben erläutert ausgeführt sein.In this embodiment of the present rotary machine, the circular disk-shaped
Die Leistungsteile 714 werden von Steuerbolzen 717 durchsetzt, deren Enden in den Steuerkurven 725 geführt sind, wie anhand von Fig. 8 erläutert worden ist.The
Bei der vorliegenden Ausführungsform der Rotationsmaschine ist der Rotor 712 in seiner zylindrischen Seitenfläche 712a zwischen jeweils zwei Leistungsteilen mit einer Brennkammer 755 versehen. Von jeder Brennkammer erstrecken sich zwei axial versetzte Vertiefungen 761, die Strömungskanäle zu den benachbarten Bohrungen 727 bilden und eine relativ geringe Tiefe haben können. Die Brennkammern 755 sind vorzugsweise etwa halbkugelförmig, wie aus dem Querschnitt in Fig. 22 ersichtlich ist. Jede Brennkammer 755 kann mit einer Zündkerze 757 versehen sein, die in einer schrägen Bohrung sitzt und mit einem zugehörigen Verteilerkontakt verbunden ist. Die Verteilerkontakte befinden sich auf der einen ebenen Stirnfläche des Rotors 712 und arbeiten in an sich bekannter Weise mit einem nichtdargestellten Gegenkontakt zusammen, der sich an der Innenseite des Gehäusedeckels befindet und mit einer Zündspule verbunden ist.In the present embodiment of the rotary machine, the
Die Rotationsmaschine gemäß Fig. 20 bis 22 arbeitet ähnlich wie ein Zehnzylinder-Viertaktmotor, wie im folgenden erläutert werden soll.20 to 22 operates similarly to a ten-cylinder four-stroke engine, as will be explained in the following.
Die fünf Leistungsteile 714 sind in Fig. 20 nur durch ihre die Rotorachse 730 schneidenden strichpunktiert gezeichneten Mittelebenen versinnbildlicht. Der Rotor soll sich in Uhrzeigerrichtung drehen. Zwischen jeweils zwei Leistungsteilen wird ein Arbeitsraum 779, zu dem eine Brennkammer 755 gehört, gebildet. Zu einem Arbeitsraum gehören auch noch die azimutalen (in Umfangsrichtung verlaufenden) Vertiefungen 761, die sich von der Brennkammer bis zu den die Leistungsteile enthaltenden Bohrungen 727 erstrecken. Wenn sich zwei Leistungsteile in den Positionen I bzw. II befinden, hat der zwischen ihnen eingeschlossene Arbeitsraum ein minimales Volumen entsprechend dem oberen Totpunkt bei einem Kolbenmotör. Dreht sich nun der Rotor in Uhrzeigerrichtung weiter, so beginnt das in Drehrichtung vordere Leistungsteil in die zwickelartige Ausbuchtung 752 einzutreten und läuft über den Einlaßschlitz 776; der Ansaugtakt beginnt. Wenn die Leistungsteile die Positionen III bzw. IV erreicht haben, hat das Volumen des betrachteten Arbeitsraumes ein erstes Maximum entsprechend dem unteren Totpunkt der Ansaugtakt ist beendet und es beginnt nun der Kompressionstakt, während dessen sich die betrachteten Leistungsteile in Positionen V und VI bewegen. In den letzterwähnten Positionen, die wieder dem-oberenThe five
Totpunkt bei einem Kolbenmotor entsprechen, hat das Volumgen des betrachteten Arbeitsraumes wieder ein Minimum, der Kompressionstakt ist beendet und es erfolgt die Zündung (bezüglich Früh- oder Spätzündung liegen ähnliche Verhältnisse wie bei einem Kolbenmotor vor).Correspond to the dead center in a piston engine, the volume of the work space in question has a minimum again, the compression cycle has ended and the ignition takes place (with regard to early or late ignition there are similar conditions as with a piston engine).
Beim Weiterdrehen des Rotors vergrößert sich das Volumen des betrachteten Arbeitsraumes, was dem Expansions- oder Arbeitstakt entspricht. In den Positionen VII und VIII der betrachteten Leistunasteile hat der Arbeitsraum sein größtes Volumen und beim Weiterdrehen wird der Aüslaßschlitz 778 freigegeben. Es folgt nun der Auspufftakt, bei dem die Verbrennungsprodukte durch den Auslaßschlitz 778 in den Auspuff gefördert werden. Der Auspufftakt ist beendet, wenn die betrachteten Leistungsteile wieder ihre Anfangsstellung in den Positionen I bzw. II erreichen.As the rotor continues to rotate, the volume of the work space under consideration increases, which corresponds to the expansion or work cycle. In positions VII and VIII of the power parts under consideration, the work area has its largest volume and when turning further, the
Der beschriebene Zyklus wird von allen fünf Arbeitskammern nacheinander durchlaufen. Bei einer Umdrehung des Rotors finden also fünf vollständige Viertaktzyklen statt. Hierdurch ergeben sich ein hohes Leistungsgewicnt und ein ruhiger Lauf.All five work chambers run through the cycle described in succession. With one revolution of the rotor, five complete four-stroke cycles take place. This results in a high performance and a smooth run.
Dadurch, daß die Ausbuchtung 752, die in das Volumen des Ansaugraumes eingeht, kleiner gewählt ist als das Volumen der Ausbuchtung 751, die in das Volumen des Expansions- oder Arbeitsraumes eingeht, läßt sich einesehr weitgehende Expansion z.B. bis etwa Atmosphärendruck, erreichen, was einen hohen Wirkungsgrad zur Folge hat, da die Verbrennungsgase sehr weitgehend entspannt werden können.Characterized in that the
Die Rotationsmaschine gemäß Fig. 20 bis 22 läßt sich auf verschiedene Weise abwandeln. Beispielsweise können die in jeder Brennkammer 755 des Rotors vorgesehenen Zündkerzen 757 durch eine einzige Zündkerze 757' ersetzt werden, die sich in der Wandlung des Gehäuses befindet und so angeordnet ist, daß sie mit dem das komprimierte Gas enthaltenden Arbeitsraum kommuniziert.20 to 22 can be modified in various ways. For example, the spark plugs 757 provided in each
Die Rotationsmaschine gemäß Fig. 20 bis 22 kann selbstverständlich auch als Dieselmotor betrieben werden, wobei dann die Zündkerzen 757 oder 757' durch Glühkerzen ersetzt werden.20 to 22 can of course also be operated as a diesel engine, in which case the spark plugs 757 or 757 'are replaced by glow plugs.
Es ist ferner möglich, mit Direkteinspritzung des Brennstoffes zu arbeiten, was insbesondere bei einem nach dem Dieselprinzip arbeitenden Motor von Vorteil ist. In diesem Falle kann in jedem Arbeitsraum insbesondere in jeder Brennkammer 755 eine Einspritzdüse 789 münden, die über ein geeignetes Leitungs- und Verteilersystem von einer Einspritzpumpe mit Kraftstoff versorgt wird, z.B. über eine Hohlwelle 726, die eine radiale Bohrung 791 hat, welche bei der Drehung des Rotors um die im wesentlichen feststehende Hohlwelle die Verteilerfunktion für den Brennstoff ausübt.It is also possible to work with direct injection of the fuel, which is particularly advantageous in the case of an engine operating on the diesel principle. In this case, an
Es kann auch eine einzige im Gehäusering 722 angeordnete Einspritzdüse 789' verwendet werden.A single injector 789 'disposed in the
Die Brennkammern 755 können auch sowohl mit einer Zündkerze 757, als auch mit einer Einspritzdüse 789 versehen sein, wie in Fig. 22 links unten schematisch dargestellt ist.The
Wenn die beschriebene Rotationsmaschine als Verbrennungsmotor ohne Direkteinspritzung des Kraftstoffes in die Arbeitskammern betrieben wird, ist der Einlaßschlitz 776 selbstverständlich mit einem Vergaser oder einer Saugrohr-Einspritzvorrichtung verbunden.If the rotary machine described is operated as an internal combustion engine without direct injection of the fuel into the working chambers, the
Die Kraftstoffverbrennung kann auch in einer Außenbrennkammer 771 erfolgen, die unabhängig vom Motor Druckgas liefert. Bei einem Motor der anhand der Figuren 20 und 22 beschriebenen Art entfallen dann die Brennkammern 755 und es sind zwei weitere Schlitze 767, 769 vorgesehen, die mit dem Einlaß bzw. Auslaß der Außenbrennkammer 771 verbunden sind. Die Rotationsmaschine saugt dann durch den Einlaßschlitz 776 Luft an, die durch den Schlitz 767 in die nur schematisch dargestellte Außenbrennkammer 711 gefördert wird. Der Außenbrennkammer 771 wird ferner Brennstoff über einen Einlaß K zugeführt. Die in der Außenbrennkammer 771 erzeugten Verbrennungsgase werden dem als Einlaßschlitz dienenden Schlitz 769 zugeführt und expandieren in dem den Zwickel 751 durchlaufenden Arbeitsraum bis sie durch den Auslaßschlitz 778 ausströmen können. Die Verbindungsleitungen zwischen den Schlitzen 767, 769 und der Außenbrennkammer 771 können Ventile 775, 777 enthalten, um das Ein- und Ausströmen von Gas in die bzw. aus der Außenbrennkammer 771 sicher steuern zu können.The fuel can also be burned in an
Die Ventile können im allgemeinen aus einfachen Rückschlagklappen bestehen oder in üblicher Weise gesteuert werden.The valves can generally consist of simple check valves or can be controlled in the usual way.
Wenn eine Druckmittelquelle, z.B. ein Dampferzeuger, eine Druckluft- oder Druckölquelle und dgl., zur Verfügung steht, der keine von der betreffenden Rotationsmaschine selbst geförderte oder komprimierte Verbrennungsluft benötigt, kann die Maschine gem. Fig. 20 so betrieben werden, daß jeweils zwei Arbeitskammern gleichzeitig im Arbeits- (Expansions-) Takt bzw» im Auspuff takt arbeiten. In diesem Falle wird dann sowohl dem Schlitz 776 als auch dem Schlitz 769 Druckmittel zugeführt.If a pressure medium source, for example a steam generator, a compressed air or pressure oil source and the like, is available that does not require combustion air that is itself conveyed or compressed by the rotary machine in question, the machine can be operated according to Fig be operated. 20 so that each two working chambers operate simultaneously clocked in Arb eits- (expansion) stroke or "in the exhaust. In this case, both the
Der Rotor kann auch mehr oder weniger als fünf LeiStungsteile enthalten. Eine ungerade Anzahl von Leitungsteilen, z.B. fünf, ist im allgemeinen einer geraden Anzahl vorzuziehen, da dann die Arbeitstakte besser gegeneinander versetzt sind und sich ein gleichmäßigerer Lauf als bei einer geraden Anzahl von Leistungsteilen ergibt.The rotor can also contain more or less than five power parts. An odd number of line parts, e.g. five is generally preferable to an even number, since then the work cycles are better offset from one another and the result is a more even run than with an even number of power units.
Es war in Verbindung mit Fig. 17 bereits erwähnt worden, daß der An- oder Abtrieb der Maschine, wie beschrieben, auch auf elektromagnetische Weise erfolgen kann, indem der Rotor als Anker bzw. Kurzschlußläufer und das Gehäuse als Stator einer rotierenden elektrischen Maschine ausgebildet sind. Dies ist besonders bei Verwendung der vorliegenden Maschine als Pumpe für agressive oder gefährliche Fluide zweckmäßig. Die Statorwicklung kann auch im Boden und Deckel des Gehäuses angeordnet sein und der Rotor ist dann nach Art eines Scheibenläufers ausgebildet.It had already been mentioned in connection with FIG. 17 that the machine can be driven or driven, as described, also in an electromagnetic manner, in that the rotor is designed as an armature or short-circuit rotor and the housing as a stator of a rotating electrical machine . This is particularly useful when using the present machine as a pump for aggressive or dangerous fluids. The stator winding can also be arranged in the bottom and cover of the housing and the rotor is then designed in the manner of a disc rotor.
Wenn die vorliegende Rotationskolbenmaschine als Arbeitsmaschine ausgebildet ist, kann ihr die erzeugte Arbeit ganz oder teilweise durch einen integrierten elektromagnetischen Generator entnommen werden, der ähnlich wie die oben erwähnte elektromotorischen Antriebsmaschinen ausgebildet sein kann.If the present rotary piston machine is designed as a working machine, all or part of the work generated can be taken from it by an integrated electromagnetic generator which can be designed similarly to the above-mentioned electromotive drive machines.
Eine Rotationskolbenmaschine der in Fig. 20 dargestellten Art mit zwei(oder mehreren) Ausbauchungen 751, 752 unterschiedlicher Größe läßt sich auch in vorteilhafter Weise für mehrstufige Prozesse verwenden. Beispielsweise kann in der Maschine gemäß Fig. 20 ein von einer äußeren Druckmittelquelle geliefertes kompressives Druckmittel (z.B. Dampf) in zwei Stufen unter Arbeitsleistung entspannt werden. Das Druckmittel wird in diesem Falle durch den Einlaß 776 eingespeist und in der kleineren Kammer 752 teilweise entspannt.A rotary piston machine of the type shown in FIG. 20 with two (or more) bulges 751, 752 of different sizes can also be used advantageously for multi-stage processes. For example, in the machine according to FIG. 20, a compressive pressure medium (for example steam) supplied by an external pressure medium source can be released in two stages with work performed. In this case, the pressure medium is fed in through the
Das teilweise entspannte Druckmittel tritt durch den Auslaß 767 aus und wird (gegebenenfalls nach Zwischen- überhitzung) in den Einlaß 769 eingespeist. Die zweite Entspannungsstufe findet nun in der größeren Kammer oder Ausbauchung 751 statt und das zweistufig entspannte Druckmittel tritt aus dem Auslaß 778 aus.The partially relaxed pressure medium exits through the
Ganz analog kann die Maschine gemäß Fig. 20 auch als zweistufiger Verdichter betrieben werden. Das zu verdichtende Fluid wird in diesem Falle der öffnung 769 zugeführt. Die erste Verdichtungsstufe findet in der größeren Kammer oder Ausbuchtung 751 statt. Das vorverdichtete Druckmittel tritt aus der öffnung 778 aus und wird der öffnung 776 zugeführt, worauf es in der kleineren Kammer oder Ausbauchung 752 einer zweiten Verdichtungsstufe unterworfen wird. Das zweistufig verdichtete Druckmittel tritt dann aus der öffnung 767 aus.Analogously, the machine according to FIG. 20 can also be operated as a two-stage compressor. In this case, the fluid to be compressed is fed to the
Eine Rotationskolbenmaschine der anhand der Fig.20 bis 22 erläuterten Art kann selbstverständlich auch mehr als zwei Ausbuchtungen entsprechend den Ausbuchtungen 751 und 752 aufweisen, die gleich oder unterschiedlich groß bemessen sein können, so daß man dann noch mehr Arbeitstakte oder Expansions- bzw. Kompressionsstufen zur Verfügung hat.A rotary piston machine of the type explained with reference to FIGS. 20 to 22 can of course also have more than two protrusions corresponding to
Der Fachmann wird erkennen, daß sich die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch noch in anderer Weise abwandeln lassen und daß bestimmte Merkmale, die bei einem Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen anwendbar sind.Those skilled in the art will recognize that the described exemplary embodiments can also be modified in another way and that certain features which have been described in one exemplary embodiment can also be used in other exemplary embodiments.
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet, daß
characterized in that
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