CH660902A5

CH660902A5 - Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: CH660902A5
Application number: CH287/82A
Authority: CH
Inventors: Emmanouil Andreas Pelekis
Original assignee: Gen Supply Const Co Ltd
Priority date: 1980-08-22
Filing date: 1982-01-18
Publication date: 1987-05-29
Also published as: ES8205292A1; US4321897A; BR8105334A; CA1174983A; AU550188B2; AU7443081A; EP0046586A2; JPS5770919A; DE3173629D1; EP0046586B1; JPS6331650B2; EP0046586A3; ES504874A0; IN155232B

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist an sich bekannt, ein Gemisch aus einem Brennstoff und komprimierter Luft für den Antrieb von Verbrennungsmotoren zumindest der Art mit hin- und herlaufenden und drehenden Antriebselementen zu verwenden.

Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist im einzelnen im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 45.

Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung umfasst demnach einen Kompressionsteil für die Erhöhung des Druk-kes des sauerstoffhaltigen Gases, ein Gehäuse mit mindestens einer Brennkammer, Mittel zur Zufuhr des im Kompressor vorgespannten sauerstoffhaltigen Gases an die Brennkammer und Mittel zum Wegführen des Auspuffgases aus der Brennkammer, und ferner einen mit den Mitteln zum Wegführen des Brenngases verbundenen Expansionsteil zum Reduzieren des Druckes des Auspuffgases. Mindestens der Kompressionsteil oder der Expansionsteil besitzen eine Rotoranordnung zur Erzeugung eines im wesentlichen gasdichten Bereiches in der Form eines Sektors einer Ringkammer, von welcher ein Abschnitt eingrenzbar ist, und in welchem der Druck nach Massgabe der Volumenänderung variiert. Ferner ist eine Vorrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff an die Brennkammer vorgesehen, um in dieser zusammen mit dem sauerstoffhaltigen Gas verbrannt zu werden.

Vorzugsweise besteht die Rotoranordnung aus einer Gruppe tangential im Gehäuse angeordneter Rotorelemente mit kreisrundem Querschnitt, wobei der im Gehäuse ausgebildete Abschnitt durch die periphere Oberfläche eines der Rotorelemente und das Ringraumsegment durch die periphere Oberfläche eines anderen Rotorelementes begrenzt ist und das eine Rotorelement mindestens einen peripher angeordneten Dichtungsflügel aufweist, dessen äusseres Ende dichtend an der benachbarten Ringraumoberfläche anliegt; eine den Dichtungsflügel bei dessen Umlauf aufnehmende Hinterschneidung in der peripheren Oberfläche eines anderen Rotorelementes, welche Hinterschneidung so geformt ist, dass sich diese und der Dichtungsflügel übeT mindestens einen Teil der Umlaufperiode in Dichtungseingriff befinden, während welcher der Dichtungsflügel in die Hinterschnei-

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dung eintritt; und Ventilmittel zum zyklischen Unterbrechen der Verbindung zwischen dem Ringraum und der Brennkammer.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn sowohl die Expansionsvorrichtung als auch der Kompressor miteinander zusammenwirkende Rotoranordnungen mit ersten und zweiten Rotorelementen mit zugeordneten Dichtungsflügeln und Hinter-schneidungen in der Form von Ausnehmungen aufweisen, wobei jeder der Dichtungsflügel eine gegen den bezüglichen Raumabschnitt gerichtete Stirnfläche besitzt und jede der Ausnehmungen eine auf der bezüglichen zweiten peripheren Rotoroberfläche ausgeformte Anlaufkante aufweist, und wobei das Profil der genannten Stirnfläche mit dem Pfad der Anlaufkante während des gleichzeitigen Drehens der bezüglichen ersten und zweiten Rotoren übereinstimmt.

Ausserdem ist es zweckmässig, wenn das erste Kompressorrotorelement und das erste Expanderrotorelement auf einer ersten Welle und das zweite Kompressorrotorelement und das zweite Expanderrotorelement auf einer zweiten Welle sitzen, wobei die erste und die zweite Welle drehbar parallel im Gehäuse angeordnt sind und femer Kupplungsmittel vorgesehen sind, welche die erste und die zweite Welle in gegenläufiger synchroner Drehbeziehung so miteinander verbinden, dass die Dichtungsflügel und die Ausnehmungen genau aufeinander ausgerichtet bleiben.

Es ist weiterhin zweckmässig, wenn die Brennkammer ein konstantes Volumen aufweist und in einer Ebene ausgebildet ist, die zwischen den Drehebenen des ersten Kompressorrotors und des ersten Expanderrotors liegt und ferner angenähert axial zu mindestens einem der zugeordneten Ringkammersegmente ausgerichet ist, wobei die axiale Richtung durch die Rotorachsen gegeben ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 im Schnitt schematisch eine erste Ausführung des erfindungsgemässen Verbrennungsmotors, in welchem ein Brennstoff zusammen mit einem komprimierbaren sauerstoffhaltigen Gas verbrannt wird,

Fig. 2A einen Schnitt längs der Linie 2A-2A in Fig. 1 und Fig. 2B ein Detail aus der Darstellung nach Fig. 2A, Fig. 3A einen Schnitt längs der Linie 3 A-3A in Fig. 1 und Fig. 3B ein Detail aus der Darstellung nach Fig. 3A; die Fig. 4-8 stimmen mit der Darstellung nach Fig. 2A überein, zeigen aber unterschiedliche Arbeitsstellungen der Rotoren;

Fig. 9 A einen Schnitt nach der Linie 9A-9A in Fig. 1, und Fig. 9B eine Ansichtsdarstellung in Blickrichtung 9B-9B in Fig. 9A; die

Fig. 10-14 stimmen mit der Darstellung nach Fig. 3A überein, zeigen aber unterschiedliche Arbeitsstellungen der Rotoren;

Fig. 15 im Schnitt schematisch einen Teil einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 16 im Schnitt schematisch einen Teil einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 17 einen Detailschnitt aus den Darstellungen nach den Fig. 9A und 9B, und

Fig. 18 einen weiteren Detailschnitt eines anderen Teils aus den Darstellungen nach Fig. 9A und 9B.

Fig. 1 zeigt im Schnitt schematisch einen erflndungsge-mäss gestalteten Motor 10, in welchem ein Brennstoff zusammen mit einem komprimierbaren sauerstoffhaltigen Gas zu einem Brenngas verbrannt wird. Der Motor 10 ist vorzugsweise für Dieseltreibstoff mit Luft geeignet. Ein Fachmann kann aber erkennen, dass mit geringfügigen Änderungen auch Benzin mit Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen komprimierbaren Gas oder reinem Sauerstoff als Treibstoff verwendet werden kann. Der Fachmann kann auch erkennen,

dass der Motor auch für weitere flüssige oder gasförmige Brennstoffe auslegbar ist und zusammen mit einem sauerstoffhaltigen und komprimierbaren Gas betreibbar ist. Die Erfindung ist also nicht auf einen Motor für die nachstehend erwähnten Treibstoffe beschränkt.

Erfindungsgemäss ist ein Kompressor zur Erhöhung des Druckes bei einem sauerstoffhaltigen Gas vorgesehen, welcher Kompressor eine Rotoranordnung zur Ausbildung eines Raumes mit variablem Volumen zwecks Kompression umfasst. In Fig. 1 ist ein Kompressor 11 in einem Gehäuse 12 gezeigt mit einer Rotoranordnung 13, die einen ersten Kompressorrotor 14 und einen mit diesen zusammenarbeitenden zweiten Kompressorrotor 16 enthält. Die Rotoren 14 und 16 sind auf parallele Achsen 18 und 20 ausgerichtet und in einer Tangentialbeziehung zueinander im Gehäuse 12 drehbar angeordnet. Vorzugsweise sitzen die Kompressorrotoren auf bezüglichen Wellen 22,24, welche in Lageranordnungen 26a, 26b und 28a, 28b im Gehäuse 12 drehbar gelagert sind. Ein für die Lageranordnungen und die (später beschriebenen) Getriebeelemente 82 und 84 bestimmtes Schmiersystem 27 kann durch eine der Wellen, z.B. die Welle 22 gemäss Fig. 1, angetrieben werden. Die Kompressorrotoren 14 und 16 können auf bekannte Weise, z.B. mittels konventioneller Keile 30. 32 auf den Wellen 22,24 gesichert sein.

Der erste Kompressorrotor 14 und der zweite Kompressorrotor 16 besitzen bezügliche periphere Oberflächen 34,36, welche längs einer Berührungslinie 38 aneinander stossen. Aus Gründen, die nachfolgend verständlich werden, muss die Zone längs der Berührungslinie 38 fluiddicht sein. Dies kann, wie für den Fachmann leicht verständlich, auf verschiedene Weise erreicht werden, einschliesslich der Wahl des Abstan-des der Achsen 18 und 20 so, dass nur ein geringes Spiel im Kontaktbereich längs der Berührungslinie 38 resultiert, um jegliche Leckage zu vermeiden.

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist im Gehäuse benachbart zur peripheren Oberfläche eines der Kompressorrotoren ein weiterer fluiddichter Abschnitt vorhanden, der die Form eines Segmentes eines Ringraumes besitzt, welches Segment an beiden Enden durch die periphere Oberfläche des anderen Kompressorrotors begrenzt ist. Ein Beispiel dazu zeigt Fig. 2A, wo ein segmentierter Ringraumbereich 40 den Rotor 14 umgibt. Die Grenzen dieses Bereiches sind in Fig. 2A mit den Buchstaben WXYZ bezeichnet und umfassen die periphere Oberfläche 34 des Rotors 14 als innere Raumbegrenzung und die periphere Oberfläche des Rotors 16 als die Grenzen an den Segmentenden des Bereiches 40 bei W-X und bei Y-Z.

Wie weiter aus Fig. 2A ersichtlich, besitzen die Rotoren 14 und 16 bezüglich Radien r und R und sind in sich überlappenden zirkulären Hohlräumen 42,44 im Gehäuse 12 untergebracht. Die Achsen 18 und 20 der Kompressorrotoren 14 und 16 stimmen mit den Achsen der bezüglichen Hohlräume überein und sind etwa um das Mass r + R voneinander distanziert, d.h. weit genug, um ein Bewegungsspiel zwischen den peripheren Oberflächen 34 und 36 sicherzustellen. Wie dargestellt, beträgt der Radius des Hohlraumes 44 für den Rotor 16 angenähert R und ist gerade gross genug, um Bewegungsspiel zu bieten. Dagegen ist der mit r* bezeichnete Radius des Hohlraumes 42 für den Rotor 14 wesentlich grösser als der Radius r vom Rotor 14, wie aus Fig. 2A hervorgeht. Letztere zeigt auch, dass der Hohlraum 42 einen Radius von etwa R aufweist. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt der Hohlraum 42 einander gegenüberliegende Wände mit Oberflächen 46 und 48 und eine periphere Wand mit einer Oberfläche 50, welche, zusammen mit der peripheren Oberfläche 34 des Rotors 14 und der peripheren Oberfläche 36 des Rotors 16 den segmentierten Ringraumbereich 40 begrenzen.

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Es ist für den Fachmann verständlich, dass der Bereich zwischen den Wandoberflächen 46 und 48 und den benachbarten axialen Flächen des Kompressorrotors 14, nämlich den Flächen 52 und 54, praktisch fluiddicht sein muss, um den Ringraumbereich 40 fluiddicht abzuschliessen. Dies ist erreichbar, wenn die Flächen 52 und 54 gegenüber den Wandflächen 46 und 48 lediglich ein sehr geringes Bewegungsspiel aufweisen. Wahlweise können (nicht gezeigte) Dichtungsmittel auf bekannte Weise zwischen die Rotorseitenflächen und die benachbarten Stirnwände eingesetzt werden.

Wie das Beispiel weiter zeigt, ist die periphere Oberfläche des einen Kompressorrotors mit flügeiförmigen Dichtungsmitteln versehen, wobei die Aussenenden dieser Dichtungsmittel in Dichtungsbeziehung zu den sich gegenüberliegenden Gehäuseoberflächen stehen, welche den Ringraum begrenzen. Beim Motor 10 gemäss Fig. 2A und 2B ist ein einzelner Dichtungsflügel 60 auf der peripheren Oberfläche 34 des Rotors 14 befestigt. Der Kompressor-Dichtungsflügel 60 besitzt eine radial aussenliegende Dichtungszone 62, welche in Gleitkontakt mit der peripheren Oberfläche 50 des Gehäuses 12 steht, um eine Bewegungsdichtung zu bilden. Axiale Endflächen 64 und 66 des Dichtungsflügels 60 stehen glei-chermassen in Dichtungseingriff mit den bezüglichen Wandflächen 46 und 48, um die erwünschte seitliche Abdichtung zu erzielen. Es versteht sich, dass auch mit anderen (nicht gezeigten) Mitteln anstelle der beschriebenen engen Toleranzen im Beispiel gemäss den Fig. 2A und 2B die erwünschte Abdichtung erzielt werden kann.

Wie weiter gezeigt wird, sind im anderen Kompressorrotor Massnahmen vorgesehen, welche dem Dichtungsflügel 60 erlauben, während der Drehung der Rotoren im Bereich der Berührungszone in die Oberfläche des anderen Rotors einzutreten. Wie am besten aus Fig. 2A ersichtlich ist, enthält der Kompressorrotor 16 eine Oberflächenausnehmung oder Hinterschneidung 70 mit einer maximalen Tiefe von mindestens r* - r, um ausreichend Spiel für die Passage des Dichtungsflügels 60 zu schaffen. Die Hinterschneidung 70 besitzt einander gegenüberliegende radial orientierte Seitenwände 72 und 74, welche ein axialen Kanten 76 und 78 an der Schnittstelle mit der peripheren Oberfläche 36 des Kompressorrotors 16 ausmünden.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist weiter Kupplungsmittel 80 in der Form von Zahnrädern 82, 84 auf, welche die Rotoren für Zwangsdrehung in entgegengesetzter Richtung kuppeln und die ortsrichtige Ausrichtung des Dichtungsflügels 60 mit der Hinterschneidung 70 sicherstellen. Beim Motor 10 gemäss Fig. 1 sitzen die Zahnräder 82 und 84 auf den Wellen 22 und 24 und kämmen im Bereich der Eingriffslinie 86. Andere (nicht gezeigte) Mittel zum Kuppeln der Rotoren 14 und 16 sind selbstverständlich möglich. Indessen liefern die Zahnräder 82 und 84 eine Zwangsausrichtung des Dichtungsflügels 60 mit der Hinterschneidung 70 und sichern die gewünschte Abdichtung, wie nachstehend beschrieben.

Wie das Beispiel zeigt, befinden sich der Dichtungsflügel 60 und die Hinterschneidung 70 nur während eines Teils des gegenseitigen Eingriffes in einer Dichtungsbeziehung zueinander. Wie am besten aus Fig. 8 ersichtlich, besitzt der Dichtungsflügel 60 eine axial orientierte Kontaktfläche 68, welche ein konkave radial laufende Kontur aufweist. Das genaue radiale Profil der Kontaktfläche 68 am Flügel 60 korrespondiert mit dem Bewegungspfad der Kante 78 der Hinterschneidung 70 beim Drehen der Kompressorrotoren 14 und 16. Eine solche Profllform bietet für einen Fachmann der Getriebetechnik keinerlei Probleme und ist relativ leicht herstellbar.

Weiter ist aus Fig. 8 ersichtlich, dass die Zwangsausrichtung zwischen dem Flügel 60 und der Hinterschneidung 70 über die Zahnräder 82 und 84 so erfolgt, dass die Kante 78

der Hinterschneidung 70 die äusserste Zone der Fläche 68 an der Zunge 62 kontaktiert, wenn die Kante 78 die Stelle 108 am Gehäuse 12 passiert, und anschliessend an der Fläche 78 radial einwärts wandert, bis sie die periphere Oberfläche 34 etwa längs der Berührungslinie 38 erreicht. Während dieser Periode bildet der Eingriff zwischen der Kante 78 und der Fläche 68 einen fluiddichten Abschluss. Es versteht sich, dass ein solcher Abschluss auch auf andere Weise erzielt werden kann.

Während der übrigen Zeit des Eingriffs des Dichtungsflü-gels 60 in die Hinterschneidung 70, d.h. vor dem Erreichen der Stellung gemäss Fig. 4 bzw. nachdem die Kante 78 an die Berührungszone gelangt ist, aber bevor sie die Stelle 110 am Gehäuse 12 erreicht hat, gleitet die Dichtungszone 72 längs der radialen Hinterschneidungswand 74 entlang. Die Seitenwand 74 der Hinterschneidung 70 besitzt im wesentlichen die gleiche Profllform wie die Flügelfläche 68 zur Vermeidung eines Zusammenstosses mit der Dichtungszunge 62. Das Profil der Wand 74 stimmt somit überein mit dem Bewegungsweg der Dichtungszunge 62 im Radiusbereich R-(r*-r) bis zum Radius R am Rotor 16. Weil das Profil der Hinterschneidungswand 74 ähnlich wie das Profil der Flügelkontaktfläche 68 gestaltet ist, ist ein fluiddichter Eingriff zwischen der Wand 74 und der Dichtungszunge 62 nicht erforderlich, so dass der Verlauf der Wand 74 weniger kritisch ist.

Das Beispiel zeigt im Gehäuse 12 weiter einen Strömungseinlaufpfad in den segmentierten Ringraumbereich 40 für das noch nicht komprimierte sauerstoffhaltige Gas. Gemäss Fig. 2A befindet sich in der Wand des Gehäuses 12 eine Kompressoreinlassöffnung 90, die direkt Zugang zum Ringraumbereich 40 verschafft. Die Einlassöffnung 90 und eine schematisch dargestellte Leitung 92 verbinden den Bereich 40 mit einem Reservoir für kompromierbares sauerstoffhaltiges Gas, welches z.B. die Atmosphäre sein kann, wenn der Motor 10 Luft für die Verbrennung benützt. Die Einlassöffnung 90 ist bezüglich der Achse des Kompressorrotors 14 radial gerichtet, sie kann aber auch axial gerichtet sein und in eine Stirnwand des Hohlraumes 42 einmünden. Weiter kann die Gestaltung der Einlassöffnung 90 spezifischen Bedürfnissen angepasst werden, insbesondere zur Erzielung eines insgesamt hohen Wirkungsgrades.

Die Wirkungsweise des Kompressors 11 des Motors 10 wird nun anhand der Fig. 5 bis 8 erläutert. Nachdem gemäss Fig. 5 die Dichtungszunge 62 die Einlassöffnung 90 passiert hat, ist ein Schub unter niedrigem Druck stehendes sauerstoffhaltiges Gas im Abschnitt 88 des Ringraumes 40,

begrenzt durch die Buchstaben ABDC bzw. die periphere Oberfläche 36 des Rotors 16, die Flügelfläche 68, die periphere Oberfläche 34 des Rotors 14 und die benachbarte Stirnwand des Hohlraums 42, gefangen. Die Fig. 6 bis 8 zeigen die Rotoren 14 und 16 in verschiedenen aufeinanderfolgenden Winkelstellungen, wobei sich der Bereichsabschnitt ABCD bzw. der Abschnitt 88 infolge der Bewegung des Dichtungsflügels 60 volumenmässig sukzessive verkleinert. Fig. 8 zeigt die Rotoren in der Endstellung des Kompressionsvorganges, wobei der Dichtungsflügel 60 in die Hinterschneidung 70 eingetaucht ist und das nun auf den Restraum ABCD komprimierte Gas wie folgt abgelassen werden kann.

Während des Kompressionszyklus wird das im Bereichsabschnitt ABCD gefangene Gas durch Reduzieren des Abschnittsvolumens komprimiert. Weil das eingeschlossene Gas gleichzeitig und fortwährend gegen den sich bewegenden Dichtungsflügel 60 bzw. dessen Kontaktfläche 68 drückt, entsteht ein Leistungsbedarf in der Form eines Drehmomentes am Rotor 14, der zwar von irgendwoher deckbar ist, aber am besten gleich vom diskutierten Motor 10 geliefert wird.

Die Erfindung sieht weiterhin eine Expansionsvorrichtung zur Reduktion des Druckes der Verbrennungsgase vor.

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die mit einer kraftgekuppelten Rotoranordnung versehen ist. Das Ausführungsbeispiel zeigt diesbezüglich in Fig. 1 eine Expansionsvorrichtung 211, welche eine Expanderrotoranordnung 213 enthält, die aus einem Paar sich berührender Rotoren 214,216 kreisförmiger Gestalt besteht, welche im Gehäuse 12 drehbar angeordnet sind. Der erste Expanderrotor 214 und der zweite Expanderrotor 216 sind auf den gleichen Wellen 22 und 24 montiert, auf welchen sich auch die Kompressorrotoren 14 und 16 befinden. Die Expanderrotoren 214 und 216 können auf ihren zugeordneten Wellen 22,24 auf irgendeine Art, beispielsweise mit den gleichen Teilen 30 und 32 wie die Kompressorrotoren 14 und 16 befestigt sein.

Der erste Expanderrotor 214 und der zweite Expanderrotor 216 besitzen periphere Oberflächen 234 bzw. 236, welche längs einer Berührungslinie 238 aneinanderstossen. Wie im Zusammenhang mit den Kompressorelementen beschrieben, muss auch längs dieser Berührungslinie eine Dichtungszone bestehen. Dies kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Gemäss Fig. 1 ist der Abstand der Achsen 18 und 20 so gewählt, dass zwischen den peripheren Oberflächen 234, 236 nur ein Bewegungsspiel besteht, bei dem praktisch keine Leckstelle im Bereich der Berührungslinie 238 auftritt.

Weiter ist im Gehäuse ein fluiddichter Bereich benachbart zu den peripheren Oberflächen der Expanderrotoren vorgesehen. Dieser Bereich besitzt die Form eines Ringsegmentes, das an jedem Ende durch die Peripherie des andern Expanderrotors begrenzt ist. Im vorliegenden Beispiel ist dies am besten aus Fig. 3A ersichtlich, wo ein segmentierter Ringraumbereich 240 den Rotor 214 umgibt. Die Grenzen dieses Bereiches sind in Fig. 3A mit den Buchstaben KLMN bezeichnet und erstrecken sich über die periphere Oberfläche 236 des Expanderrotors 216 als Begrenzung für die Segmentenden bei K-L und M-N.

Wie weiterhin am besten aus Fig. 3A ersichtlich, weisen die Expanderrotoren 214 und 216 bezügliche Radien r' und R' auf und befinden sich in sich überlappenden zirkulären Hohlräumen 242, 244 im Gehäuse 12, ähnlich wie die Kompressorrotoren 14 und 16 in den Kompressorhohlräumen 42 und 44. Der Abstand der Achsen 18 und 20, welche mit den Achsen der zugeordneten Expanderhohlräumen 242 und 244 zusammenfallen, ist so gewählt, dass nur ein geringes Bewegungsspiel zwischen den peripheren Oberflächen 234 und 236 besteht. Der Radius des Hohlraums 244, in welchem sich der Expanderrotor 216 befindet, entspricht ungefähr R', um gerade noch Bewegungsspiel zuzulassen. Dagegen besitzt der Hohlraum 242 zur Aufnahme des Expanderrotors 214 einen Radius r*', welcher spürbar grösser ist als der Radius des Expanderrotors 214, wie in Fig. 3 A gezeigt. Wie in Beispielen nach den Fig. 1 bis 14 besitzt der Hohlraum 242 überall einen Radius von etwa R'.

Fig. 1 zeigt, dass der Hohlraum 242 ein zweites Paar einander gegenüberliegender Wandflächen 246 und 248 sowie eine periphere Oberfläche 250 aufweist, welche, zusammen mit der peripheren Oberfläche 234 des Expanderrotors 214 und der peripheren Oberfläche 236 des Expanderrotors 216 den segmentierten Ringraumbereich 240 festlegen.

Wiederum muss die Zone zwischen den Hohlraumwänden 246 und 248 und den benachbarten axialen Seitenflächen des Rotors 214, nämlich den Flächen 252, 254 (Fig. 1), im wesentlichen gasdicht sein, um einen gasdichten Ringraumbereich 240 zu erzielen. Dies kann erreicht werden, indem die Flächen 252 und 254 von den bezüglichen Flächen 246 und 248 nur soweit entfernt sind, dass gerade Bewegungsspiel besteht. Andererseits beseht die Möglichkeit der Anordnung (nicht gezeigter) separater Dichtungselemente, welche zwischen die Expanderrotorflächen und die benachbarten Stirnwände einsetzbar sind.

Wie das Beispiel weiter zeigt, ist auf der peripheren Oberfläche des einen Rotors eine Flügeldichtungsvorrichtung angeordnet, deren Endbereiche dichtend mit den jeweils gegenüberliegenden Oberflächen des Gehäuses, welche den Expanderringraumbereich umgeben, zusammenarbeiten. Wie aus den Fig. 3A und 3B hervorgeht, befindet sich ein einzelner Dichtungsflügel 260 auf der peripheren Oberfläche 234 des Expanderrotors 214. Der Dichtungsflügel 260 besitzt eine Dichtungszunge 262, welche gleitend mit der peripheren Oberfläche 250 des Gehäuses 12 zusammenwirkt, um eine Bewegungsdichtung zu bilden. Axiale Endflächen 264 und 266 des Dichtungsflügels 260 stehen in gleicher Weise mit den bezüglichen innern Wandflächen 246 und 248 in Dichtungsbeziehung, um eine seitliche Abdichtung am Flügel 260 zu erzielen. Es versteht sich, dass anstelle der genannten Massnahmen andere (nicht gezeigte) Mittel zur Erzielung der erwünschten Bewegungsdichtung verwendbar sind.

Wie weiter im Beispiel gezeigt wird, enthält die periphere Oberfläche des andern Expanderrotors eine Ausnehmung bzw. Hinterschneidung, welche zur Aufnahme des Dichtungsflügels bei der Drehung der Expanderrotoren gestaltet ist, wenn der Dichtungsflügel die Berührungszone zwischen den beiden Expanderrohren passiert. Wie am besten aus Fig. 3A hervorgeht, ist der Expanderrotor 216 mit einer Hinterschneidung 270 versehen, die eine maximale Tiefe entsprechend mindestens r*' - r' aufweist, um ausreichend Spiel für den Durchlauf des Expanderdichtungsflügels 260 bereitzustellen. Die Zahnräder 82 und 84 der Kupplung 80 bewirken auch hier gegenläufige Drehung der Expanderrotoren 214 und 216 und die ortsrichtige Ausrichtung des Dichtungsflügels 260 auf die Hinterschneidung 270.

Wie die korrespondierenden Kompressorelemente und nachstehend beschrieben, stehen der Expanderdichtungsflügel und die Expanderhinterschneidung für einen Teil der Zeit in gegenseitiger Dichtungsbeziehung, wenn der Exzenterdichtungsflügel während der Drehung der Rotoren in die Expanderhinterschneidung eintaucht. Wie am besten aus Fig. 10 ersichtlich, besitzt der Expanderdichtungsflügel 260 eine radial orientierte konkave Dichtungsfläche 268. Das genaue Profil dieser Richtungsfläche korrespondiert mit dem Pfad der axialen Kante 278 während des Drehens der Expanderrotoren 214 und 216, wie bezüglich der Kompressorkontaktfläche 68 beschrieben.

Wie weiter aus Fig. 10 hervorgeht, findet unter Berücksichtigung der durch die Pfeile bezeichneten Drehrichtung der Rotoren 214 und 216 das Zusammenspiel zwischen dem Dichtungsflügel 260 und der Hinterschneidung 270 dadurch statt, dass die Hinterschneidungskante 278 den innersten Abschnitt der Fläche 268 dann kontaktiert, wenn die Kante 278 die Berührungslinie 238 passiert und anschliessend entlang der Fläche 268 läuft, bis sie die Dichtungszunge 262 des Expanderdichtungsflügels 260 hinter sich gelassen hat. Während dieser Zeit wirkt die Gleitbeziehung zwischen der Kante 278 und der Fläche 268 als Gasdichtung. Nicht gezeigte zusätzliche Dichtungsmittel können bei einer andern Ausführungsform des Dichtungsteils verwendet werden.

Während des andern Teils der Eingriffperiode zwischen der Dichtungsfläche 260 und der Hinterschneidung 270, d.h. von einer aus Fig. 14 hervorgehenden Stelle bevor die Kante 278 den Berührungspunkt erreicht hat, gleitet die Expanderdichtungszunge 262 entlang der Hinterschneidungswand 274. Die Wand 274 der Hinterschneidung 270 besitzt im wesentlichen die gleiche Profilform wie die Kontaktfläche 268, um einen Fehleingriff mit der Dichtungszunge 262 zu vermeiden. Das Profil der Hinterschneidungswand 274 korrespondiert somit mit dem Pfad der Expanderdichtungszunge 262 aus einem Radius R' zu einem Radius R'-(r*'-r') am Expanderrotor 216. Weil das Profil der Hinterschneidungswand 274

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gleich ist wie das Profil der Kontaktfläche 268, ist ein Gasdichtungseingriff zwischen der Wand 274 und der Dichtungszunge 262 nicht erforderlich, so dass dort ein grösserer Spielabstand zulässig ist.

Die Arbeitsweise des Expanderabschnittes des Motors 10 soll nun anhand der Fig. 10 bis 14 beschrieben werden. Wenn, ausgehend von Fig. 10, die Hinterschneidungskante 278 die Berührungslinie 238 passiert hat und in Gleitbeziehung zur Kontaktfläche 268 steht, so gelangt ein Schub von unter hohem Druck stehendem Brenngas in den Abschnitt 288 vom segmentierten Expanderringraumbereich 240, bezeichnet mit den Buchstaben EFGH entsprechend den Begrenzungen aus der peripheren Oberfläche 236 des Rotors 216, der Expanderflügelkontaktfläche 268, der peripheren Oberfläche 234 des Rotors 214 und der bezüglichen Stirnwand des Hohlraumes 242.

Die Fig. 11 bis 14 zeigen die Expanderrotoren 214 und 216 in aufeinanderfolgenden Winkelpositionen, wobei das Volumen des Bereichsabschnittes EFGH sukzessive zunimmt wegen der Bewegung des Dichtungsflügels 260 und der Kontaktfläche 268, bei der sich die Bogenlänge und damit das Volumen des Abschnittes 288 vergrössert.

Fig. 14 zeigt die Rotoren bei Abschluss des Expansionszyklus, wobei der Expanderdichtungsflügel 260 in die Hinterschneidung 270 eintritt, nachdem die expandierten Verbrennungsgase über eine Expanderaustrittsöffnung 290 und eine Auspuffleitung 292 aus dem segmentierten Expanderringraumbereich 240 in ein Auspuffgasreservoir bzw. in die Atmosphäre abgelassen worden sind.

Während des Expansionszyklus wird der Druck des zu expandierenden Verbrennungsgases im Bereich EFGH durch Vergrössern des Bereichsvolumens reduziert. Während der Bewegung der Hinterscheidungskontaktfläche 218 ist es infolge des kontinuierlich gegen diese einwirkenden Gasdruk-kes möglich, aus dem eingeschlossenen Gas Energie in Form eines Drehmomentes am Expanderrotor 214 abzuleiten und diese irgendwo nutzbringend anzuwenden, z.B. zum Aufbringen der Kompressionsenergie bzw. für den Antrieb des Kompressorrotors 14. Aus der Nettoenergiezufuhr an den Motor 10 in der Form des Brennstoffs, welche Energie durch die nachstehend beschriebene Verbrennung freigesetzt wird, resultiert eine Nettoüberschussproduktion an Energie oder Leistung aus dem Motor 10.

Aus der mit den Fig. 4 bis 8 beschriebenen Arbeitsweise des Motors 10 ergeben sich zwei Punkte beim Kompressionszyklus, bei dem die Kante 78, die Kompressordichtungsflü-gelzunge 62 und die periphere Oberfläche 50 des Hohlraums 42 aufeinanderfallen. Dies sind die Punkte 108 und 110 gemäss Fig. 4. Eine genaue Ausrichtung zwischen der Kante 78 und der Zunge 62 an diesen Stellen ist durch die Zwangsrotation und Zwangsausrichtung durch die Zahnräder 82 und 84 gemäss Fig. 1 gegeben. Wie nun aus den Fig. 10 bis 14 ersichtlich ist, gibt es auch zwei Stellen beim Expansionszy- . klus, in welchen die Kante 278, die Expanderdichtungszunge 262 und die periphere Oberfläche 250 des Hohlraumes 242 zusammenfallen, nämlich an den Stellen 308 und 310 gemäss Fig. 14. Die genaue Ausrichtung zwischen der Kante 278 und der Zunge 262 an diesen Stellen ist wiederum durch die Zwangsrotation und Zwangsausrichtung durch die Zahnräder 82 und 84 gemäss Fig. 1 gegeben.

Aus diesen Überlegungen ergibt sich, dass beim Motor 10 im Prinzip die gleichen Funktionskriterien sowohl bei der Kompression des sauerstoffhaltigen Gases als auch bei der Expansion der Verbrennungsgase auftreten. Der wesentlichste Unterschied besteht bei den bezüglichen Teilen des Motors bei der Drehrichtung in den betreffenden Rotoren in bezug auf die Kontaktfläche des Dichtungsflügels, d.h. beim Kompressor liegt die Kontaktfläche 68 des Dichtungsflügels

60 in Drehrichtung vorne, während die Kontaktfläche 268 beim Expander in Drehrichtung hinten liegt. Weitere Differenzen ergeben sich für den Fachmann bei den Materialien aufgrund der allgemein höheren Temperaturen im Expanderteil wegen den Verbrennungsgasen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung enthält das Gehäuse mindestens eine Kammer für die Verbrennung des Brennstoffes zusammen mit dem komprimierten sauerstoffhaltigen Gas. In den Fig. 9A und 9B ist ein im Gehäuse 12 angeordnetes Einbaugehäuseteil 400 gezeigt, das aus drei aneinandergereihten Plattengliedern 402, 404 und 406 besteht, die z.B. mit einer Anzahl Maschinenschrauben 408 miteinander verbunden sein können. Zwischen der Innenplatte 404 und den Aussenplatten 402 und 406 sind Dichtungsplatten 412 vorgesehen, um auf bekannte Weise gasdichte Verbindungen zu erhalten.

Wie Fig. 9A zeigt, enthält die innere Platte 404 eine längliche, ellipsenförmige Ausnehmung 420 mit verbreiterten Endabschnitten 422 und 424, in welchen die Verbrennung des Brennstoffs und des komprimierten sauerstoffhaltigen Gases eingeleitet wird.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Brennstoff mit einer Zündtemperatur unter der Temperatur des komprimierten sauerstoffhaltigen Gases über eine Brennstoffzuleitung 432 und einen Brennstoffinjektor 430 direkt in die Brennkammer 420, 422 und 424 eingespritzt. Ein konventioneller Brennstoff-Förderapparat 434 kann über einen konventionellen Antriebsabgriff von einer der Motorwellen angetrieben sein, z.B. von der Welle 24 in Fig. 1.

In einer andern Ausführungsform kann ein Brennstoff verwendet werden, desen Zündtemperatur über der Temperatur des komprimierten sauerstoffhaltigen Gases liegt, welches der Brennkammer 420, 422 und 424 zugeführt wird. Bei dieser wahlweisen Konstruktion kann ein konventionelles Vergasersystem 436 Verwendung finden, in welchem der Brennstoff aus dem Brennstofftank mit dem noch nicht komprimierten sauerstoffhaltigen Gas gemischt wird, welches dem Kompressor gemäss Fig. 2A über die Zuleitung 92 zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform ist in Fig. 9A der Brennstoffinjektor 430 durch ein Zündsystem ersetzt, durch das das komprimierte Brennstoff-Luftgemisch in der Verbrennungskammer 420, 422 und 424 gezündet wird. Hierzu eignet sich eine konventionelle Zündkerze 438. Solche Zündsysteme sind dem Fachmann allgemein bekannt ebenso wie dabei notwendige Zusatzausrüstungen.

Weiterhin sind Zuleitungsmittel für die Einleitung von komprimiertem sauerstoffhaltigem Gas vom Kompressor in die Verbrennungskammern vorhanden. Das Beispiel umfasst gemäss den Fig. 9A und 9B eine Zuleitungsöffnung 450 auf der Aussenseite des Plattengliedes 406, welche Öffnung nach einem später beschriebenen Einlassventil 500 über einen ringförmigen Strömungskanal 452 mit dem Endabschnitt 422 der Brennkammer verbunden ist, wie in Fig. 17 gezeigt wird. Die Zuleitungsöffnung 450 besitzt im wesentlichen die Form eines länglichen Dreiecks, wobei die langen Seiten mit 454 und 456 bezeichnet sind und sich im Punkt 458 schneiden. Die länglichen Seiten 454 und 456 sind aus Gründen im Radius R und r einwärts gekrümmt, die nachstehend erläutert werden.

Weiterhin sind Auspuffmittel zum Ablassen der Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer vorgesehen. Das Beispiel sieht hierzu in Verbindung mit den Fig. 9A, 9B und 18 eine Auslassöffnung 470 in der Aussenseite des Plattengliedes 402 vor. Die Auslassöffnung 470 besitzt im wesentlichen die Form eines länglichen Dreieckes wie die Zuleitungsöffnung 450, wobei die länglichen Dreieckseiten mit 472 und 474 bezeichnet sind und sich bei 476 schneiden. Wiederum sind wie bei der Zuleitungsöffnung 450 die Dreieckseiten 472

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und 474 der Auslassöffnung 470 mit Radien R' und r' einwärts gekrümmt.

Die Auspuffmittel zum Ablassen der Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer 420,422 und 424 enthalten über ein Auslassventil 520 laufende Strömungspfade 478 und 480 und einen weitem Strömungspfad 482 im aussen liegenden Plattenglied 402, durch welchen der Strömungspfad 480 mit der Auslassöffnung 470 verbunden ist (Fig. 18).

Die Verbindung zwischen der Verbrennungskammer 420, 422 und 424 und den bezüglichen segmentierten Ringraumbereichen, nämlich dem segmentierten Kompressorringraumbereich 40 und dem segmentierten Expanderringraumbereich 240, wird nun beschrieben. Wenden wir uns zuerst der Fig. 1 zu, wo das Einbaugehäuseteil 400 mit der Brennkammer 420 in einer Ausnehmung 416 im Gehäuse in einer Ebene parallel zu und zwischen der Rotationsebene der Kompressorrotoren 14 und 16 und der Rotationsebene der Expanderrotoren 214 und 216 angeordnet ist. Das Einbaugehäuseteil 400 mit der Verbrennungskammer 420 befindet sich weiterhin zwischen den Achsen 18 und 20, um welche sich die Wellen 22 und 24 drehen. In der beschriebenen Stellung und wie aus Fig. 1 ersichtlich, steht die Längsachse der länglichen Verbrennungskammer 420,422 und 424 rechtwinklig zur Ebene durch die Achsen 18 und 20.

Das Einbaugehäuseteil 400 ist so in der Ausnehmung 416 angeordnet, dass das äussere Plattenglied 406 mit der Zuleitungsöffnung 450 den Kompressorrotoren 14 und 16 zugewandt ist, während das andere äussere Plattenglied 402 den Expanderrotoren 214 und 216 zugewandt ist. Das Einbaugehäuseteil 400 ist vorzugsweise so gebaut, dass die Aussensei-ten des bezüglichen äussern Plattengliedes 406,402 einen Teil der Begrenzung des segmentierten Kompressorringraumbereiches 40 und des segmentierten Expanderringraumbereiches 240 bilden. Es ist auch vorteilhaft, wenn die dreieckförmige Zuleitungsöffnung 450 und die dreieckförmige Auslassleitung 470 so angeordnet sind, dass sie an den segmentierten Kompressorringraumbereich 40 bzw. an den segmentierten Expanderringraumbereich 240 angrenzen.

Aus Fig. 9 A geht hervor, dass die Zuleitungsöffnung 450 in der Nähe des Übergangs zu den Rotoren 14 und 16 gemäss Fig. 2A unmittelbar stromaufwärts der Berührungslinie 38 mit dem segmentierten Kompressorringraumbereich 40 kommuniziert. Obschon die Schnittdarstellungen nach Fig. 2A und 8 keine Angaben zur Zuleitungsöffnung 450 liefern, ist leicht verständlich, dass der Seitenschnittpunkt 458 der dreieckför-migen Zuleitungsöffnung 450 zur Berührungslinie 38 hinweist und dass die länglichen Zuleitungsöffnungsseiten 454 und 456 im wesentlichen axial auf die periphere Oberfläche 36 des Rotors 16 und die periphere Oberfläche 34 des Rotors 14 ausgerichtet sind. Anhand der Fig. 8, in welcher ungefähr der Endabschnitt des Kompressionszyklus gezeigt ist, ist nachprüfbar, dass die bezüglichen Abschnitte der Dichtungsflügel-kontaktfläche 68 und die peripheren Oberflächen 36 und 34, welche die Begrenzung des komprimierten Volumens ABCD bilden, die Strömung des komprimierten sauerstoffhaltigen Gases in die Zuleitungsöffnung 450 leiten, und dass durch die Übereinstimmung der Formen der Zuleitungsöffnung 450 und das komprimierte Volumen ABCD an diesem Punkt der Druckabfall infolge Formverlusten minim ist.

Die Arbeitsweise des ganzen Motors 10 wird nun anhand der Strömungspfade durch die verschiedenen Maschinenkomponenten beschrieben. Beginnt man mit dem unkomprimierten sauerstoffhaltigen Gas aus dem Reservoir gemäss Fig. 2, so tritt Gas durch die Leitung 92 über die Kompressoreinlassöffnung 90 in den Kompressorbereich bzw. in den segmentierten Kompressorringraumbereich 40 ein. Das Gas wird sodann durch den Kompressor-Dichtungsflügel 60 in dem in Fig. 5 mit ABCD bezeichneten Raum 38 gefangen (eingeschlossen), wo es infolge Drehung des Dichtungsflügels 60 bis zu dem in Fig. 8 gezeigten Punkt komprimiert wird. Alsdann fliesst das im Volumen ABCD gemäss Fig. 8 komprimierte Gas durch die Zuleitungsöffnung 450 (siehe Fig. 17) und anschliessend durch den ringförmigen Strömungskanal 452, welcher das Einlassventil 500 umgibt.

Das Gas im Strömungskanal 452 tritt über den Brennkammerabschnitt 422 in die Brennkammer 420 ein, in welcher es mit Brennstoff aus dem Injektor 430 gemischt wird. (Für die Ausführungsform zum Betrieb mit einem Brennstoff mit einer Zündtemperatur, die niedriger ist als die Temperatur des komprimierten sauerstoffhaltigen Gases : siehe Fig. 9A und 9B.) Nachdem die Verbrennung der Brennstoff-Gasmischung in der Brennkammer 420,422 und 424 eingeleitet ist, verlassen die Verbrennungsgase samt den noch nicht verbrannten Brennstoff- und Gasanteilen über den Brennkammerabschnitt 424 die Brennkammer 420. Vom Brennkammerabschnitt 424 strömen die Verbrennungsgase über die Strömungspfade 478 und 480 innerhalb des Auslassventils 520, alsdann über den Strömungspfad 482 im äussern Plattenglied 402 und schliesslich zur Auslassöffnung 470 (siehe Fig. 18).

Der anschliessende Weg der hochgespannten Verbrennungsgase kann am besten anhand der Fig. 10 beschrieben werden. Die Verbrennungsgase aus der Auslassöffnung 470 gelangen in den in Fig. 10 mit EFGH bezeichneten Abschnitt 288 und werden in diesem zum segmentierten Expander-Ringraumbereich 240 gehörenden Abschnitt expandiert. Der Abschnitt 288 wird gemäss den Fig. 11,12 und 13 durch den drehenden Dichtungsflügel 260 innerhalb des Volumens EFGH begrenzt. Wenn sich der Expanderdichtungsflügel 260 bis hinter die Expanderaustrittsöffnung 290 ewegt hat und die Verbrennungsgase nicht länger eingeschlossen sind, strömen diese durch die Expanderaustrittsöffnung und die Auspuffleitung 292 in ein Verbrennungsgasreservoir ab, welches, wie früher erwähnt, die Atmosphäre sein kann, sofern das Gas nicht gesammelt wird.

Der beschriebene Motor enthält weiter Ventilmittel zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Verbrennungskammer und den bezüglichen segmentierten Ringraumbereichen im Kompressor und im Expander. Betrachten wir daher zuerst Fig. 17. Die Ventilmittel umfassen das Einlassventil 500 und ein Ventilgehäuse 502, das an den Wänden des Einbaugehäuseteils befestigt ist, welche Wände die Verbrennungskammer begrenzen, wie z.B. der Abschlussring 504, welcher aussenseitig des Plattengliedes 406 wegnehmbar angeordnet ist. Ein gleitend verschiebbares Tellerventil 506 mit einer Dichtungsfläche 508, welche gegen einen ringförmigen Ventilsitz 510 im Abschlussring 504 anliegt und die Strömung des komprimierten sauerstoffhaltigen Gases von der Zuleitungsöffnung 450 zum Strömungskanal 452 unterbricht, ist im Einlassventil 500 vorhanden. Das Tellerventil 506 ist normalerweise durch in einer Ausnehmung 512 des Ventilgehäuses 502 eingeschlossenes Verbrennungsgas in eine Schliessstellung gedrängt, welches Gas über ein Rückschlagventil, z.B. über ein federbelastetes Kugelventil 514 am Ende einer in den Verbrennungskammerabschnitt 420 mündenden Düse 516, in die Ausnehmung 512 gelangt. Der Druck in der Ausnehmung 512 wirkt gegen eine Ventilstiftfläche 518, welche quer-schnittsmässig kleiner ist als die Dichtungsfläche 508, auf welche der Druck des komprimierten sauerstoffhaltigen Gases einwirkt.

Der Fachmann erkennt, dass die Abmessungen des Ventils 506 und der Ausnehmung 512 so gewählt werden können, dass dann, wenn im Kompressor das Ende eines Kompressionszyklus etwa nach Fig. 8 erreicht wird, der Druck gegen die Dichtungsfläche 508 das Tellerventil 506 vom Ventilsitz 510 wegbewegt und dadurch die Passage für das komprimierte sauerstoffhaltige Gas über den Ventilsitz 510 und den

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Strömungskanal 452 in den Verbrennungskammerabschnitt 422 freigibt. Nachdem das komprimierte sauerstoffhaltige Gas in die Brennkammer eingetreten ist und der Kompressorrotor sich weiter in eine Stellung etwa nach Fig. 4 bewegt hat, fällt der Druck am Tellerventil 508 wesentlich. Dadurch läuft der Ventilstift 506 wieder in seine Dichtungsstellung mit dem Ventilsitz 510, sperrt dabei die Verbrennungskammer 422,420 und 424 gegenüber dem segmentierten Kompressor-Ringraumbereich 40 und schliesst das komprimierte sauerstoffhaltige Gas in der Verbrennungskammer zum nachfolgenden Verbrennen mit Brennstoff ein. Für den Fachmann ist es erkennbar, dass auch andere Ventiltypen und -anordnungen anstelle des beschriebenen Einlassventils 500 sowie andere Mittel zum Synchronisieren der Arbeitsweise des Ventils mit den drehenden Kompressorelementen einsetzbat sind.

Das beim beschriebenen Beispiel verwendete Auslassventil 520 geht aus Fig. 18 hervor. Das Auslassventil 520 enthält ein im wesentlichen hohles zylindrisches Gehäuse 522, dessen Inneres den Strömungsweg 480 begrenzt. Das Gehäuse 522 ist beispielsweise über einen Abschlussring 524, der wegnehmbar auf dem äusseren Plattenglied 406 befestigt ist, mit dem Brennkammergehäuse verbunden. Das Auslassventil 520 weist ferner Ausnehmngen 526 auf, die im Ventilgehäuse 522 radial verlaufen und den Strömungspfad 478 festlegen.

Im Auslassventil 520 befindet sich ein Ventilschliessteil 528 mit einem zylindrischen Ansatz 530, der in einer Bohrung des Gehäuses 522 verschiebbar angeordnet ist und eine Schieberdichtung für die Ausnehmungen 526 schafft, wenn sich das Ventilschliessteil 528 axial in die Dichtungsstellung nach Fig. 18 bewegt. Das Auslassventil 520 enthält weiter eine Ausnehmung 532, die im Abschlussring 524 ausgebildet ist und über einen im Abschlussring 524 angeordneten Kanal 534 mit dem Brennkammerabschnitt 424 in Verbindung steht.

Gleich wie die Ausnehmung 512 im Einlassventil 500 enthält auch die Ausnehmung 532 ein Rückschlagventil, z.B. in der Form eines Kugelventils 536, welches so mit dem Kanal 534 zusammenarbeitet, dass die Gase in der Ausnehmung 512 auf einem Druck gehalten werden, der nahe an den maximalen Druck heranreicht, der in der Brennkammer erreichbar ist. Der Gasdruck in der Ausnehmung 532 wirkt gegen eine axiale Fläche 538 am Ventilabschnitt 528, um dieses in seine Dichtungsstellung zu drängen, d.h. in die Stellung, in welcher der zylindrische Ansatz 530 die Eingänge der Ausnehmungen 526 gegenüber der Bohrung des Ventilgehäuses 522 sperrt. Das Ventilschliessteil 528 besitzt ferner einen zylindrischen Abschnitt 540, welcher zusammen mit dem zylindrischen Ansatz 530 eine axialorientierte Ringfläche 542 festlegt. Ferner enthält das Auslassventil 520 einen im Abschlussring 524 angeordneten Kanal 544, welcher den Brennkammerabschnitt 424 mit dem Bereich der Ringfläche 542 verbindet. Ein weiterer Kanal 546 verbindet den Kanal 544 mit dem segmentierten Kompressor-Ringraumbereich 40 für den nachstehend beschriebenen Zweck.

Beim Start des Verbrennungsvorganges in der Brennkammer 420,422 und 424 befindet sich das Ventilschliessteil 528 gemäss Fig. 18 in seiner geschlossenen Stellung. Nach dem Zünden steigt der Druck in der Brennkammer rapide an und wirkt sofort auf die Ringfläche 542 ein, um das Ventilschliessteil 528 axial aus seiner Dichtungsstellung zu verschieben.

Dies ist indessen nicht möglich, weil der Druck im Kanal 544 nicht sofort den Druck der Brennkammer 420 erreicht, da die Gase, welche von der Brennkammer in den Kanal 544 strömen, über den Kanal 546 in den segmentierten Kompressor-Ringraumbereich 40 fliessen. Der Fachmann vermag zu erkennen, dass die Kanäle 544, 546 und 534 allesamt der pneumatischen Betätigungssteuerung des Auslassventils 520 dienen und somit so zu dimensionieren sind, dass nur relativ kleine Gasmengen durchfliessen können.

Während der Druck in der Verbrennungskammer 420,422 und 424 weiterhin ansteigt, bewegt sich gemäss Fig. 18 der Kompressor-Dichtungsflügel 60 in axiale Ausrichtung zur Mündung des Kanals 546 mit dem segmentierten Kompressorringraumbereich 40, d.h. etwa in die Stellung nach Fig. 4. In dieser Stellung blockiert der Dichtungsflügel 60 die Steuerung im Kanal 546 und ermöglicht, dass der Druck im Kanal 544 ansteigt. Die Abmessungen der Ringfläche 542 in bezug auf den Querschnitt der Fläche 538 können so gewählt werden, dass die auf die Ringfläche 542 einwirkende Kraft aus dem Druck im Kanal 544 (bei geschlossenem Kanal 546) das Ventilschliessteil 528 in Fig. 18 axial nach rechts verschiebt. Dabei werden die Ausnehmungen 526 freigelegt und ermöglichen das Abströmen von unter hohem Druck stehenden Verbrennungsgasen aus der Brennkammer 420, 422 und 424 über die Strömungspfade 478, 480 und 482 gegen die Auslassöffnung 470. Durch das nachfolgende Auslassen der Verbrennungsgase fällt der Druck sowohl in der Brennkammer 420 als auch im Kanal 544. Darauf schiebt der Druck in der Ausnehmung 532 das Ventilschliessteil 528 in seine Dichtungsstellung zurück. Auch der Dichtungsflügel 60 bewegt sich aus seiner axialen Ausrichtung mit der Mündung des Kanals 546 und dem segmentierten Ringraumbereich 40 heraus, wodurch der Druck im Kanal 544 weiter fällt.

Nach dem Ablassen der hochgespannten Verbrennungsgase aus der Brennkammer 420 über das Auslassventil 520 und die Auslassöffnung 470 ist die Gasexpansion abgeschlossen. Die heissen Brenngase sind in den geschlossenen Bereich 288, der gemäss Fig. 10 mit EFGH bezeichnet ist, eingetreten, und während sich dieser Bereich vergrössert hat, ist der Druck der Verbrennungsgase gesunken unter gleichzeitiger Energieabgabe in der Form eines Drehmomentes am Expanderrotor 214. Es versteht sich, dass auch andere Ventilanordnungen und Arten der Synchronisation des Auslassventils 520 mit dem Arbeitstakt vom Kompressor und Expander möglich und beim erfindungsgemässen Motor anwendbar sind. Wegen den relativ hohen Temperaturen beim Verbrennungsvorgang typischer Brennstoffe kann es notwendig sein, einzelne Teile des Motors 10 zur Erzielung einer angemessenen Lebensdauer zu kühlen. Im allgemeinen betrifft dies die Wände der Brennkammer 420, die Wände des segmentierten Expander-Ringraumbereichs 240 und den Expanderrotor 214 selbst sowie den Expanderdichtungsflügel 260. Wie aus den Fig. 9A und 9B hervorgeht, können Kühlmittelanschlussstellen 562 und 564 an den Platengliedern 402, 404 und 406 so angeordnet werden, dass sie mit (nicht gezeigten) Kühlkanälen auf der Innenseite der Brennkammer 420, 422 und 424 zusam-menschaltbar sind. Die Anordnung und Dimensionierung der Kühlmittelanschlussstellen 562 und 564 kann sowohl aufgrund der verwendeten Materialien für die Brennkammer als auch nach Massgabe der gewünschten Temperatur empirisch erfolgen.

Nicht gezeigte Kühlkanäle können auch in ähnlicher Anordnung in den Wänden des Gehäuses 12 vorgesehen sein, die den segmentierten Expander-Ringraumbereich 240 enthalten. Desgleichen können Kühltechniken angewandt werden, bei welchen die Kühlmittelkanäle in den rotierenden Wellen selbst angeordnet sind, welche dann mit Kühlkanälen in radial damit verbundenen Konstruktionsteilen verbunden sind. Auf diese Weise können insbesondere der Expanderrotor 214 und allenfalls auch der Expanderdichtungsflügel 260 gekühlt sein, um eine lange Lebensdauer zu erzielen.

Aus dem Vorstehenden ist, besonders im Zusammenhang mit Fig. 10, herauslesbar, dass die volumetrischen Verhältnisse bei der Kompression und bei der Expansion auf verschiedene Art gegenseitig angepasst werden können. Am vorteilhaftesten ist, die axiale Dicke der bezüglichen Rotorpaare aufeinander abzustimmen, um korrespondierende axiale

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Dimensionen bei den bezüglichen segmentierten Ringraumbereichen zu erzielen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die radiale Dicke 572 des Kompressorrotors 16 (welche im wesentlichen die gleiche ist wie beim Kompressorrotor 14) etwas kleiner als die korrespondierende Dicke 574 des Expanderrotors 216, wobei der andere Expanderrotor 214 etwa die gleiche Dicke wie der Rotor 216 aufweist. Obschon beim gezeigten Motor 10 das Expansionsverhältnis grösser ist als das Kompressionsverhältnis, indem die Expanderrotoren 214 und 216 axial dicker sind als die Kompressorrotoren 14 und 16, kann es in verschiedenen Fällen vorteilhaft sein,

wenn das Kompressionsverhältnis grösser ist als das Expansionsverhältnis.

Weiterhin ist aufgrund von Fig. 10 ersichtlich, dass die Rotordimensionen R und r der Kompressorrotoren nicht mit den Dimensionen R' und r' der Expanderrotoren identisch zu sein brauchen, wie in Fig. 1 dargestellt wird. Für die Drehung auf der gleichen Parallel-Wellen-Anordnung ist es jedoch erwünscht, dass die Summe der Rotordimensionen gleich ist, d.h. R + r=R' + r'.

Wenden wir uns nun den alternativen Ausführungsformen mit nach den Fig. 15 und 16 zusammenwirkenden Rotorkonstruktionen zu, welche zu Motoren 610 und 810 gehören. Dort ist ersichtlich, dass die Anzahl der auf dem ersten Rotor befindlichen einzelnen Dichtungsflügel grösser als 1 sein kann, und auch dass mehr als ein erster Rotor mit einem einzelnen zweiten Rotor zusammenarbeiten kann.

In Fig. 15, die den Kompressorabschnitt des Motors 610 zeigt, trägt ein erster Rotor 614 zwei Kompressordichtungsflügel 660a und 660b in diametraler Anordnung. Die korrespondierenden Ausnehmungen für die Dichtungsflügel befinden sich auf dem zweiten Rotor 616, welcher zwei Hinter-schneidungen 670a und 670b in ebenfalls diametraler Anordnung aufweist. Der Dichtungsflügel 660b greift zwischen einem Eingriff des Dichtungsflügels 660a in die Hinterschneidung 670a zyklisch in die Hinterschneidung 670b ein. Die Expanderrotoren (nicht gezeigt) des Motors 610 sind ähnlich angeordnet.

In Fig. 16, welche ebenfalls nur den Kompressorabschnitt des Motors 810 zeigt, sind zwei erste Rotoren 814a und 814b gezeigt, welche mit einem einzelnen zweiten Rotor 816 zusammenwirken, wobei zwei separate segmentierte Kom-5 pressorringraumabschnitte 840a und 840b gebildet werden. Jeder der ersten Rotoren 814a und 814b trägt einen einzelnen Kompressor-Dichtungsflügel 860a und 860b zur Zusammenarbeit mit einer einzigen Hinterschneidung 870 im zweiten Rotor 816. Die ersten Rotoren 814a und 814b befinden sich io auf Wellen 822a und 822b, die im Gehäuse 812 drehbar gelagert sind. Der zweite Rotor 816 sitzt auf einer Welle 824,

deren Achse koplanar mit den Achsen der Wellen 822a und 822b liegt. Die Wellen 822a, 822b und 824 sind für abhängige Drehung derart miteinander gekuppelt, dass sich die Wellen 15 822a und 822b in gleicher Richtung und umgekehrt zur Richtung der Welle 824 drehen. Siehe diesbezüglich die Pfeile in Fig. 16.

Es versteht sich, dass der nicht gezeigte Expanderabschnitt des Motors 810 ebenfalls zwei erste Rotoren und einen 20 einzigen zweiten Rotor aufweist, die gleichartig zusammenarbeiten. Weiterhin versteht sich, dass im Gehäuse 812 zwei separate Brennkammern vorhanden sind, welchen separate Schübe von komprimiertem sauerstoffhaltigem Gas aus den segmentierten Ringraumbereichen 840a und 840b zugeleitet 25 werden. Jeder der ersten Rotoren 814a und 814b kann mit mehr als einem Dichtungsflügel versehen sein, wie mit unterbrochener Linie gezeigt und mit 860c und 860d bezeichnet. Bei dieser letzten Ausführungsform muss der Rotor 816 eine zweite, mit unterbrochener Linie gezeigte Hinterschneidung 30 870a enthalten, in welche die zusätzlichen Dichtungsflügel 860c und 860d abwechslungsweise eingreifen. Wie in der Ausführungsform nach Fig. 15 liegen sich die beiden Dichtungsflügel der ersten Rotoren und die beiden Hinterschneidungen des zweiten Rotors beim Motor 810 ebenfalls diametral 35 gegenüber. Ebenso stimmen die Winkelstellungen der Dichtungsflügel auf den ersten Rotoren 814a und 814b miteinander überein.

11 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Brennkraftmaschine mit Zufuhreinrichtungen (430,432, 434; 436) für Kraftstoff und mindestens teilweise aus Sauerstoffbestehendes Gas und mindestens einer Brennkammer (420), in der gegebenenfalls nach erfolgter Zündung (438)

eine Verbrennung des unter erhöhten Druck gesetzten Gases mit dem Kraftstoff bzw. eines Kraftstoff-Gas-Gemisches stattfindet, gekennzeichnet durch

- einen Kompressionsteil (11), in dem eine Druckerhöhung des Gases bzw. des Kraftstoff-Gasgemisches erfolgt,

- ein Gehäuse (12), enthaltend mindestens eine Brennkammer (420,422,424), ferner eine mit dem Kompressionsteil (11) in Verbindung stehende Einlasssteuereinrichtung (450, 500) zur Einleitung des unter Druck stehenden Gases bzw. Kraftstoff-Gas-Gemisches in die Brennkammer und eine Auslasssteuereinrichtung (470,520) zum Austretenlassen der Verbrennungsgase aus der Brennkammer, und

- einen mit der Auslasssteuereinrichtung (470, 520) verbundenen Expansionsteil (211), in dem eine Herabsetzung des Druckes der Verbrennungsgase erfolgt, wobei der Kompressionsteil (11) und der Expansionsteil (211) sich an ihrem Umfang berührende Rotoren (14,16; 214,216; 614,616; 814a, b, 816) aufweist, die mit dem Gehäuse (12) jeweils zumindest eine im wesentlichen gasdichte, kreisringsektorför-mige Kammer (W, X, Y, Z; K, L, M, N) umgrenzen, von der zumindest ein Kammerabschnitt (A, B, C, D; E, F, G, H) durch entsprechend ausgebildete Rotorabschnitte (60,70; 260,270; 660a, b; 670a, b; 860a bis d, 870a, b) auf dem Wege einer Volumenänderung und davon abhängiger Druckänderung in dem betreffenden Abschnitt separat eingrenzbar ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Kompressionsteil (11) als auch der Expansionsteil (211) jeweils eine achsparallele Anordnung sich an ihrem Umfang berührender Rotoren (14,16; 214,216; 614,616; 814a, b, 816) aufweist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rotorenanordnung zumindest zwei sich an ihrem radialen Umfang berührende und im Gehäuse (12) drehbar gelagerte, im Querschnitt kreisrunde Rotoren (14,16; 214,216) umfasst, dass die jeweilige kreisringsektorförmige Kammer (W, X, Y, Z; K, L, M, N) von der Umfangsfläche des einen Rotors (14; 214) begrenzt ist und mit ihren beiden Enden an die Umfangsfläche des anderen Rotors (16; 216) angrenzt, dass von der Umfangsfläche des einen Rotors (14, 214) mindestens ein Dichtungsflügel (60; 260) radial absteht, dessen Aussenkanten bzw. -flächen (62,64,66; 262,264,266) an den jeweils gegenüberliegenden Flächen 50,46,48; 250, 246,248) der kreisringsektorförmigen Kammer abdichtend anliegen, dass in der Umfangsfläche des anderen Rotors (16; 216) mindestens eine Ausnehmung (70; 270) zur Aufnahme des Dichtungsflügels (60; 260) während seines Umlaufs entlang des anderen Rotors (16; 216) vorgesehen ist, dass der Dichtungsflügel mit der Ausnehmung zumindest während eines Teils ihres gegenseitigen Eingriffs in Dichtungsbeziehung zueinander steht und dass zumindest eine Ventileinrichtung (500,520) zum intermittierenden Unterbrechen der Verbindung zwischen der jeweiligen kreisringsektorförmigen Kammer und der Brennkammer (420) vorgesehen ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kompressionsteil (11) und jeder Expansionsteil (211) zusammenwirkende Rotoren (14,16; 214,216) aufweisen.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsteil ,(11) im einzelnen umfasst:

mindestens einen im Gehäuse (12) drehbar gelagerten ersten Kompressionsrotor (14) mit einem kreisförmigen Querschnitt (Radius r),

einen zweiten Kompressionsrotor (16) mit einem ebenfalls kreisrunden Querschnitt (Radius R), der den ersten Rotor an dessen Umfang fluiddicht berührt und in der Gegenrichtung zum ersten Rotor drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, wobei ein erster Satz Innenflächen (46,48, 50) des Gehäuses gemeinsam mit der Umfangsfläche (34) des ersten Kompressionsrotors (14) eine im wesentlichen gasdichte kreisringsektorförmige Kompressionskammer (W, X, Y, Z bzw. 40) bilden, deren Sektorenden durch die Umfangsfläche (36) des zweiten Kompressionsrotors (16) begrenzt sind, und wobei die Brennkammer-Einlasssteuereinrichtung (450) an die Kompressionskammer in der Nähe eines Sektorendes angeschlossen ist und ein Ventil (500) aufweist,

eine Kompressionsteil-Einlasseinrichtung (90) zum Einlassen von nichtkomprimiertem Verbrennungsgas in die Kompressionskammer (W, X, Y, Z bzw. 40)

eine an der Umfangsfläche (34) des ersten Kompressionsrotors (14) mitumlaufend befestigte Kompressions-Dich-tungsflügelanordnung (60),

eine in die Umfangsfläche (36) des zweiten Kompressionsrotors (16) eingeformte Ausnehmung (70), die mit der Kompressions-Dichtungsflügelanordnung (60) zusammenwirkt, um ein Vorbeidrehen der Kompressions-Dichtungsflü-gelanordnung (60) an dem zweiten Kompressionsrotor (16) zu gestatten, wobei die Kompressions-Dichtungsflügelanord-nung (60) während ihrer Rotation durch die Kompressionskammer (W, X, Y, Z bzw. 40) mit dem ersten Satz Gehäuse-Innenflächen (46,48, 50) in einer abdichtenden Berührung steht, wobei ferner eine Charge des Gases bzw. Kraftstoff-Gasgemisches innerhalb eines .Kammerabschnitts (A, B, C, D) der kreisringsektorförmigen Kammer (W, X, Y, Z) eingeschlossen wird, und zwar zwischen der ICompressions-Dich-tungsflügelanordnung (60) und der Umfangsfläche (36) des zweiten Kompressionsrotors (16) in der Nähe des einen Sektorendes und dabei der Druck der eingeschlossenen Charge des Gases bzw. Kraftstoff-Gasgemisches mit abnehmender Bogenlänge und abnehmendem Volumen des Kompressions-Kammerabschnitts (A, B, C, D) bei der Drehung der Kom-pressions-Dichtungsflügelanordnung (60) zunimmt, und dass der Expansionsteil (211) im einzelnen umfasst; mindestens einen im Gehäuse (12) drehbar gelagerten ersten Expansionsrotor (214) mit kreisförmigem Querschnitt (Radius r'),

einen ebenfalls im Gehäuse (12) drehbar gelagerten zweiten Expansionsrotor (216) mit kreisförmigem Querschnitt, der den ersten Expansionsrotor (214) an dessen Umfang fluiddicht berührt und sich in der Gegendrehrichtung zum ersten Expansionsrotor (214) dreht, wobei ein zweiter Satz Innenflächen (246,248,250) des Gehäuses (12) gemeinsam mit der Umfangsfläche (234) des ersten Expansionsrotors (214) eine im wesentlichen fluiddichte kreisringsektorförmige Expansionskammer (K, L, M, N bzw. 240) bilden, welche an den Kammersektorenden durch die Umfangsfläche (236) des zweiten Expansionsrotors (216) begrenzt ist, und wobei die Brennkammer-Auslasssteuereinrichtung (470) mit der Expansionskammer (K, L, M, N bzw. 240) an einem Expansions-kammersektorsende verbunden ist und ebenfalls ein Ventil (520) aufweist,

eine an der Umfangsfläche (234) des ersten Expansionsrotors (214) mitumlaufend befestigte Expansionsdichtungsflü-gelanordnung (260),

eine in der Umfangsfläche des zweiten Expansionsrotors (216) eingeformte Ausnehmung (270), die mit der Expan-sions-Dichtungsflügelanordnung (260) entsprechend zusammenwirkt, um ein Vorbeidrehen der Expansions-Dichtungs-flügelanordnung (260) an dem zweiten Expansionsrotor (216) zu gestatten, und eine Expansions-Auslasseinrichtung (290,292) zum

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Ablassen von entspannten Verbrennungsgasen aus der Expansionskammer (K, L, M, N bzw. 240), wobei die Expan-sions-Dichtungsflügelanordnung (260) während ihrer Rotation durch die Expansionskammer (K, L, M, N) mit dem zweiten Satz Innenflächen (246,248,250) in einer abdichtenden Berührung steht und die Charge der Verbrennungsgase innerhalb eines Kammerabschnitts (E, F, G, H) der Expansionskammer (K, L, M, N) zwischen der Expansions-Dich-tungsflügelanordnung (260) und der Umfangsfläche des zweiten Expansionsrotors (216) nahe dem einen Expansionskammer-Sektorende eingeschlossen ist und dabei der Druck der eingeschlossenen Charge der Verbrennungsgase mit zunehmender Bogenlänge und zunehmendem Volumen des Expan-sions-Kammerabschnitts (E, F, G, H) bei der Drehung der Expansions-Dichtungsflügelanordnung (260) abnimmt.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dichtungsflügelanordnung mindestens einen Dichtungsflügel (60, 260) und jede Ausnehmung mindestens eine Nut (70,270) aufweist, dass eine Kupplungsanordnung (82, 84) zur zwangsläufigen Synchronrotation der ersten und zweiten Rotoren (14,16; 214,216) vorgesehen ist und dass die Nuten (70,270) während der Drehung der ersten und zweiten Rotoren (14,16; 214,216) mit den zugehörigen Dichtungsflügeln (60,260) zusammengepasst ausgerichtet sind.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dichtungsflügelanordnung zwei Dichtungsflügel (660a, 660b) aufweist, die einander diametral gegenüberliegend an den entsprechenden ersten Rotoren (614) angeordnet sind und dass jede Ausnehmung zwei in die entsprechenden zweiten Rotoren (616) diametral gegenüberliegend eingeformte Nuten (670a, 670b) umfasst (Fig. 15).
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Dichtungsflügel (60,260) eine dem jeweils eingegrenzten Kammerabschnitt (A, B, C, D; E, F, G, H) zugewandte Flügelfläche (68,268) aufweist, dass jede der entsprechenden Nuten (70,270) eine mit der Umfangsfläche des jeweiligen zweiten Rotors (16,216) gebildete Kante (78, 278) besitzt und dass das Profil der Flügelfläche (68, 268) der Bahnkurve entspricht, die von der Kante am entsprechenden Dichtungsflügel bei der laufenden Drehung des ersten und des zweiten Rotors entlang des Dichtungsflügels (60,260) beschrieben wird.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasssteuereinrichtung (450) mit dem kreisringsektorförmigen Kompressions-Kammerabschnitt (A, B, C, D) und die Auslasssteuereinrichtung (470) mit dem kreisringsektorförmigen Expansions-Kammerabschnitt (E, F, G, H) jeweils in axialer Richtung miteinander verbunden sind, wobei die axiale Richtung durch die Drehachse (18) der entsprechenden ersten Rotoren (14,214) festgelegt ist.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasssteuereinrichtung eine Einlassöffnung (450) und die Auslasssteuereinrichtung eine Auslassöffnung (470) aufweist, wobei jede dieser Öffnungen jeweils an die entsprechenden kreisringsektorförmigen Kammerabschnitte angrenzen und beide Öffnungen dreieckför-mige Querschnitte besitzen, wobei jeweils eine Dreieckspitze auf die Berührungslinie (38 bzw. 238) zwischen den entsprechenden ersten und zweiten Rotoren ausgerichtet ist (Fig. 3A und 9A).
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei erste Kompressionsrotoren (814a, 814b) und zwei erste Expansionsrotoren an diametral gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen zweiten Rotoren (816) vorgesehen sind und dass die Dichtungsflügel (860a, 860b) an den beiden ersten Rotoren, die einem gemeinsamen zweiten Rotor zugeordnet sind, in der gleichen Winkelstellung zueinander vorgesehen sind (Fig. 16).
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kompressionsrotor (14) und der erste Expansionsrotor (214) auf einer gemeinsamen, im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Welle (22) befestigt sind (Fig. 1).
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kompressionsrotor (16) und der zweite Expansionsrotor (216) auf einer gemeinsamen, im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Welle (24) befestigt sind.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kompressionsrotor (14) sowie der erste Expansionsrotor (214) auf einer ersten Welle (22) und der zweite Kompressionsrotor (16) sowie der zweite Expansionsrotor (216) auf einer zweiten Welle (24) befestigt sind, dass die erste und die zweite Welle parallel zueinander im Gehäuse (12) drehbar gelagert sind und dass eine Kupplungsanordnung (82, 84) vorgesehen ist, welche die erste und die zweite Welle zum abhängigen Drehen in einander entgegengesetzten Richtungen derart miteinander verbindet, dass die jeweiligen Dichtungsflügelanordnungen und die zugehörigen Ausnehmungen drehwinkelausgerichtet ineinandergreifend verdreht werden.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumina der entsprechenden kreisringsektorförmigen Kammern (W, X, Y, Z; K, L, M, N) gleich gross sind.
16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der kreisringsektorförmigen Expansionskammer (K, L, M, N) von dem der kreisringsektorförmigen Kompressionskammer (W, X, Y, Z) verschieden ist.
17. Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rotoren (14, 214) des Kompressionsteils (11) und des Expansionsteils (211) sowie die zweiten Rotoren (16, 216) dieser Teile jeweils gleich grosse Durchmesser besitzen, und dass die Axiallänge der kreisringsektorförmigen Kammer (K, L, M, N) des Expansionsteils sich von der entsprechenden Axiallänge der kreisringsektorförmigen Kammer (W, X, Y, Z) des Kompressionsteils unterscheidet.
18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 für Kraftstoff, dessen Zündtemperatur unterhalb der Temperatur des aus dem Kompressionsteil (11) in die Brennkammer (420) eintretenden komprimierten Gases liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Zufuhreinrichtung eine Kraftstoffeinspritzung (430) umfasst, welche den Kraftstoff direkt in die Brennkammer einspritzt, der durch das komprimierte Gas selbstgezündet wird.
19. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Zufuhreinrichtung eine Mischvorrichtung (436) für den zu verbrennenden Kraftstoff mit unkomprimiertem, in den Kompressionsteil (11) durch die Einlasseinrichtung (90) eintretendem Gas aufweist sowie eine im Gehäuse (12) befestigte Zündeinrichtung (438) zum Zünden des komprimierten Kraftstoff-Gasgemisches in der Brennkammer (420).
20. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Steuereinrichtungen, die Einlasssteuereinrichtung oder die Auslasssteuereinrichtung (520) ein in der die Brennkammer (420) umgebenden Gehäusewand (406) vorgesehenes Tellerventil (500) aufweist (Fig. 17).
21. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerventil (500) durch Druckunterschiede zwischen der Brennkammer (420) und der kreisringsektorförmigen Kompressionskammer (W, X, Y, Z) pneumatisch gesteuert wird.

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22. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (420) ein gleichbleibendes Volumen besitzt.
23. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (420) in einer Ebene angeordnet ist, welche zwischen den Rotationsebenen des ersten und des zweiten Kompressionsrotors (14,16) sowie des ersten und des zweiten Expansionsrotors (214,216) liegt, und dass ein Brennkammerabschnitt (422) im wesentlichen in Axialrichtung in einer Reihe mit zumindest einem der kreisringsektorförmigen Kammern (W, X, Y, Z) liegend vorgesehen ist, wobei die Axialrichtung durch die Rotorachsen (18,20) festgelegt ist.
24. Brennkraftmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (420) eine langgestreckte Form besitzt und dass Abschnitte (422,424) der Brennkammer im wesentlichen in Axialrichtung in einer Reihe mit beiden kreisringsektorförmigen Kammern (W, X, Y, Z; K, L, M, N) liegend vorgesehen sind.
25. Brennkraftmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) drei aneinanderliegende Plattenglieder (402,404,406) aufweist, welche die Wände der Brennkammer (420) bilden, dass die Auslasssteuereinrichtung eine Auslassöffnung (470) besitzt, die in einem aussenliegenden Plattenglied (402) ausgebildet ist und dass die Einlasssteuereinrichtung eine Einlassöffnung (450)

besitzt, die in dem anderen aussenliegenden Plattenglied (406) vorgesehen ist.
26. Brennkraftmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche zumindest eines der äusseren Plattenglieder (402,406) auch einen Teil der Begrenzung der entsprechenden kreisringsektorförmigen Kammer (K, L, M, N, W, X, Y, Z) bildet und dass diese Aussenfläche die Auslass- (470) bzw. die Einlassöffnung (450) umgibt.
27. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasssteuereinrichtung (470) ferner ein pneumatisch gesteuertes Auslassventil (520) zum intermittierenden Freigeben von Verbrennungsgasen in vorbestimmten Intervallen während eines jeden Verbrennungszyklus zum Expansionsteil (211) aufweist, wobei dieses Auslassventil (520) durch einen Rotor (14) der zusammenwirkenden Rotoren (14,16) aktivierbar ist, dass die Einlasssteuereinrich-tung (450) ein pneumatisch gesteuertes Einlassventil (500) zum Einlassen von komprimiertem Gas in die Brennkammer (420) während eines weiteren vorbestimmten Intervalls im Laufe eines jeden Verbrennungszyklus aufweist und dass ferner dem einen Rotor der zusammenwirkenden Rotoren (14, 16) eine Einrichtung (60, 544,546, 534) zugeordnet ist, welche die Betätigung des Einlassventils (500) derart koordiniert,

dass sie jeweils vor einer Betätigung des Auslassventils (520) während eines jeden Verbrennungszyklus erfolgt.
28. Brennkraftmaschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsteil (11) ein Paar zusammenwirkende Rotoren (14,16) umfasst und das Einlassventil (500) durch Druck steuerbar ist, dass die koordinierende Einrichtung auf das Einlassventil und das Auslassventil einwirkt, die nebeneinander und an der Axialfläche des einen Rotors der zusammenwirkenden Rotoren (14,16) angeordnet sind, wobei das Einlassventil bezüglich des Auslassventils in der Bewegungsrichtung eines Punktes auf dem genannten Rotor vor dem Auslassventil liegend vorgesehen ist.
29. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsteil (11) einen Kompressor mit einem Paar zusammenwirkenden Kompressionsrotoren (14,16) umfasst, die umfangsseitig an einer Berührungslinie (38) aneinandergrenzen, dass der Expansionsteil (211) einen Expansionsabschnitt mit einem Paar zusammenwirkenden Expansionsrotoren (214,216) umfasst, die umfangsseitig an einer weiteren Berührungslinie (238) aneinandergrenzen, dass die Auslasssteuereinrichtung (470) ein Steuerventil (520) aufweist und ferner:

ein Tellerventilglied (528) mit einer Mittelachse,

ein das Tellerventilglied in Richtung seiner Mittelachse hin- und herverschiebbar aufnehmendes Ventilgehäuse (522), das einen durch das Tellerventilglied in einer Axialstellung dicht absperrbaren internen Strömungsweg (480) aufweist, in dem die Verbrennungsgase zwischen der Brennkammer (420) und der Auslassöffnung (470) geführt werden sowie eine durch den einen Rotor (14) der Kompressionsrotoren (14,16) betätigbare Einrichtung (544, 546, 534,540,542), durch die das Tellerventilglied in Axialrichtung aus seiner Abdichtposition bewegbar ist, wenn sich die Expansionsrotoren (214,216) in einer vorgegebenen Drehwinkelstellung relativ zur Auslassöffnung (470) befinden.
30. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (420) ein konstantes Volumen besitzt.
31. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (470) dreieckig und so ausgerichtet ist, dass eine Scheitelkante (476) nahe der Berührungslinie (238) der umfangsseitig aneinandergrenzen-den Expansionsrotoren (214,216) liegt.
32. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch Mittel (528, 532, 524, 536) zur Vorbelastung des Tellerventilglieds in der Auslasssteuereinrichtung in Richtung auf seine Abdichtposition.
33. Brennkraftmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbelastungsmittel im einzelnen umfassen:

an dem Tellerventilglied einen Kolbenabschnitt (528) mit rechtwinklig zur Mittelachse verlaufender Stirnfläche (538),

am Ventilgehäuse (522) eine axialverlaufende Ausnehmung (532), in der der Kolbenabschnitt (528) verschiebbar geführt ist,

im Ventilgehäuse (522) einen Kanal (534) zur Verbindung der Ausnehmung (532) mit der Brennkammer (420) und in dem Kanal (534) ein Rückschlagventil (536), das den Fluss von Verbrennungsgasen aus der Brennkammer (420) zu der Ausnehmung gestattet, um auf die Stirnfläche (538) des Kolbenabschnitts (528) einzuwirken und einen Fluss in der Gegenrichtung zu sperren (Fig. 18).
34. Brennkraftmaschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil ein federbelastetes Kugelventil (536) ist (Fig. 18).
35. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den einen Rotor (14) der Kompressorrotoren (14,16) betätigbare Einrichtung (60,544, 546, 534) umfasst:

das Tellerventilglied (528) mit einem eine radiale Fläche (542) aufweisenden Steuerabschnitt (540),

eine den Steuerabschnitt (540) verschiebbar aufnehmende axiale Ausnehmung in dem Ventilgehäuse (522),

einen die Ausnehmung mit der Brennkammer (420) verbindenden Kanal (544) zur Zufuhr von Verbrennungsgasen aus der Brennkammr, damit diese gegen die Steuerabschnittfläche (542) wirken, und einen Durchlass (546) an dem Ventilgehäuse (522), der mit einem Ende mit dem Kanal (544) zwischen der Brennkammer (420) und der Ausnehmung verbunden ist und mit dem anderen Ende an einer Aussenfläche (46) des Ventilgehäuses in der Nähe des besagten einen Rotors (14) mündet und intermittierend von diesem Rotor (14) bzw. seinem Rotorabschnitt (60) abdeckbar ist, um so einen Durchfluss vom anderen Ende zu blockieren, wobei im blockierten Zustand des anderen Endes des Durchlasses durch diesen einen Rotor Verbrennungsgase, die von der Brennkammer zur Ausnehmung

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strömen, um den Druck auf die Fläche zu erhöhen, eine axiale Verlagerung des Tellerventilglieds bewirken und dabei den internen Strömungsweg (480) öffnen, und wobei nach dem Freigeben des anderen Endes des Durchlasses (546) die Verbrennungsgase in den Kanal (544) eindringen und unter Umgehung der Ausnehmung durch diesen Durchlass strömen.
36. Brennkraftmaschine nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (528, 532, 542, 536) zum Vorspannen des Tellerventilglieds (528) in die Abdichtstellung, wobei die Steuerabschnittfläche (542) in Relation zur Höhe der Vor-belastungskraft und des Verbrennungsgasdrucks so dimensioniert ist, dass im blockierten Zustand des anderen Auslassendes (546) eine Nettokraft auf die Steuerabschnittfläche (542) wirkt, die eine Freigabe des internen Strömungsweges (480) hervorruft.
37. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsrotoren (14,16) und die Expansionsrotoren (214,216) zueinander synchronisiert sind und dass der eine Rotor (14) einer der zusammenwirkenden Kompressionsrotoren (14,16) ist.
38. Brennkraftmaschine nach Anspruch 27 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Rotor (14) einen Dichtungsflügel (60) aufweist und dass dieser Dichtungsflügel die besagte Einrichtung (544, 546, 534, 540, 542) aktiviert.
39. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Strömungsweg (480) des Ventilgehäuses von einem mit der Auslassöffnung (470) in Verbindung stehenden Hohlzylindersegment (522) umschlossen ist sowie mit der Brennkammer (420) in Verbindung stehende Öffnungen (526) aufweist, dass das Tellerventilglied (528) einen in die Strömungsweg-Zylinderbohrung (480) verschiebbar eingepassten Zylinderabschnitt (530) besitzt und dass die Öffnungen (526) so angeordnet sind, dass sie mit der Bohrung (480) in der Nähe des Zylinderabschnitts (530) kommunizieren, wobei der Zylinderabschnitt (530) die Öffnungen (526) abdeckt, wenn sich das Tellerventilglied in seiner axialverlagerten Schliessstellung befindet.
40. Brennkraftmaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Hohlzylindersegment (522) abgewandt liegende Aussenstirnfläche des Auslassventils (520) Teil einer an die kompressorteilseitige Kammer (40) angrenzenden Radialwand ist, an der sich die zusammenwirkenden Kompressionsrotoren (14,16) vorbeibewegen, wobei der eine Kompressionsrotor (14) ein Rotor des Kompres-sions-Rotorpaares (14,16) ist und wobei dieser eine Kompressionsrotor mit den Expansionsrotoren (214, 216) synchronisiert ist.
41. Brennkraftmaschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Kompressionsrotor (14) einen Dichtungsflügel (60) besitzt, welcher das Ende des Durchlasses (546) intermittierend abdeckt.
42. Brennkraftmaschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Kompressionsrotor (14) auf derselben Welle (22) montiert ist wie einer der Expansionsrotoren (214), um eine Synchronisation zu erreichen.
43. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein in einer Strömungsverbindung mit einer Einlassöffnung (450) und der Brennkammer (420) stehendes Einlassventil (500) vorgesehen ist, dass zudem eine Einrichtung (512, 514, 516, 518) vorgesehen ist, die das Einlassventil (500) aktiviert, um eine Füllung des komprimierten Gases in die Brennkammer (420) eintreten zu lassen, jeweils bevor die Aktivierung des Auslassventils (520) zum Verbrennungsgasablass aus der Brennkammer (420) durch den einen Rotor (14) erfolgt.
44. Brennkraftmaschine nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (500) durch den

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Druckpegel im Kompressionsteil (11) aktiviert wird, dass der Kompressionsdruckpegel eine Funktion der Winkelposition der Kompressionsrotoren ist und dass der eine Rotor (14) mit den Expansionsrotoren (214, 216) synchronisiert ist.
45. Brennkraftmaschine nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventileinrichtung (450, 500) in Gasströmungsrichtung hinter der Auslassventileinrichtung (470, 520) vorgesehen ist.
46. Brennkraftmaschine nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventileinrichtung (500) umfasst:

ein Tellerventilglied (506) mit einer Mittelachse, ein Ventilgehäuse (502) zur gleitfähigen hin- und herbeweglichen Lagerung des Tellerventilglieds (506) längs dessen Mittelachse, wobei das Gehäuse einen internen Strömungspfad (452) zur Führung von komprimiertem Gas zwischen der Einlassöffnung (450) und der Brennkammer (420) begrenzt, der von dem Tellerventilglied in einer axialen Verlagerungsposition verschliessbar ist, und eine Vorbelastungseinrichtung (518, 512, 516), die das Tellerventilglied in axialer Richtung in seiner Schliessstellung vorbelastet.