DE883905C - Rotary piston machine - Google Patents
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Description
Drehkolbenmaschine Bekannt sind Drehkolbenmaschinen mit kreisförmigen oder kreisähnlichen sowie ellipsenähnlichen Gehäusen, in denen Schieberkolben für die Abdichtung zwischen der Kolbentrommel und dem Gehäuse vorgesehen sind. Es ist bisher nicht gelungen, bei derartigen Maschinen mit einfachen Mitteln und geringem Fertigungsaufwand eine Kompensation der auf die Schieberkolben wirkenden Fliehkräfte herbeizuführen.Rotary piston machine are known rotary piston machines with circular or circle-like and elliptical-like housings in which slide pistons for the seal between the piston barrel and the housing are provided. It is so far not succeeded with such machines with simple means and little Manufacturing effort a compensation of the centrifugal forces acting on the slide piston bring about.
Mit Rücksicht auf den Verschleiß der drei Hauptelemente (Kolbentrommel, Schieberkolben und Gehäuse) waren daher die erreichbaren Drehzahlen derartiger Maschinen verhältnismäßig gering, und die als Funktion der Zeit auftretenden Undichtigkeitsverluste waren im Vergleich zu Kolbenmaschinen hoch.With regard to the wear of the three main elements (piston drum, Slide piston and housing) were therefore the achievable speeds of such machines relatively low, and the leakage losses that occur as a function of time were high compared to piston engines.
Dies zeigte sich unter anderem auch in der geringen Druckstufung, welche bei Anwendung solcher Maschinen als Verdichter möglich war. Die neue Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung vermeidet die Nachteile der bisher bekanntgewordenen Konstruktionen durch verschiedene, nachstehend zu beschreibende Einzelheiten.This was shown, among other things, in the low pressure rating, which was possible when using such machines as compressors. The new construction according to the present invention avoids the disadvantages of those previously known Constructions by various details to be described below.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, die mehrfach wirkend arbeitet, wobei die Kolbentrommel mittig im Gehäuse gelagert ist, welches von der Kreisform wesentlich abweicht.The present invention relates to a rotary piston machine, the multiple works effectively, wherein the piston drum is mounted centrally in the housing, which deviates significantly from the circular shape.
Bei dieser Maschine kann entweder die Kolbentrommel sich im feststehenden Gehäuse drehen, oder das Gehäuse kann um die feststehende Kolbentrommel umlaufen. Auch können beide Teile in Relativbewegung zueinander drehbar angeordnet sein. Die Zweckmäßigkeit der einen oder anderen Bauweise richtet sich nach dem beabsichtigten Verwendungszweck. Gemäß der Erfindung kommen neuartige. Schieberkolben zur Anwendung, bei denen je zwei nicht diametral gegenüberliegende Schieberkolben starr miteinander verbunden sind, jeder dieser so gebildeten Doppelschieberkolben gleichmäßig gekrümmt ist und in der Kolbentrommel so geführt wird, daß seine beiden Enden unter ständiger Berührung der Wand des Gehäuses während der Umdrehungen der Maschine abwechselnd mehr oder weniger weit aus der Kolbentrommel herausragen.With this machine, either the piston drum can be stationary Rotate the housing, or the housing can revolve around the stationary piston barrel. Both parts can also be arranged to be rotatable in relative movement to one another. the Expediency of one or the other type of construction depends on the intended one Purpose of use. According to the invention come novel. Spool for use in which two spool pistons that are not diametrically opposite each other are rigidly connected to each other, each of these double slide pistons formed in this way is evenly curved and is guided in the piston drum so that its two Ends in constant contact with the wall of the housing during the revolutions of the The machine alternately protrudes more or less from the piston barrel.
Durch diese Formgebung der Doppelschieberkolben im Verein mit der geeignet zu wählenden Gehäuseform wird die Anlagefläche für die auf die Doppelschieberkolben wirkenden Fliehkräfte von der schmalen Endkante auf die breite Seitenfläche der Schieber verlagert und damit eine die Lebensdauer der Maschine erheblich steigernde Reibungsverminderung zwischen den Schieberenden und dem Gehäuse erzielt.This shape of the double slide piston in conjunction with the The housing shape to be selected is the contact surface for the double slide piston acting centrifugal forces from the narrow end edge to the wide side surface of the Relocated slide and thus significantly increasing the service life of the machine Achieved friction reduction between the slide ends and the housing.
Durch die so erzielbare Verlagerung der Anlagefläche für die Fliehkräfte ist eine gegenüber bekannten Bauweisen beträchtliche Drehzahlsteigerung möglich, durch welche nicht allein das Leistungsgewicht der Maschine und deren Bauaufwand verbessert werden, sondern auch infolge der bei der hohen Drehzahl geringeren Undichtigkeitsverluste höhere Druckstufungen und damit eine Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften solcher Maschinen erzielt werden.By shifting the contact surface for the centrifugal forces that can be achieved in this way a considerable increase in speed compared to known construction methods is possible, which not only include the power-to-weight ratio of the machine and its construction costs are improved, but also as a result of the lower leakage losses at the high speed higher pressure levels and thus an improvement in the thermodynamic properties such machines can be achieved.
Es ist möglich, die Schieberenden durch ,entsprechende Grenzabdichtungen bzw. durch in sich federnde Bauweise auch bei einsetzendem Verschleiß von Gehäuse oder Schieberabdichtung mit dem Gehäuse in Berührung zu halten.It is possible to seal the valve ends through appropriate boundary seals or due to the resilient construction, even when the housing starts to wear out or to keep the slide seal in contact with the housing.
Die Kolbentrommel wird zweckmäßig mit Rücksicht auf einfache Herstellung und genaue Einhaltung der Passungen für die Schieberführungen in zusammengesetzter Bauweise ausgeführt.The piston barrel is expedient in view of ease of manufacture and exact compliance with the fits for the slide guides in the assembled Executed construction.
Die seitliche Abdichtung der Kolbentrommel und der Schieberkolben einerseits und den Gehäuseseitenwänden andererseits kann beispielsweise durch Schleifringdichtungen oder Labyrinthdichtungen erfolgen sowie durch mechanische oder magnetische Betätigung der axial beweglichen Seitenwände, wobei gegebenenfalls ein Einfluß auf die Anpressung der Seitenwände - durch den Druck des verwendeten Mediums herbeigeführt werden kann.The lateral sealing of the piston drum and the slide piston on the one hand and the housing side walls on the other hand, for example by slip ring seals or labyrinth seals and by mechanical or magnetic actuation the axially movable side walls, possibly influencing the contact pressure the side walls - can be brought about by the pressure of the medium used.
Darüber hinaus kann erfindungsgemäß der bei Kreiselpumpen und Ventilatoren benutzte hydrodynamische Effekt dadurch -zur Abdichtung herangezogen werden, daß an den Seitenwänden des Gehäuses in geeignetem Verhältnis zum Kolbentrommeldurchmesser zusätzlich Eintrittsöffnungen für das verwendete Medium vor= gesehen werden, welches infolge der Rotation der Kolbentrommel selbst durch Fliehkraftwirkung die seitliche Abdichtung bewirkt.In addition, the hydrodynamic effect used in centrifugal pumps and fans can be used according to the invention thereby -be used for sealing that on the side walls of the housing in a suitable ratio to the piston drum diameter additional inlet openings for the medium used are provided, which causes the lateral seal due to the rotation of the piston drum itself by centrifugal force.
Diese letzte Art der Abdichtung ist in ihrer Wirk, samkeit drehzahlabhängig, weshalb bei einem vorgesehenen Betrieb mit variabler Drehzahl eine Kombination mit obengenannten anderweitigen Dichtmitteln zweckmäßig ist.The effectiveness of this last type of seal depends on the speed, which is why a combination with Above other sealing means is appropriate.
Die Schmierung der Schieber kann entweder durch ein dem Medium beigegebenes Schmiermittel erfolgen oder durch eine zentrale Schmierung von der Kolbentrommel aus, beispielsweise durch einen oder beide hohle Wellenzapfen der Kolbentrommel und Bohrungen in derselben, die zu den Doppelschieberkolben hinführen. Für die Schmierung der Gleitfläche im Gehäuse kann entweder die obengenannte Schmierung verwendet werden oder eine getrennte Schmierung durch entweder eine das Schmiermittel durch seine Poren hindurchlassende Gehäusebüchse, beispielsweise aus fertig kalibriertem, formgepreßtem Sintermaterial, oder durch Schmiereinlagen im Bereich der geringsten Exzentrizität des Gehäuses.The slide can be lubricated either by an additive to the medium Lubricants take place or through a central lubrication from the piston drum from, for example, through one or both hollow shaft journals of the piston drum and bores in the same, which lead to the double slide piston. For lubrication the above mentioned lubrication can be used for the sliding surface in the housing or a separate lubrication by either one of the lubricants through its Housing bushing that allows pores to pass through, for example made of pre-calibrated, compression molded Sintered material, or with lubricating inserts in the area of the least eccentricity of the housing.
Infolge der sich aus der vorgeschlagenen Konstruktion, ergebenden sehr geringen Bahndrücke der Doppelschieberkolben an der Gehäuselauffläche ist es auch möglich, für bestimmte Verwendungszwecke lediglich durch Graphitierung des Gehäuses oder der .lediglich oder beider Konstruktionselemente bzw. durch Anbringung von Graphitenden in den Schieberkolben schmierungsfrei zu arbeiten, speziell dann, wenn das verwendete Medium selbstschmierende Eigenschaften hat, beispielsweise S 02 Dämpfe.As a result of the proposed construction It is very low path pressures of the double slide piston on the housing running surface also possible for certain purposes only by graphitizing the Housing or the. Only or both construction elements or by attachment to work lubrication-free of graphite ends in the slide piston, especially then, if the medium used has self-lubricating properties, e.g. S 02 fumes.
Wie bei anderen bekannten Drehkolbenmaschinen erfolgt der Einlaß und der Auslaß des verwendeten Mediums in die bzw. aus den Arbeitsräumen durch im Gehäuse oder in den Seitenwänden des Gehäuses angebrachte Schlitze. Es ist möglich, durch Wahl der Schlitzhöhe und der Schlitzlage in den einzelnen Arbeitsräumen der mehrfach wirkenden Maschine zueinander verschiedene Druckstufungen und Fördermengen bzw. Füllungsmengen festzulegen.As with other known rotary piston machines, the inlet takes place and the outlet of the medium used into or out of the working spaces through the housing or slots made in the side walls of the housing. It is possible through Choice of slot height and slot position in the individual work areas of the multiple acting machine to each other different pressure levels and flow rates or Define filling quantities.
Es ist ferner möglich, durch Anordnung von zusätzlichen Hohlräumen in der Kolbentrommel in an sich bekannter Weise verschiedene Druckstufungen zwischen den einzelnen Arbeitsräumen zu erzielen. Außerdem ist es möglich, durch Anordnung von Überströmkanälen in den in diesem Fall zum Gehäuse verdrehbar anzuordnenden Seitenwänden stufenlose Druck- und Mengenregulierung herbeizuführen.It is also possible by arranging additional cavities in the piston drum in a manner known per se different pressure levels between to achieve the individual workspaces. It is also possible by arrangement from overflow ducts to the rotatable in this case to the housing Side walls to bring about stepless pressure and volume regulation.
Bei automatisch arbeitenden Maschinen kann der Impuls für diese Veränderbarkeit von Druckstufung oder Mengenregulierung vom verwendeten Medium selbst, beispielsweise durch pneumatische oder hydraulische Betätigung der zu verdrehenden Seitenwände, bewirkt werden, gegebenenfalls auch durch thermostatisch oder mechanisch arbeitende Reglerorgane (Fhehkraftregler usw.). Die Maschine gemäß der Erfindung kann mehrstufig betrieben werden, entweder durch die verschiedenartige oben beschriebene Füllung und Druckstufung oder durch Anordnung mehrerer nacheinandergeschalteter und entweder verschieden breiter oder im Durchmesser verschiedener oder in der Exzentrizität verschiedener Baugruppen, wobei unter jeder Baugruppe eine komplette Maschineneinheit zu verstehen ist.In the case of machines that work automatically, the impetus for this variability of pressure gradation or volume regulation of the medium used itself, for example by pneumatic or hydraulic actuation of the side walls to be rotated, be effected, if necessary also by thermostatically or mechanically operating Regulator organs (Fhehkraft regulators etc.). The machine according to the invention can be multi-stage operated, either by the various types of filling described above and pressure gradation or by arranging several successively connected and either different in width or in diameter or in eccentricity different assemblies, with a complete machine unit under each assembly is to be understood.
Im Hinblick auf die besonderen thermischen Verhältnisse bei der Anwendung dieser Maschine als Brennkraftmaschine wird vorgeschlagen, bei dem Arbeitsverfahren mit Hilfe innerer Verbrennung bei einer Gehäuseform, die derjenigen eines doppelt wirkenden Verdichters gleicht, die eine Arbeitsseite zum Ansaugen und Verdichten, die andere Arbeitsseite zum Expandieren und Ausschieben zu verwenden, so daß sich dadurch im Sonderfall der Verbrennungskraftmaschine mit innerer Verbrennung eine einfach wirkende Arbeitsweise ergibt.With regard to the special thermal conditions in use this machine as an internal combustion engine is proposed in the working method with the help of internal combustion a housing shape that of those of a double-acting compressor, one working side for suction and compress, to use the other working side for expanding and pushing out, so that in the special case of the internal combustion engine with internal combustion results in a simple-looking way of working.
Sofern sich bei dieser Maschine jedoch im Bereich der größten Verdichtung durch die an diesem Punkt einsetzende Zündung und Verbrennung thermische Schwierigkeiten im Hinblick auf die Haltbarkeit des verwendeten Materials ergeben, ist es zweckmäßig, an Stelle eines außerhalb der Maschine aufbereiteten Kraftstoff-Luft-Gemisches lediglich Frischluft anzusaugen und in diese Frischluft in jeden zweiten Arbeitsraum der Maschine Kraftstoff durch Einspritzen oder Einblasen oder Ansaugen einzubringen, so daß die anderen Arbeitsräume durch die Umwälzung der nicht zur Verbrennung herangezogenen Frischluft eine Innenkühlung der Maschine bewirken, wobei das Verdichtungsverhältnis in den Spül- bzw. Arbeitsräumen verschieden groß gewählt werden kann.However, if this machine is in the area of greatest compression thermal difficulties due to the ignition and combustion occurring at this point with regard to the durability of the material used, it is advisable to instead of a fuel-air mixture prepared outside the machine To suck in fresh air and in this fresh air in every second work area of the machine Introduce fuel by injecting or blowing in or sucking in, so that the other work rooms by circulating the ones not used for incineration Fresh air cause internal cooling of the machine, whereby the compression ratio different sizes can be selected in the wash or work rooms.
Der Leistungsbedarf für das Umwälzen dieser Kühlluft wird zum Teil oder voll durch deren Wärmeaufnahme aus den zu kühlenden Maschinenteilen, nämlich Gehäuse, Kolbentrommel und Doppelschieberkolben, und durch die Expansionsarbeit der aufgeheizten Luft ausgeglichen, wobei unter bestimmten Verhältnissen sich bei zweckmäßiger Wahl der verschiedenen Verdichtungsverhältnisse über die notwendige Leistung für die Luftumwälzung hinaus eine Überschußleistung ergibt, welche auf die Wiedereinführung der Verlustwärme in diesen Arbeitsprozeß zurückzuführen ist. Damit ist die Möglichkeit einer wenn auch geringen Steigerung des Gesamtwirkungsgrades der Brennkraftmaschine gegeben.The power requirement for circulating this cooling air becomes part of it or fully through their heat absorption from the machine parts to be cooled, namely Housing, piston barrel and double slide piston, and through the work of expansion the heated air balanced, whereby under certain conditions with expedient choice of the different compression ratios over the necessary Power for the air circulation also results in an excess power, which on the reintroduction of the heat loss can be traced back to this work process. This gives the possibility of an increase in the overall efficiency, albeit a small one given the internal combustion engine.
Aus dem Auslaß derartiger Brennkraftmaschinen tritt somit nicht nur Restgas, sondern ein Gemisch von Restgas und aufgeheizter Kühlluft aus, das in einer oder mehreren weiteren Drehkolbenmaschinen, welche in diesem Fall wieder doppelt wirkend arbeiten würden, weiterhin ausgenutzt werden kann.Thus not only occurs from the outlet of such internal combustion engines Residual gas, but a mixture of residual gas and heated cooling air, which in a or several other rotary piston machines, which in this case are doubled again would work effectively, can still be exploited.
Es ist ferner möglich, dieses aus der ersten Drehkolbenmaschine austretende Gasgemisch, da sein Sauerstoff noch nicht restlos verbrannt ist, in einer zweiten Maschine, welche in diesem Fall eine ähnliche Ausbildung haben müßte wie die erste, nochmals durch zusätzliche Einbringung von Kraftstoff zu einer zweiten Verbrennung heranzuziehen.It is also possible for this emerging from the first rotary piston machine Gas mixture, since its oxygen has not yet been completely burned off, in a second Machine, which in this case should have a similar training as the first, again by introducing additional fuel for a second combustion to use.
Bei Brennkraftmaschinen mit äußerer Verbrennung sind zwei miteinander gekuppelte Maschinen verschiedener Größe vorgesehen, deren erste als Verdichter die zur Verbrennung notwendige Verbrennungsluft und darüber hinaus die zur Erreichung einer gewollten Verbrennungstemperatur notwendige Kühl- und Überschußluft fördert, während die zweite die in zwischengeschalteten Verbrennungskammern verbrannten Gase als Kraftmaschine verarbeitet. Bei einer solchen Maschine ist sowohl für die Verdichterseite als auch für die Kraftmaschinenseite mehrstufige Arbeitsweise möglich. Außerdem kann beispielsweise in Triebwerken die Restexpansion im Anschluß an die Kraftmaschinenseite in an sich bekannter Art in Schubdüsen verwertet werden.In internal combustion engines with external combustion, two are with each other Coupled machines of various sizes were provided, the first as a compressor the combustion air necessary for combustion and beyond that to achieve it a desired combustion temperature promotes necessary cooling and excess air, while the second is the gases burned in intermediate combustion chambers processed as a power machine. Such a machine is used for both the compressor side as well as for the engine side, multi-stage operation is possible. aside from that For example, in engines, the residual expansion following the engine side be utilized in thrusters in a manner known per se.
Der Vorteil gegenüber bekannten Maschinen mit äußerer Verbrennung liegt in der Möglichkeit der Anwendung höherer Druckstufungen wie auch in der Möglichkeit der Anwendung variabler Drehzahlen.The advantage over known machines with external combustion lies in the possibility of using higher pressure ratings as well as in the possibility the use of variable speeds.
Durch Anordnung zweckentsprechender Umsteuerungsorgane ist es möglich, durch wechselweises Verschließen von Ein- und Auslaßschlitzen Drehrichtungswechsel herbeizuführen.By arranging appropriate reversing organs, it is possible by alternately closing the inlet and outlet slots, change the direction of rotation bring about.
Bei Vakuumpumpen wird durch die beschriebene Ausnutzung des hydrodynamischen Prinzips im Bereich hohen Vakuums eine Molekularrestabsaugung durch die in den Seitenwänden des Gehäuses angebrachten Kanäle herbeigeführt.In the case of vacuum pumps, the described utilization of the hydrodynamic Principle in the area of high vacuum, a residual molecular suction through the in the side walls the housing attached channels brought about.
In den Abb. i bis 3 sind Ausführungsbeispiele der neuen Drehkolbenmaschine schematisch dargestellt. Abb. i zeigt einen Mittelschnitt quer zur Trommelachse durch die als Verdichter oder als Preßluft- oder Dampfmotor ausgebildete Drehkolbenmaschine in doppelt wirkender Bauweise mit den Kolbenschiebern i, der Kolbentrommel 2, dem Gehäuse 3 mit Kühlmantel 4, den Niederdruckkanälen 5 und den Hochdruckkanälen 6. Für die Anwendung als Verdichter gelten für die Bewegung des Mediums die stark ausgezogenen Pfeile 7 und 8, während für die Anwendung als Motor die gestrichelten Pfeile g und io die Bewegung des Energie abgebenden Mediums andeuten. Der Drehsinn der Kolbentrommel bei Anwendung als Verdichter ist ebenfalls durch einen stark ausgezeichneten Pfeil ii, bei Anwendung als Motor durch den gestrichelt dargestellten Pfeil 12 gezeigt. Die zwischen Kolbentrommel 2 und Gehäuse 3 durch die Schieber i begrenzten sichelförmigen Arbeitsräume oder Zellen 13, 14, 15, 16 nehmen das Medium im Innern der Maschine während der Arbeit derselben in bekannter Weise auf.In Figs. I to 3 are exemplary embodiments of the new rotary piston machine shown schematically. Fig. I shows a central section across the drum axis by the rotary piston engine designed as a compressor or as a compressed air or steam engine in double-acting design with the piston valves i, the piston drum 2, the Housing 3 with cooling jacket 4, the low-pressure channels 5 and the high-pressure channels 6. For use as a compressor, the strongly drawn out ones apply to the movement of the medium Arrows 7 and 8, while the dashed arrows g and for use as a motor io indicate the movement of the medium emitting energy. The direction of rotation of the piston drum when used as a compressor is also indicated by a strongly marked arrow ii, shown by the dashed arrow 12 when used as a motor. The crescent-shaped ones delimited between the piston drum 2 and the housing 3 by the slide i Work rooms or cells 13, 14, 15, 16 take the medium inside the machine during the work of the same in a known manner.
Abb. 2 zeigt in grundsätzlich gleichem Schema den prinzipiellen Aufbau der Drehkolbenmaschine als Brennkraftmaschine. Hierin sind ebenfalls die Schieber i in der Kolbentrommel 2 längs ihrer Krümmungslinie verschiebbar und gleiten mit ihren Enden an dem Gehäuse entlang. Auch bei dieser Maschine ist ein Kühlmantel 4 außerhalb des Gehäuses vorgesehen. In der Kolbentrommel 2 in den Zellen 2oa befinden sich jeweils um zwei Schieberteilungen versetzt zusätzliche Hohlräume 17, welche zur Verringerung des Verdichtungsverhältnisses der bei dieser Maschine vorgesehenen Kühlluft dienen. Im Gehäuse 3 befindet sich kurz nach dem Ansaugkanal s eine Eintrittsvorrichtung 18 für den Kraftstoff, welche beim hier gezeigten Schema als Einspritzventil für periodische Einspritzung (je Maschinenumdrehung vier Einspritzungen) ausgebildet ist.Fig. 2 shows the basic structure in basically the same scheme the rotary piston engine as an internal combustion engine. This is where the sliders are also i can be displaced in the piston drum 2 along its line of curvature and slide with it their ends along the housing. There is also a cooling jacket on this machine 4 provided outside the housing. Located in the piston drum 2 in the cells 2oa offset by two slide divisions additional cavities 17, which to reduce the compression ratio provided for this machine Serve cooling air. In the housing 3 there is an inlet device shortly after the intake duct s 18 for the fuel, which in the scheme shown here as an injection valve for periodic injection (four injections per engine revolution) is.
Im Bereich der höchsten Verdichtung befindet sich ebenfalls im Gehäuse eine das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündende Zündvorrichtung, welche ebenfalls je Maschinenumdrehung bei dieser dargestellten Bauweise vier Zündungen durchzuführen hat. Dies kann entweder mit Hilfe einer einzigen Zündkerze ig und einer entsprechenden Übersetzung des Unterbrechers zur Kolbentrommelwelle erfolgen; es ist jedoch auch möglich, bei breiteren Maschinen mehrere Zündkerzen 19 nebeneinander anzuordnen und nacheinander zünden zu lassen, wobei der Zündstrom in bekannter Weise über einen Verteiler zu leiten ist.The area of the highest compression is also located in the housing an ignition device that ignites the fuel-air mixture, which also each Machine revolution to carry out four ignitions in this illustrated construction Has. This can be done either with the help of a single spark plug ig and a corresponding one Translation of the interrupter to the piston drum shaft take place; however it is too possible, with wider machines several Spark plugs 19 side by side to be arranged and ignited one after the other, the ignition current in a known manner is to be routed through a distributor.
Durch den Ansaugkanal 5 wird infolge des sich vergrößernden Arbeitsraumes bei Umdrehung der Kolbentrommel 2 Frischluft angesaugt. Bei dem Vorbeigang der Arbeitsräume 2o an dem Einspritzventil 18 spritzt dieses die genau dosierte erforderliche Kraftstoffmenge in die angesaugte Frischluft ein. Bei weiterer Umdrehung der Kolbentrommel 2 wird dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch zunächst verdichtet, mittels der Zündkerze 1g entzündet und entspannt sich bei weiterer Drehung unter Abgabe von Energie an die Kolbentrommel 2 über die Schieberkolben-1, bis letztere den Auspuffkanal 6 freigeben und das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch durch den Auspuffkanal 6 entweicht.Through the intake channel 5, as a result of the increasing working space fresh air is sucked in when the piston drum 2 rotates. As the workrooms pass by 2o at the injection valve 18, this injects the precisely metered required amount of fuel into the fresh air drawn in. With further rotation of the piston drum 2 this fuel-air mixture is initially compressed and ignited by means of the spark plug 1g and relaxes with further rotation, releasing energy to the piston drum 2 over the spool 1 until the latter release the exhaust duct 6 and the burnt The fuel-air mixture escapes through the exhaust duct 6.
Die Innenkühlung vollzieht sich so, daß auch die Kühlzellen 2o11' mit den zusätzlichen Hohlräumen 17 in der Kolbentrommel 2 Frischluft durch die Ansaugkanäle 5 ansaugen, dieselbe in einem geringeren Verdichtungsverhältnis verdichten, sich nach Vorbeigang am oberen Totpunkt der Maschine entspannen und schließlich ebenfalls durch den Auspuffkanal 6 unter Mischung mit dem in diesem bereits befindlichen Verbrennungsrestgas entweichen.The internal cooling takes place in such a way that the cold rooms 2o11 ' with the additional cavities 17 in the piston drum 2 fresh air through the intake channels 5 suck in, compress the same in a lower compression ratio, themselves relax after passing the top dead center of the machine and finally also through the exhaust duct 6 while mixing with the residual combustion gas already present in this escape.
Die Kühlluft nimmt bei diesem Vorgang sowohl vom Gehäuse 3 im Bereich der heißeren Zonen wie auch von der Kolbentrommel 2 und den Schiebern 1 Wärme auf, welche teilweise beim Expansionsvorgang der Kühlluft Energie auf die Schieber 1 im Vortriebssinn abgibt.The cooling air takes in this process both from the housing 3 in the area the hotter zones as well as from the piston drum 2 and the slides 1 heat, which partially transfers energy to the slide 1 during the expansion process of the cooling air gives off in the propulsion sense.
Abb. 3 zeigt einen Querschnitt durch die als Verdichter oder Dampfmotor gezeichnete Drehkolbenmaschine parallel zur Kolbentrommelachse. In dieser Zeichnung ist wiederum die Kolbentrommel 2 mit den Kolbenschiebern 1 im Gehäuse 3 mit Kühlmantel 4 dargestellt. Außerdem ist aus dieser Zeichnung ersichtlich die Anordnung der die Kolbentrommel begrenzenden Flansche 21 der Kolbentrommelwellenzapfen 22, die Seitengehäuse 23 mit den beweglichen Ringscheiben 24, deren Verstellbarkeit durch Andeutung äußerer Stirnverzahnung 25 beispielsweise angedeutet ist. In diesen beweglichen Ringscheiben 24 befinden sich seitliche Hohlräume 26, durch welche der beschriebene Effekt stufenloser Druck- und Mengenregulierung herbeigeführt wird.Fig. 3 shows a cross section through the compressor or steam engine Drawn rotary piston machine parallel to the piston drum axis. In this drawing is again the piston drum 2 with the piston valves 1 in the housing 3 with a cooling jacket 4 shown. In addition, the arrangement of the can be seen from this drawing The piston drum delimiting the flanges 21 of the piston drum shaft journals 22, the side housings 23 with the movable annular disks 24, the adjustability of which is indicated by external Spur gearing 25 is indicated, for example. In these movable washers 24 there are lateral cavities 26 through which the described effect is more infinitely variable Pressure and volume regulation is brought about.
Aus Abb. 3 ist ferner ersichtlich die Anordnung der mehrfach am Umfang vorgesehenen Öffnungen 27 für das Medium der Niederdruckseite, welches durch die Drehbewegung der Kolbentrommelseitenteile 21 durch die Spalten 28 zum Kolbentrommelumfang zentrifugiert wird und hierbei eine solche Drucksteigerung erfährt, daß eine reibungsfreie Abdichtung zwischen den beweglichen Ringscheiben 24 einerseits und der Kolbentrommel 2 sowie den Kolbentrommelseitenteilen 21 andererseits erzielt wird.From Fig. 3 the arrangement of the multiple on the circumference can also be seen provided openings 27 for the medium of the low pressure side, which through the Rotational movement of the piston drum side parts 21 through the gaps 28 to the piston drum circumference Is centrifuged and experiences such an increase in pressure that a frictionless Sealing between the movable annular disks 24 on the one hand and the piston drum 2 and the piston drum side parts 21 on the other hand is achieved.
Bei der Abdichturig der Kolbentrommelwellen 22 gegenüber den vom Arbeitsmedium .beaufschlagten Räumen der Drehkolbenmaschine ist die stirnseitige Abdichtung 29 als Beispiel für ein entsprechendes Dichtungsorgan eingezeichnet. Ferner ist ein weiteres Dichtungsorgan 30 als Wellendichtung gegen äußere Einflüsse vorgesehen. Zwischen diesen beiden Dichtungsorganen befinden sich die Wellenlager 31, welche im Ölbad oder mit Hilfe einer Umlaufschmierung geschmiert werden können.In the case of the sealing of the piston drum shafts 22 with respect to the spaces of the rotary piston machine that are acted upon by the working medium, the end seal 29 is shown as an example of a corresponding sealing member. Furthermore, a further sealing member 30 is provided as a shaft seal against external influences. The shaft bearings 31 are located between these two sealing elements and can be lubricated in an oil bath or with the aid of circulating lubrication.
Abb. 4 zeigt die theoretische Form des Gehäuses und der Schieber sowie diejenigen geometrischen Größen, die für die Berechnung der Gehäuseform nötig sind.Fig. 4 shows the theoretical shape of the housing and the slider as well those geometric values that are necessary for calculating the shape of the housing.
Die mathematische Bestimmung der Gehäuseform ergibt sich aus der Grundforderung, daß bei Führung des einen Endes B1 eines Doppelschieberkolbens auf der den Querschnitt des Gehäuses bildenden Kurve K auch das zweite Ende EZ desselben Doppelschieberkolbens auf der Kurve K entlang gleitet.The mathematical determination of the housing shape results from the basic requirement, that when guiding one end B1 of a double slide piston on the cross section of the housing forming curve K also the second end EZ of the same double slide piston slides along the curve K.
Im einzelnen ist folgendes zu beachten: Die Kreisbögen B, welche die Mittellinien der Doppelschieberkolben bilden, besitzen ständig und sämtlich denselben Abstand von der Trommelachse A. Daher ist auch der Abstand der Zentren Z dieser Bögen von der Achse A konstant, d. h. die Zentren Z bewegen sich auf einem Kreis um die Achse A. Sein Radius AZ = R. - Die Menge aller an der Gehäusewand entlang laufenden Endpunkte E der Bögen B ist nun bestimmt durch die Bedingungen: A Z = R = const.The following must be observed in detail: The circular arcs B, which form the center lines of the double slide piston, are always at the same distance from the drum axis A. Therefore, the distance between the centers Z of these arcs from the axis A is constant, i.e. the centers Z move on a circle around the axis A. Its radius AZ = R. - The set of all end points E of the arcs B running along the housing wall is now determined by the conditions: AZ = R = const.
EiZ = EZZ = P = const.EiZ = EZZ = P = const.
4 EIZA + 4 EJA = 4 EIZE2 = 2 a = const. Diese Bedingungen werden beispielsweise erfüllt, wenn bei Umlauf des Punktes Z auf dem Kreis mit AZ = Rum A der Winkel HZ A = ß, den die Halbierende ZH des Bogens B mit ZA bildet, einer periodischen Funktion von dem doppelten Winkel 99 _ ZAO, den AZ mit der o-Linie bildet, folgt, also beispielsweise ß = ß0 COS-297. 4 EIZA + 4 EJA = 4 EIZE2 = 2 a = const. These conditions are fulfilled, for example, when Z is ß in circulation of the point on the circle with AZ = Rum A the angle HZ A = that forms the bisector ZH of the sheet B with ZA, a periodic function of the double angle 99 _ ZAO, the AZ forms with the o-line, it follows, for example ß = ß0 COS-297.
Dann ergibt sich für die Länge des Radiusvektors AE = y zu den Kurvenpunkten Wie man erkennt, gelten für v = y (9p) folgende Bedingungen also laufen tatsächlich El und EZ entlang derselben Kurve K, 2. y (q9 + 18o°) = y (p), d. h. die Kurve K ist zentralsymmetrisch, 3. y (- P) = y (P) und y (18o° - cp) = y (97), d. h: die Kurve K ist auch axialsymmetrisch zu zwei Achsen, deren Länge sich für p = o und p = go° ergeben nach Sind diese Halbachsen a und b von K beliebig vorgegeben, so ergeben die letzten beiden Gleichungen "zwei Bestimmungsgleichungen für vier Parameter: 1. O = EZ = Krümmungsradius der Doppelschieberkolben, 2. 4EIZE2 = halber Bogenwinkel, 3. R = A Z = Radius des Bogenzentrenkreises, 4. ßo = ß... = Maximum von 4. EZA = ß bzw. im Bogenmaß: die maximale Verschiebung der Schieber an den Durchtrittsstellen durch die Kolbentrommel (bezogen auf eine Mittellage), von denen also noch zwei beliebig angenommen werden können. Beispielsweise könnte noch für ein gewünschter Wert eingesetzt werden, z. B. wie es für die Ellipse gilt.Then the length of the radius vector AE = y to the curve points results As can be seen, the following conditions apply for v = y (9p) so El and EZ actually run along the same curve K, 2. y (q9 + 18o °) = y (p), that is, the curve K is centrally symmetric, 3. y (- P) = y (P) and y (18o ° - cp) = y (97), i.e. h: the curve K is also axially symmetrical to two axes, the length of which results for p = o and p = go ° according to If these semiaxes a and b are given arbitrarily by K, then the last two equations "result in two equations for determining four parameters: 1. O = EZ = radius of curvature of the double slide piston, 2. 4EIZE2 = half arc angle, 3rd R = AZ = radius of the arc center circle, 4th ßo = ß ... = maximum of 4th EZA = ß or in radians: the maximum displacement of the slide at the points of passage through the piston drum (based on a central position), two of which can be assumed at will. For example, it could still be used for a desired value can be used, e.g. B. as is the case for the ellipse.
Weiter könnte für ß, ein bestimmter kleiner Wert vorgeschrieben sein.Furthermore, a certain small value could be prescribed for ß.
Oder in einem weiteren Fall könnte O = b und auch wieder ß0 klein festgesetzt sein (senkrechter Durchgang der Schieberkolben durch die Kolbentrommel).Or in another case, O = b and again ß0 could be set small (vertical passage of the slide piston through the piston barrel).
Als besonders zweckmäßig hat es sich ergeben, wenn B = also 2 a = go° und gewählt wird. Dann folgt wobei sich R und ßo aus a2 = R2 (1,5 - cosßo -E- sinßo) b2 = R2 (1,5 - cosßo - sinßo) ergeben. Zum Beispiel ergibt sich für b/2 = o,84: ß, = 5° b/a = o,7i : ß, = io° b/a = o,61: ß, = 15'.It has been found to be particularly useful if B = so 2 a = go ° and is chosen. Then follows where R and ßo result from a2 = R2 (1.5 - cosßo -E- sinßo) b2 = R2 (1.5 - cosßo - sinßo). For example, for b / 2 = o, 84: ß, = 5 ° b / a = o, 7i: ß, = io ° b / a = o, 61: ß, = 15 '.
Wir sehen also, daß. für Achsenverhältnisse b/a größer als etwa 2/3, ß, ziemlich klein bleibt. Daher ergibt sich näherungsweise so daß endlich der einfache Ausdruck: als Näherungslösung für den Radiusvektor zu den Punkten E der Kurve K stehenbleibt.So we see that. for axial ratios b / a greater than about 2/3, ß, remains quite small. Therefore it results approximately so that finally the simple expression: remains as an approximate solution for the radius vector to the points E of the curve K.
Diese Näherung wird in den meisten praktischen Fällen ausreichend sein. Für b/a größer als 2/3 ist die Abweichung der durch die obige Näherungsgleichung bestimmte Kurve K von der idealen, der exakten Gleichung genügenden Kurve geringer als o,i °/o.This approximation will be sufficient in most practical cases be. For b / a greater than 2/3 the deviation is given by the approximation equation above certain curve K is less than the ideal curve which satisfies the exact equation as o, i ° / o.
Die vorliegenden Ausführungen gelten sämtlich für Drehkolbenmaschinen mit doppelt wirkender Arbeitsweise oder bei Anwendung als Viertaktbrennkraftmaschine mit einfach wirkender Arbeitsweise. Für n-fach wirkende Maschinen ist jeweils 2 97 unter cos bzw. sin durch (n p) zu ersetzen.The present statements all apply to rotary piston machines with a double-acting mode of operation or when used as a four-stroke internal combustion engine with a single-acting mode of operation. For machines with n-fold operation, 2 97 under cos or sin must be replaced by (np).
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP20943A DE883905C (en) | 1948-11-06 | 1948-11-06 | Rotary piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP20943A DE883905C (en) | 1948-11-06 | 1948-11-06 | Rotary piston machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE883905C true DE883905C (en) | 1953-11-12 |
Family
ID=7368011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEP20943A Expired DE883905C (en) | 1948-11-06 | 1948-11-06 | Rotary piston machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE883905C (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3140696A (en) * | 1959-03-13 | 1964-07-14 | Baldo M Kristovich | Rotary internal combustion motor |
| DE1295569B (en) * | 1960-07-28 | 1969-05-22 | Jordan Alfred | Rotary piston internal combustion engine |
-
1948
- 1948-11-06 DE DEP20943A patent/DE883905C/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3140696A (en) * | 1959-03-13 | 1964-07-14 | Baldo M Kristovich | Rotary internal combustion motor |
| DE1295569B (en) * | 1960-07-28 | 1969-05-22 | Jordan Alfred | Rotary piston internal combustion engine |
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