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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987007675A1
    申请号:PCT/EP1987/000275
    申请日:1987-05-27
    公开日:1987-12-17
    发明作者:Dieter Merfeld
    申请人:Dieter Merfeld；
    IPC主号:F01C21-00
    专利说明:
    [0001] Rotationskolbenmaschine
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine hoher Drehzahlen und Drücke mit Hub- und Schlupfeingriff, insbesondere Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    [0003] Eine Rotationskolbenmaschine dieser Art ist aus der DE-PS 21 02 694 bekannt. Bei dieser bekannten Rotations¬ kolbenmaschine sind die radial zur Rotorachse verschieb- lich im Rotor geführten scheibenartigen Kolbenschieber über zur Rotorachse hin sich erstreckende seitliche Führungswangen und daran angelenkte Gleitsteine in Ringnuten geführt, die in beiden Seitenwänden des feststehenden Innenkörpers einge¬ arbeitet sind. Durch diese Führung werden die scheibenar¬ tigen Kolbenschieber im wesentlichen außerhalb der Arbeits¬ räume so geführt, daß die Außenkanten der Kolbenschieber sich berührungsfrei innerhalb der Gehäusemantel-Innenwandung be¬ wegen und auf diese -keine Fliehkräfte übertragen. Die an den Kolbenschiebern angelenkten Gleitsteine, die sich auf die äußeren Zylinderflächen der Ringnuten abstützen, übertragen die in den Kolbenschiebern wirksam werdenden Fliehkräfte auf diese zylindrischen Gleitbahnen an beiden Seitenflächen des stationären Innenkörpers. Weil die Dreh¬ zahl des Rotors dieser Rotationskolbenmaschine sehr hoch sein kann, sind einerseits die in den Kolbenschiebern wir¬ kenden Fliehkräfte sehr hoch und andererseits sind die Geschwindigkeiten, mit denen die Gleitkörper der Kolben¬ schieber über die zylindrische Gleitbahn der Ringnuten gleiten, sehr hoch, so daß eine gute Schmierung dieser Gleitführung notwendig ist und die Gleitsteine in Um- fangsrichtung relativ groß sein müssen.
    [0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rota- tionskolbenmaschiene eingangs genannter Art die Führung der Kolbenschieber weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Seitenflächen des Innenkörpers Führungsringe um die Ge¬ häuseachse drehbar gelagert sind, welche konzentrisch zur Gehäuseachse verlaufende, längliche Ausnehmungen aufweisen, in welche die Führungskörper der Kolbeπschieber eingreifen.
    [0005] Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine hat den Vor¬ teil, daß geschlossene Führungsringe mit der Drehzahl des Rotors auf den zylindrischen Führungsflächen an den Seiten dleε Innenkörpers umlaufen und die Führungskϋrper nur eine relativ kleine, durch die exzentrische Anordnung der Rotor¬ achse zur Achse des Gehäuses verursachte Bewegung inner¬ halb der Ausnehmungen in den Führungsringen vollführen. Diese Führungsringe nehmen alle Zentrifugalkräfte der Kol¬ benschieber auf, so daß auf die zylindrischen Gleitflä¬ chen des Innenkörpers keine Zentrifugalkräfte einwirken. Die Führungskörper, die von Gleitsteinen der Rollen gebilde sind, können klein gehalten werden, so daß auch die infolge der Exzentrizität je Umlauf zu beschleunigenden' und zu ver¬ zögernden Massen klein sind.
    [0006] Dadurch, daß die Führungsringe auf zylindrischen Flächen an den Seitenwänden des Innenkörpers gleiten, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, zwischen diesen Teilen stets ei¬ nen geschlossenen Schmierfilm zu haben, so daß beim An¬ laufen der Maschine auch nach längerem Stillstand keine Schmierprobleme auftreten. Eine Druckölschmierung kann zu¬ verlässig für einen Schmierfilm sorgen. Eine der beiden aufeinandergleitenden Flächen, insbesondere die in den Führungsring eingreifende Zylinderfläche am Innenkörper, kann aus einem Lagermetall gebildet sein.
    [0007] In der folgenden Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles die Erfindung nä¬ her erläutert. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine Seitenansicht der Rotationskoblenmaschine nach der Erfindung bei abgenommener Gehäuseseitenwand und teilweise geschnitten, Fig. 2 eine Ansicht nach der Schnittlinie II-II in Fig. 1. Die Rotationskolbenmaschine besteht aus einem feststehenden Gehäuse mit einem zylindrischen Innenkörper 3, einem zy¬ lindrischen Gehäusemantel 11 und Seitenwänden 12 und 13 und aus einem exzentrisch zum Gehäuse angeordneten Rotor mit einem Rotorring 25, Seitenscheiben 23,24 und einer Rotorwelle 21. Der zylindrische Gehäusemantel 11 ist mit Kühlrippen 10 versehen. Das Gehäuse weist einen Ringraum auf, der vom Rotorring 25 in einen sichelförmigen inneren Arbeitsraum A1 und in einen sichelförmigen (äußeren Arbeits¬ raum A2 unterteilt wird. Die SeitenscheibeJ verbindet den Rotorring 25 drehfest mit der Welle 21.
    [0008] Der zylindrische Innenkörper 3 ist zentral im Gehäuse an¬ geordnet und über einen zylindrischen und exzentrisch zur Zylinderachse 14 und koaxial zum Rotor befindliches Ver¬ bindungsstück 31 fest mit der Seitenwand 13 des Gehäuses verbunden.
    [0009] 'Zwischen den Seitenscheiben 23 und 24 des Rotors sind Ring¬ segmente befestigt, die zusammen den Rotorring 25 bilden. In den Seitenscheiben 23 und 24 und zwischen den Segmen¬ ten des Rotorringes 25 sind Kolbenschieber 4 radial zur Rotorachse 22 verschiebl ich geführt. Diese scheibenförmi¬ gen Kolbenschieber 4 erstrecken sich über die Breite des Ringraumes des Gehäuses. Die Kolbenschieber 4 liegen mit Dichtleisten an ihren äußeren Kanten 41 (Fig. 1) an der zylindrischen Innenwandung des Gehäusemantels 11 an und mit ihren inneren Kanten 42 an der zylindrischen Fläche 32 des Innenkörpers 3 an. Die fünf Kolbenschieber 4 unterteilen die beiden sichelförmigen Arbeitsräume A1 und A2 in je fünf Arbeitskammern. In den Seitenscheiben 23,24 sind radial zur Gehäuseachse 14 verlaufende Führungsnuten 28 eingear¬ beitet, in denen die Kolbenschieber 4 mit ihren seitlichen Führungswangen 45 radial beweglich geführt sind. In den Seiten¬ flächen 33,34 des Innenkörpers 3 sind Führungsringe 50 dreh¬ bar gelagert, welche Ausnehmungen 51 aufweisen, in die Führungskör¬ per 43 eingreifen, die an den seitlichen, in den Führungs¬ nuten 28 radial geführten Führungswangen 45 angelenkt sind. Die Kolbenschieber 4 werden von den Führungskörpern 43 so geführt, daß sie mit ihren gerundeten Außenkanten 41 rei¬ bungsfrei an der Innenwand des Gehäusemantels 11 anliegen.
    [0010] Auch die gerundeten Innenkanten 42 der Kolbenschieber 4 liegen reibungsfrei an der Zylinderfläche 32 des Innen¬ körpers 3 an. Zwischen den Segmenten des Rotorrings 25 sind die Kolbenschieber 4 mittels Dichtelementen gleitend abgedichtet.
    [0011] Der zylindrische Innenkörper 3 ist über ein axiales, zylin¬ drisches Verbindungsstück 31 starr mit der Seitenwand 13 des Gehäuses verbunden. Auf diesem Verbindungsstück 31 ist die Seitenscheibe 23 des Rotors um die Rotorachse 22 drehbar gelagert. Die andere, den Rotorring 25 mit der Ro¬ torwelle 21 verbindende Seitenscheibe 24 ist in der Seiten¬ wand 12 des Gehäuses drehbar gelagert. In der Rotorwelle 21 befindet, sich ein Stützlager für einen zylindrischen Vorsprung 3.9 des Innenkörpers 3.
    [0012] Die Führungskörper 43 können Gleitsteine sein oder - wie Fig. 1 zeigt - Rollen, die vorzugsweise über Nadellager drehbar auf Zapfen 46 an den Fortsätzen 45 der Kolben¬ schieber 4 gelagert sind. Die konzentrisch zur Gehäuse¬ achse 14 verlaufenden länglichen Ausnehmungen 51 in den Führungsringen 50 erstrecken sich in Längsrichtung so weit, daß die Führungskörper 43 sich während einer Umdrehung des Rotors ohne an den beiden Enden der länglichen Ausnehmung 51 anzustoßen vor- und zurückbewegen können. Die Führungs¬ ringe 50 können mit ihren zylindrischen Innenflächen 52 auf einem zylindrischen Ansatz an beiden Seiten des Innen¬ körpers 3 gelagert sein. In diesem Falle kann der Außen¬ durchmesser der Führungsringe 50 fast so groß sein wie der Außendurchmesser des Innenkörpers 3. Dies hat den Vorteϊi, daß die seitlichen Führungswangen 45 an den Kolbenschiebern 4 möglichst kruz sein können und dadurch deren Masse klein gehalten werden kann. Ci:e FOhirrimigsringe 50 können aber auch mit ihrer zylin- d'ris rrer Außenfläche 53 auf einer diese Außenfläche 53 um¬ fassende Hohlzylinderflache an den Seiten des Innenkörpers 3 gelagert sein.
    [0013] Der Antrieb der Führungsringe 50 erfolgt dadurch, daß ab¬ wechselnd jeweils ein Kolbenschieber 4 mit seinen beiden
    [0014] Führungskörpern 43 d ie Führung sri nge 50 vorbewegt , und zwar durch mechanische Anlage oder über Druckkissen , die sich zwischen den Führungskörpern 43 und den vorderen Endflächen der länglichen Aus¬ nehmungen 51 b i l den . Be i dem in F ig . 1 dargeste l l ten Aus ¬ führungsbe isp iel übernehmen während einer Umdrehung des Rotors d i e fünf Ko l bensch i eber 4 nache i nander d i esen Vor¬ tri eb der Führung sr i nge 50.
    [0015] Es ist aber auch möglich, die Führungswangen 45 eines Kol¬ benschiebers 4 unmittelbar an die Führungsringe 50 anzu- lenken. In diesem Falle übernimmt dieser Kolbenschieber 4 allein das Vortreiben der Führungsringe 50.
    [0016] Die Wirkungsweise der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 und 2 ist wie folgt:
    [0017] Durch zwei im Innenkörper 3 angeordnete und durch das Verbindungsstück 31 hindurchgeführte Ansaugkanäle 35 wird Luft oder ein Kraftstoff-Luftgemisch in den inneren sichelförmigen Arbeitsraum A1 angesaugt und in dem in Drehrichtung des Rotors kleiner werdenden Bereich des in¬ nenliegenden Arbeitsraumes A1 verdichtet. Die verdichtete Luft wird über einen Überströmkanal 17 im Verdichtungsbe¬ reich des äußeren Arbeitsraums A2 übergeleitet. Im äußeren Arbeitsraum A2 mündet ein zweiter Einlaß 15. Durch diesen zweiten Einlaß 15 wird Frischluft angesaugt und anschlies- send verdichtet unter Zuführung der im inneren Arbeits¬ raum A1 verdichteten Luft oder des Luft-Kraftstoffge¬ misches. Erreicht ein Kolbenschieber 4 den Zündkanal 18, dann hat das vor diesem Kolbenschieber 4 befindliche zündfähige Gemisch die höchste Kompression und wird ge- zündet. Die' zwischen der Zündkammer 18 und dem Auslaß 16 expandierenden Gase beaufschlagen zwei oder drei Kolben¬ schieber 4 mit Druck, wobei dem im Verlauf der Rotation abnehmenden Verbrennungsdruck eine kontinuierlich zuneh¬ mende Schieberfläche zur Verfügung steht. Diese druckbe¬ aufschlagten Kolbenschieber 4 nehmen den Rotorring 25 und damit den Rotor in Drehrichtung mit. über den Auslaß 16 verlassen die Verbrennungsgase die Maschine.
    [0018] Die radial zur Rotorachse 22 in den Führungsnuten 28 und tangential zur Gehäuseachse 14 in den Ausnehmungen 51 der Führungsringe 50 geführten Kolbenschieber 4 übertragen die auf sie einwirkenden Kräfte über die Segmente des Rotorringes 25 und über die Seitenscheibe 24 auf die Ro¬ torwelle 21.
    [0019] Bezugszeichenliste
    [0020] 10 Kühlrippen
    [0021] 11 Gehäusemantel
    [0022] 12 Seitenwand
    [0023] 13 Seitenwand
    [0024] 14 Gehäuseachse
    [0025] 15 Einlaß
    [0026] 16 Auslaß
    [0027] 17 Überströmkanal
    [0028] 18 Zündkammer
    [0029] 21 Rotorwelle
    [0030] 22 Rotorachse
    [0031] 23 Seitenscheibe
    [0032] 24 Seitenscheibe
    [0033] 25 Rotorring 28 Führungsnut
    [0034] 3 Innenkörper
    [0035] 31 Verbindungsstück
    [0036] 32 Zylinderfläche
    [0037] 33 Seitenfläche
    [0038] 34 Seitenfläche
    [0039] 35 Ansaugkaπal 39 Vorsprung
    [0040] 4 Kolbenschieber
    [0041] 41 Außenkante
    [0042] 42 Innenkante
    [0043] 43 Führungskörper
    [0044] 45 seitliche Führungswangen
    [0045] 46 Zapfen
    [0046] 50 Führungsring
    [0047] 51 Ausnehmung
    [0048] 52 Innenfläche
    [0049] 53 Außenfläche
    权利要求:
    ClaimsPATEN TANSPRÜ CHE :
    1. Rotationskolbenmaschine hoher Drehzahlen und Drücke mit Hub- und Schlupfeingriff , insbesondere Brennkraftmaschine, mit a) einem feststehenden Gehäuse, bestehend aus einem zylin¬ drischen Innenkörper (3), zwei Seitenwänden (12,13) und einem koaxial zum Innenkörper (3) angeordneten, einen Ringraum umschließenden zylindrischen Gehäusemantel (11) b) einem exzentrisch zur Achse (14) des Gehäuses angeord¬ neten Rotor, der sich aus einer Rotorwelle (21), einem die Gehäusemantel-Innenwandung und den zylindrischen Innenkörper (3) tangierenden, den Ringraum des Gehäuses in einen sichelförmigen inneren Arbeitsraum (A1) und einen sichelförmigen äußeren Arbeitsraum (A2) untertei¬ lenden Rotorring (25) und zwei Seitenscheiben (23,24), von denen eine den Rotorring (25) mit der Rotorwelle (21 drehfest verbindet, zusammensetzt; c) mehreren im Rotorring (25) radial zur Rotorachse (22) beweglichen Kolbenschiebern (4), die mittels in den Seitenscheiben (23,24) befindlicher Führungsnuten (28) radial geführt sind und über zu beiden Seiten des Innen¬ körpers (3) zur Gehäuseachse (14) hin sich erstreckende Führungswangen (45) und daran angelenkte Führungskörper (43) auf konzentrisch zur Gehäuseachse (14) in den Seitenflä¬ chen (33,34) des Innenkörpers (3) befindliche zylin¬ drische Führungsflächen so geführt sind, daß deren Außen kanten (41) im geringen Abstand von der Gehäusemantel- Innenwandung (11) und deren Innenkanten (42) im geringen Abstand vom zylindrischen Innenkörper (3) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenflächen (33,34) des Innenkörpers (3) Führungs¬ ringe (50) um die Gehäuseachse (14) drehbar gelagert sind, welche konzentrisch zur Gehäuseachse (14) verlaufende, läng liche Ausnehmungen (51) aufweisen, in welche die Führungskö per (43) der Kolbenschieber (4) eingreifen.
    2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Führungsringe (50) mit ihren zylindri¬ schen Innenflächen (52) auf einem zylindrischen Vorsprung an den Seitenflächen (33,34) des Innenkörpers (3) drehbar gelagert sind.
    3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Führungsringe (50) mit ihren zylin¬ drischen Außenflächen (53) auf einer die Führungsringe (50) umfassenden zylindrischen Fläche an den Seitenwänden (33, 34) des Innenkörpers (3) drehbar gelagert sind.
    4. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (43) Rollen sind.
    5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Rollen (43) nadelgelagert sind.
    6. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kolbenschieber (4) mit seinen seitlichen Führungswangen (45) unmittelbar an den Führungsringen (50) angelenkt ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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    法律状态:
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    1987-12-17| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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