<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Verbrandingsmotor
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbrandingsinrichting en meer in het bijzonder op een verbrandingsmotor omvattende een stationaire stator, een inlaat en een uitiaat voor het aan-en afvoeren van respectievelijk brandstof en tenminste gedeeltelijk verbrande brandstof, en een in de stator roteerbaar gelagerde rotor.
Gedurende lange tijd wordt er reeds gezocht naar een type verbrandingsmotor waarbij de heen-en weergaande zuiger kan vervangen worden door een roterend systeem. Hierdoor zou het toerental hoger kunnen worden, waardoor het vermogen stijgt. Het is immers de versnelling met de daarbij horende traagheidskrachten die bij de conventionele zuigermotor een van de beperkingen vormt qua toerental. Ook zou het krukasdrijfstangmechanisme kunnen worden weggelaten, wat een aanzienlijke vereenvoudiging betekent. De heden meest gevorderde verbetering is wellicht de wankelmotor.
De wankelmotor kent talrijke nadelen, ondermeer de hoge thermische belasting vanwege het hoge werkingstoerental, welke noodzakelijk is daar een wankelmotor om constructieve reden geen grote koppelarm heeft.
Het is een doel van de onderhavige uitvinding een motor te verschaffen welke deze nadelen niet kent en bovendien ten opzichte van de conventionele zuigermotoren eveneens voordelen biedt.
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is een althans theoretisch trillingsvrije motor te verschaffen welke zieh in werkzame toestand steeds in krachtenevenwicht bevindt.
De uitvinding verschaft hiertoe een verbrandingsinrichting volgens de al genoemde soort, waarbij de rotor voorzien is van een aantal zieh radiaal uitstrekkende en tenminste gedeeltelijk radiaal verschuifbare rotorbenen, waarbij de rotorbenen tenminste gedeeltelijk de wanden van een motorkamer beschrijven. Een dergelijke verbrandingsinrichting wordt hieronder ook een vieugelmotor genoemd. Een dergelijke vleugelmotor dient niet te worden voorzien van een krukasdrijfstangmechanisme voor de aandrijving, maar de opgewekte rotatie-energie kan rechtstreeks worden overgebracht.
De vleugelmotor heeft het voordeel dat elke fase of takt van de verbrandingscyclus op een andere posltie in de stator gebeurt, zo kan tijdens de inlaatslag praktisch de volledlge wandoppervlakte gebruikt worden als inlaatopening. Men kan dit energetisch vergelijken met een virtuele zuigermotor die tijdens de inlaattact slechts een klep heeft, gebruikt voor de inlaat en met een oppervlakte gelijk aan de wandoppervlakte. Tijdens de uitlaatslag zou deze klep dan vervangen worden door een uitlaatklep, eveneens met een zo groot mogelijke diameter.
Dit is zelfs zonder de vullinggraad tn het gedrang te brengen mogelijk, zoals bij de tweetaktmotor. Bovendien kan de plaats waar rijk mengsel binnenstoomt, extra koel worden
<Desc/Clms Page number 2>
gehouden vermits de verbranding (lees hogere temperaturen) elders gebeurt. Ook dit komt ten goede aan de vullinggraad. Immers hoe lager de temperatuur van het mengsel, hoe groter de massa die wordt aangezogen en hoe groter ook het gerealiseerde vermogen. We noemen dit het 'één kamer een functie principe'.
Inherent aan de hierboven weergegeven constructie van een verbrandingsinrichting volgens de uitvinding is dat de verbrandingskamers of motorkamers waarin de thermodynamische cycli zieh afspelen op een continue wijze variëren van geometrie, plaats en bewerking. Dit zal op een zodanige manier plaatsvinden dat ze optimaal voldoen aan de specifleke vereisten gesteld aan deze ruimten op het ogenblik dat deze in een welbepaalde fase van het verbrandingsproces treden.
Dit kan gebeuren zonder een overlapping in de fasen in tegenstelling tot wankel- en zuigermotoren.
Zoals zal blijken uit de hierna volgende verdere bespreking leent de constructie volgens de uitvinding zich tot het behalen van een zeer groot aantal verbrandingsfasen per omwenteling van een primaire as. Samen met een grote momentarm, daar gedurende de arbeidsslag de resulterende kracht steeds loodrecht staat op de momentarm, resulteert dit in een zeer soepel draaiende motor met een reeds groot beschikbaar koppel bij lage toerentallen van de primaire as.
Bovendien zal een inrichting volgens de uitvinding volledig uitgebalanceerd en trillingvrij zijn daar het mogelijk is voor elke heen- en teruggaande translatiebeweging diametraal ten overstaan van elkaar te laten plaatsvinden waardoor de mogelijke traagheidskracht wordt gecompenseerd.
Andere voorkeursvormen van de uitvinding zijn toegelicht in conclusies 2-9.
De uitvinding wordt hieronder toegelicht aan de hand van de tekening waarin een voorkeursuitvoeringsvorm van de vleugelmotor volgens de uitvinding is weergegeven. Het spreekt voor zieh dat deze uitvoeringsvorm op generlei wijze limiterend is voor de omvang van de bescherming.
In de tekening tonen : FIG. 1 : een zijaanzicht van een vleugelmotor volgens de uitvinding van een gedemonteerde rotatief inwendige verbrandingsmotor van de rotorbenen of het schoepentype, waarbij separaat het zijdeksel 104 tweedimensionaal is weergegeven in gedemonteerde toestand, namelijk los van stator 101 en 1800 gedraaid over de fictieve as A-A.
FIG. 2 : een gedeeltelijke doorsnede-aanzicht van de vleugelmotor volgens lijn 1-1 van figuur 1.
FIG. 3 : een doorsnede-aanzicht van een voorkeursvorm van een schoep- of rotorbeenafdichtmg.
FIG. 4 : een doorsnede-aanzicht van een doorgang van ontstekingskaarselektroden naar een verbrandlngskamer in een motor volgens de uitvinding.
De In figuren 1-4 weergegeven voorkeursvorm beschrijft een rotatieve thermodynamische verbrandingsmotor, genaamd de thermodynamische vleugelmotor, kortweg vleugelmotor. De vleugelmotor 100 (FIG. 1) omvat een stationalre statorbehuizing, de stator 101 en een centraal
<Desc/Clms Page number 3>
rotatief gedeelte, de rotor 102. De stator 101 heeft een inwendig gesloten, geprofileerde wand 103.
De wand 103 heeft achtereenvolgens cycli van stijgende, constante, dalende en constante radius, gespreid over de ganse omtrek. Over de ganse omtrek van de inwendig geprofileerde wand 103 zal deze cyclus vier maal worden doorlopen. Twee zijdeksels 104 en 105 sluiten de tegenovergestelde einden van stator 101 af. Op as 111 (FIG. 2) is rotor 102 bevestigd zodanig dat rotor 102 vrij kan roteren in stator 101 tussen zijplaten 104 en 105. As 111 IS gelagerd met behulp van lagers 112 en 113 in de respectievelijke boringen 121 en 122, waarbij deze op hun beurt zijn gefabriceerd in de respectievelijke zijdeksels 105 en 104. Rotor 102 (FIG. 1) omvat booggevormde segmenten welke circulair gelijkmatig van elkaar verwijderd zijn zodat telkens tussen twee segmenten een radiale opening (vb. 119) te vinden is.
Deze openingen zijn gelijkmatig verdeeld over gans het uitwendig cilinderoppervlak van rotor 102 en twee naast elkaar gelegen openingen vormen in de voorkeursvorm van de tekeningen een hoek van 30 met elkaar ten opzichte van as 111. De dikte van een rotorbeen of een schoep (vb. schoep 155) is normaliter gelijk aan de breedte van een opening zodat de schoep in en uit de opening kan bewegen. De breedte van een schoep is gelijk aan de dikte van rotor 102.
De translatiebeweging van de schoepen in en uit de radiale openingen gebeurt met behulp van begeleidingsbanen 124 en 125, gefabriceerd in de respectievelijke zijdeksels 104 en 105, in combinatie met de rotorbeenlagers (vb. 126 en 127 FIG 2). Deze lagers zijn zijdelings bevestigd aan beide uiteinden van de schoepen met behulp van bouten (vb 128 en 129). Begeleidingsbanen 124 en 125 doorlopen eveneens zoals wand 103 vier maal de cyclus van stijgende, constante, dalende en constante radius. De hartlijn van begeleidingsbanen 124 en 125 is ongeveer gelijkvormig met het profiel van wand 103 maar dient in deze voorkeursvorm iteratief te worden bepaald. De breedte van begeleidingsbanen 124 en 125 is gelijk aan de buitendiameters van de lagers (vb. 126 en 127), welke bevestigd zijn aan de schoepen.
Hierdoor zullen, wanneer rotor 102 een rotatiebeweging uitvoert, de lagers (vb. 126 en 127) in de respectievelijke begeleidingsbanen 124 en 125 een rolbeweging uitvoeren. Door de mechanische verbinding van de lagers aan de schoepen zullen, bij draaiing van rotor 102, de schoepen niet enkel een rotatiebeweging uitvoeren rond as 111, maar eveneens een gedwongen translatiebeweging in en uit de openingen (vb. 119) van rotor 102, dit ten gevolge van de gedwongen beweging der lagers In de begeleidingsbanen.
Bij rotatie van rotor 102 zullen de toppen van de schoepen steeds op een licht variërende korte afstand blijven van wand 103. Zonder topafdichtingen (vb. 132 FIG. 3) van de schoepen zal er, bij rotatie van rotor 102, geen mechanisch contact zijn tussen de toppen van de schoepen en wand 103. Een kamer (vb 109) wordt gevormd door : twee vlakken welke deeloppervlakken zijn van twee naast elkaar gelegen rotorbenen of schoepen, twee vlakken welke deeloppervlakken zijn van zijdeksels 104 en 105, een vlak gevormd door een deel van het cilinderoppervlak van rotor 102 en een oppervlak gevormd door een deel van inwendige wand 103. Het aantal motorkamers is
<Desc/Clms Page number 4>
vervat in het aantal schoepen, namelijk twaalf in deze uitvoering. In elk van deze kamers zal zieh steeds een bepaalde fase van de verbrandingscyclus afspelen.
Twee inlaatopeningen 105 en 106 zijn voorzien in zijdeksel1 104 om de toelevering van brandstofrijk mengsel naar telkens een van de kamers mogelijk te maken, zoals kamer 109 tussen de punten a en b (FIG. 1). Gelijkaardig zijn twee uitlaatopeningen 107 en 108 in zijdeksel1 104 voorzien om de uitstoot van de tenminste gedeeltelljk verbrande gassen uit de verbrandingskamer mogelijk te maken, kamer 110 tussen punten c en d.
Twee gangen 114 en 115 (zie ook FIG. 4) zijn voorzien in zijdeksel 104 om ontsteking van het gecomprimeerd mengsel mogelijk te maken bij gebruik van ontstekingskaarsen 116 en 117.
Ontstekingskaarsen 116 en 117 zijn geschroefd in de respectievelijke gangen 114 en 115 zodanig dat vonken aan de elektroden in contact komen met het gecomprimeerde mengsel in kamer 118 tussen punten e en f via gang 114 (FIG. 4).
Afdichting van de kamers gebeurt bij voorkeur met behulp van zowel rechtlijnige als cirkelvormige dichtingen. Topafdichtingen 132 (FIG. 3) dichten af tussen de top van een schoep en wand 103. De topafdichtingen 132 worden tegen wand 103 gedrukt door middel van bijvoorbeeld een bladveer 133 evenals mede door de centifugaalkracht. Deze kracht werkt ook in op de topafdichting vanaf draaiing van rotor 102. Bladveer 133 zorgt er eveneens voor dat de licht variërende korte afstand tussen de toppen van de schoepen en wand 103 steeds wordt overbrugd door deze topafdichtingen 132. Opgemerkt wordt dat de centrifugaalkracht, optredend vanaf rotatie van rotor 102, inwerkend op de schoepen opgevangen wordt door de lagers 126 en 127 en niet door wand 103.
Zijdelings worden de rotorbenen of schoepen langs beide zijden bij voorkeur afgedicht door rechtlijnige afdichtingen 134 en 135 (FIG. 3). Deze zijdelingse dichtingen worden tegen de zijdeksels gedrukt door middel van bijvoorbeeld golfveerplaatjes 136 en 137. Bladveer 133 zorgt er eveneens voor dat, ten gevolge van de schuine hoeken aan beide uiteinden van topafdichting 132 en aan een uiteinde van de zijdelingse dichtingen 134 en 135. topafdichting 132 en zijdelingse dichtingen 134 en 135 respectievelijk opwaarts en zijwaarts worden gedrukt. De kamers worden afgesloten van de ruimte onder de schoepen door rechtlijnige afdichtingen 138 en 139 (FIG. 1) bevestigd in het rotordeel. Deze rechtlijnige afdichtingen worden tegen de schoepen gedrukt door bladveerplaatjes vergelijkbaar met 133.
In de zijplaten 104 en 105 zijn circulaire groeven voorzien 140 (FIG. 1) waarin circulaire dichtingringen 141 en 142 kunnen worden gemonteerd. Deze circulaire dichtingringen zullen tegen rotor 102 drukken bij middel van lichte veerkracht. Zo zal de mogelijke speling tussen rotor 102 en de zijplaten worden gedicht. Zijplaten 104 en 105 zijn tegen stator 101 geschroefd met behulp van bouten 143 zodat dichtlakken 144 en 145 ook goed gedicht zijn. Om het geheel te smeren is as 111 hol uitgevoerd. Deze holte 111 staat via gangen In verbinding met de ruimten onder de schoepen. 157 (FIG.2). De steeds groter en kleiner wordende ruimten onder de schoepen doen zo dienst als pomp om de smeerolie te verpompen.
Hulptoestellen zoals filter, koeler en eventueel accumulator en extra oliepomp kunnen
<Desc/Clms Page number 5>
extern gemonteerd worden. Overige warmteverlies dat door oliesmering niet kan worden afgevoerd kan worden afgevoerd via koelwaterdoorgangen 151 en 150 (FIG. 2) in respectievelijke zijplaten 104 en 105 aan een extern geplaatste radiator.
Wanneer rotor 102 draait in wijzerzin zullen de kamers periodiek vergroten en verkleinen in volume wegens de specifieke vormgeving van stator en rotor en van de zich radiaal uitstrekkende en tenminste gedeeltelijk radiaal verschuifbare rotorbenen. Na 1800 hoekverdraaiing van rotor 102
EMI5.1
zal het volume van eike kamer twee maal zijn gecomprimeerd en geëxpandeerd. Dit is nodig om een volwaardige thermodynamische verbrandingscyclus te kunnen doorlopen.
Volgen we bijvoorbeeld kamer 109. Bij draaiing van rotor 102 in wijzerzin is deze kamer reeds rijk mengsel aan het aanzuigen via doorgang 105 ten gevolge van de onderdruk die zou ontstaan in kamer 109 wanneer doorgang 105 er niet zou zijn. Het rijke gas mengsel is normaliter afkomstig van een carburator 158 (FIG. 2). Wanneer ten gevolge van de draaiing van rotor 102 de top van schoep 152 zieh verplaatst heeft van punt a naar punt b zal kamer 109, ondertussen veranderd in kamer 157, niet meer in verbinding staan met doorgang 105 en aldus kan zij geen rijk mengsel meer aanzuigen. Rotor 102 draait verder in wijzerzin zodanig dat na nogmaals 300 hoekverdraaling van rotor 102 kamer 157 op haar beurt de vorm en plaats zal aannemen van de vroegere kamer 118. Het rijk gasmengsel is nu gecomprimeerd.
Het mengsei kan nu tot ontsteking gebracht worden door ontstekingskaars 116 via doorgang 114. Nadat rotor 102 iets verder is gedraaid in wijzerzin zal zieh, inwendig vanuit kamer 153 gezien, de oppervlakte van schoep 154 in contact met het nu reeds geëxplodeerde mengsel groter zijn dan het oppervlak van schoep 155 In contact met het geëxplodeerde mengsel van kamer 153. Dit laatste resulteert in een draaimoment naar rechts. Nadat het mengsel geëxpandeerd IS ten gevolge van draaiing van rotor 102 zal kamer 153 de vorm en plaats hebben aangenomen van kamer 110. Deze kamer 110 staat in contact met da atmosfeer of een uitlaatcollector via doorgang 107. Het verbrande mengsel zal via doorgang 107 worden uitgedreven als gevolg van de compressie die zou ontstaan in kamer 110 mocht doorgang 107 er niet zijn.
In de volgende 1800 hoekverdraaiing zal de kamer weer een volwaardige verbrandingscyclus afleggen.
Opgemerkt wordt dat het volume van een kamer contlnu zal variëren op zodanige wijze dat na 1800 hoekverdraaiing van rotor 102 een volwaardige thermodynamische cyclus heeft afgespeeld. Dit op voorwaarde dat wordt vertrokken vanuit punt a of y. Dit geldt natuurlijk voor alle twaalf kamers. Ook zal elke fase van de verbrandingscyclus zich op een ander deel in de ruimte afspelen, we noemen dit het een kamer een functie principe.
Na een omwenteling van rotor 102 heeft een kamer twee maal arbeid geleverd in de onderhavige uitvoering. De twaalf kamers samen hebben na een omwenteling van rotor 102 vierentwintig maal arbeid geleverd.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
Als een gevolg van het een kamer een functie in de tijd principe kan elke kamer qua vorm en afmetingen geoptimaliseerd worden naar de vereisten gesteld aan de op dat moment gangbare fase van de verbrandingscyclus. Bij een klassieke zuigermotor is dit niet mogelijk omdat daar alle vier de fasen van de verbrandingscyclus zieh afspelen in een en dezelfde ruimte. Hierdoor moet bij de zuigermotor steeds een compromis gevonden worden voor de dimensionering van de verbrandingskamer.
Bij de gekende zuigermotor moet de beschikbare wandoppervlakte van de verbrandingskamer verdeeld worden over de oppervlakte nodig voor de inlaatklep (pen) en de oppervlakte nodig voor de uitlaatklep (pen). Bij de vleugelmotor volgens de uitvinding daarentegen kan tijdens de inlaatslag bijvoorbeeld het oppervlaktedeel van zijplaat 104 vanaf punt a tot punt g, in contact met de betreffende kamer, besteed worden aan inlaatopening nodig om rijk mengsel te kunnen aanzuigen. Bovendien kan rijk mengsel aangezogen worden niet enkel via de zijdeksels maar ook via eventuele doorlaten in het statorhuis zelf.
Tijdens de ultlaatslag geldt dezelfde redenering voor het oppervlaktedeel van zijplaat 104 in contact met de betreffende kamer, wel te verstaan vanaf punt h tot punt d. Het is bijvoorbeeld ook mogelijk de kamer 110 groter te dimensioneren in volume dan kamer 109 zodanig dat de restenergie van de uitlaatgassen beter kan worden opgevangen. Merk ook op dat overlapping van in-en uitiaatopening onmogelijk is. Dit alles resulteert in een groot rendement.
De vleugelmotor volgens de uitvinding heeft een groot soortelijk vermogen (PI), gelijk aan 2-p,-n waarbij pt gelijk is aan de theoretisch gemiddelde druk en n gelijk is aan het toerental van rotor 102. Om een zelfde vermogen te leveren als een equivalente zuigermotor zal de vleugelmotor hiervoor een kleiner volume innemen.
De vleugelmotor volgens de uitvinding leent zieh tot het bereiken van een grote koppelarm dankzij zijn geometrie. Hij levert dus ook een groot koppel, zelfs op lage toeren. Ten gevolge van de grote ontstekingsfrequentie, ni. vierentwintig arbeidsslagen per omwenteling van rotor 102, kan de vleugelmotor zeer veel vermogen leveren vanwege het grote koppel dat vrijkomt op zeer korte tijd : P = C*0. Daar de arbeidsslag bij de zuigermotor een hoekverdraaiing van de primaire as inneemt van ongeveer 1800 en bij de vleugelmotor slechts ongeveer 400 zal bij een zelfde toerental de arbeidssiag bij de vleugelmotor sneller zijn afgespeeld.
Ook het geleverde koppel tijdens die arbeidsslag is groter vanwege de grote koppelarm die toepasbaar is, evenals door de verbrandingskracht die steeds loodrecht staat op de schoep en dus ook op de imaginaire hefboom van de primaire as. Zowel het koppel C als de hoeksnelheid ss zal bij de vleugelmotor groter zijn zodat ook het vermogen dat de vleugelmotor kan leveren groter is.
De vleugelmotor volgens de uitvinding is 100% uitgebalanceerd en in theorie dus niet kan tnllen. Dit komt doordat de ontstane massakrachten inwerkend op een willekeurige schoep steeds gecompenseerd wordt door de eraan tegenovergestelde massakracht inwerkend op de schoep
<Desc/Clms Page number 7>
diametraal, 1800 hoekverdraaiing verder vanuit as 111, ten opzichte van de hiervoor genoemde schoep.
De vleugelmotor volgens de uitvinding is een zeer soepel draaiende motor, welke een groot koppel evenals een groot vermogen levert aan een hoog rendement.
Het spreekt voor zich dat talnjke aanpassingen aan de vleugelmotor kunnen worden aangebracht zonder af te wijken van de technische pnncipes van een roteerbare motor volgens de uitvinding.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
Combustion engine
The present invention relates to a combustion device and more particularly to a combustion engine comprising a stationary stator, an inlet and an outlet for supplying and discharging fuel and at least partially burnt fuel, respectively, and a rotor rotatably mounted in the stator.
For a long time, a type of internal combustion engine has been searched for, whereby the reciprocating piston can be replaced by a rotating system. This could increase the speed, which increases the power. After all, it is the acceleration with the associated inertia forces that is one of the speed limits in the conventional piston engine. The crankshaft connecting rod mechanism could also be omitted, which means a considerable simplification. The most advanced improvement today is perhaps the wankel engine.
The wobble motor has numerous drawbacks, including the high thermal load due to the high operating speed, which is necessary as a wobble motor does not have a large torque arm for structural reasons.
It is an object of the present invention to provide an engine which does not have these disadvantages and moreover also offers advantages over the conventional piston engines.
Another object of the present invention is to provide an at least theoretical vibration-free motor which, in the operative condition, is always in balance of forces.
To this end, the invention provides a combustion device of the aforementioned kind, wherein the rotor is provided with a number of radially extending and at least partially radially displaceable rotor legs, the rotor legs describing at least partially the walls of an engine chamber. Such a combustion device is also referred to below as a flywheel engine. Such a wing motor should not be provided with a crankshaft drive rod mechanism for the drive, but the generated rotational energy can be transferred directly.
The wing motor has the advantage that each phase or cycle of the combustion cycle takes place at a different position in the stator, so that during the intake stroke practically the entire wall surface can be used as the intake opening. This can be compared energetically with a virtual piston engine that during the inlet contact has only one valve used for the inlet and with an area equal to the wall area. During the exhaust stroke, this valve would then be replaced by an outlet valve, also with the largest possible diameter.
This is possible even without compromising the degree of filling tn, as with the two-stroke engine. Moreover, the place where rich mixture enters can become extra cool
<Desc / Clms Page number 2>
because the combustion (read higher temperatures) takes place elsewhere. This also benefits the degree of filling. After all, the lower the temperature of the mixture, the greater the mass that is sucked in and the greater the realized capacity. We call this the 'one room a function principle'.
Inherent to the construction of a combustion device according to the invention shown above is that the combustion chambers or engine chambers in which the thermodynamic cycles take place vary continuously in geometry, location and processing. This will take place in such a way that they optimally meet the specific requirements set for these spaces at the moment that they enter a specific phase of the combustion process.
This can happen without an overlap in the phases as opposed to rocking and piston engines.
As will be apparent from the following further discussion, the construction according to the invention lends itself to achieving a very large number of combustion phases per revolution of a primary shaft. Together with a large moment arm, since during the stroke the resulting force is always perpendicular to the moment arm, this results in a very smoothly running motor with an already large available torque at low speeds of the primary shaft.
Moreover, a device according to the invention will be fully balanced and vibration-free, since it is possible for each reciprocating translation movement to take place diametrically with respect to each other, whereby the possible inertial force is compensated.
Other preferred forms of the invention are illustrated in claims 2-9.
The invention is explained below with reference to the drawing in which a preferred embodiment of the wing motor according to the invention is shown. It goes without saying that this embodiment is in no way limiting to the extent of the protection.
In the drawing: FIG. 1: a side view of a wing motor according to the invention of a dismantled rotary internal combustion engine of the rotor legs or the blade type, wherein the side cover 104 is shown two-dimensionally in the dismantled state, namely rotated separately from stator 101 and 1800 on the fictive axis A-A.
FIG. 2: a partial sectional view of the wing motor according to line 1-1 of figure 1.
FIG. 3: a sectional view of a preferred form of a blade or rotor bone seal.
FIG. 4: a sectional view of a passage of ignition candle electrodes to a combustion chamber in an engine according to the invention.
The preferred form shown in Figs. 1-4 describes a rotary thermodynamic combustion engine, called the thermodynamic wing engine, simply wing engine. The wing motor 100 (FIG. 1) includes a stational stator housing, the stator 101 and a central one
<Desc / Clms Page number 3>
rotary part, the rotor 102. The stator 101 has an internally closed, profiled wall 103.
The wall 103 successively has cycles of rising, constant, falling and constant radius, spread over the entire circumference. This cycle will be repeated four times over the entire circumference of the internally profiled wall 103. Two side covers 104 and 105 seal the opposite ends of stator 101. Rotor 102 is mounted on shaft 111 (FIG. 2) such that rotor 102 can rotate freely in stator 101 between side plates 104 and 105. Shaft 111 is mounted with bearings 112 and 113 in the respective bores 121 and 122, while being mounted on in turn, they are fabricated in the respective side covers 105 and 104. Rotor 102 (FIG. 1) comprises arcuate segments which are evenly spaced apart from each other so that a radial opening (e.g. 119) can be found between two segments.
These openings are evenly distributed over the outer cylinder surface of rotor 102 and two adjacent openings form an angle of 30 with each other in relation to axis 111 in the preferred form of the drawings. The thickness of a rotor leg or blade (e.g. blade) 155) is normally equal to the width of an opening so that the vane can move in and out of the opening. The width of a blade is equal to the thickness of rotor 102.
The translation movement of the vanes into and out of the radial openings is done with the aid of guide tracks 124 and 125, manufactured in the respective side covers 104 and 105, in combination with the rotor leg bearings (e.g. 126 and 127 FIG 2). These bearings are laterally attached to both ends of the blades with the aid of bolts (eg 128 and 129). Like wall 103, guide tracks 124 and 125 also run four times the cycle of rising, constant, falling, and constant radius. The axis of guide tracks 124 and 125 is approximately similar to the profile of wall 103 but should be determined iteratively in this preferred form. The width of guide tracks 124 and 125 is equal to the outer diameters of the bearings (e.g. 126 and 127), which are attached to the blades.
As a result, when rotor 102 performs a rotational movement, the bearings (e.g. 126 and 127) in the respective guide tracks 124 and 125 will perform a rolling movement. Due to the mechanical connection of the bearings to the blades, upon rotation of rotor 102, the blades will not only perform a rotational movement about axis 111, but also a forced translation movement into and out of the openings (e.g. 119) of rotor 102, this due to the forced movement of the bearings in the guidance tracks.
Upon rotation of rotor 102, the tips of the blades will always remain at a slightly varying short distance from wall 103. Without top seals (e.g. 132 FIG. 3) of the blades, there will be no mechanical contact between the blades and the rotation of rotor 102 the tops of the vanes and wall 103. A chamber (e.g. 109) is formed by: two planes which are sub-surfaces of two adjacent rotor legs or vanes, two planes which are sub-surfaces of side covers 104 and 105, a plane formed by a part of the cylinder surface of rotor 102 and a surface formed by a part of interior wall 103. The number of engine chambers is
<Desc / Clms Page number 4>
contained in the number of blades, namely twelve in this embodiment. In each of these chambers a certain phase of the combustion cycle will always play.
Two inlet openings 105 and 106 are provided in side cover 104 to allow the supply of fuel-rich mixture to one of the chambers, such as chamber 109 between points a and b (FIG. 1). Similarly, two outlet openings 107 and 108 are provided in side cover 104 to permit the emission of the at least partially burned gases from the combustion chamber, chamber 110 between points c and d.
Two passages 114 and 115 (see also FIG. 4) are provided in side cover 104 to allow ignition of the compressed mixture when using ignition candles 116 and 117.
Ignition candles 116 and 117 are screwed into the respective passages 114 and 115 such that sparks on the electrodes come into contact with the compressed mixture in chamber 118 between points e and f via pass 114 (FIG. 4).
The chambers are preferably sealed with the aid of both linear and circular seals. Top seals 132 (FIG. 3) seal between the top of a vane and wall 103. The top seals 132 are pressed against wall 103 by means of, for example, a leaf spring 133 as well as by the centifugal force. This force also acts on the top seal from rotation of rotor 102. Leaf spring 133 also ensures that the slightly varying short distance between the tops of the blades and wall 103 is always bridged by these top seals 132. It is noted that the centrifugal force occurring from rotation of rotor 102, acting on the blades, is received by the bearings 126 and 127 and not by wall 103.
Laterally, the rotor legs or blades are preferably sealed on both sides by linear seals 134 and 135 (FIG. 3). These lateral seals are pressed against the side covers by means of, for example, corrugated spring plates 136 and 137. Leaf spring 133 also ensures that, due to the oblique angles on both ends of top seal 132 and at one end of the lateral seals 134 and 135, top seal 132 and lateral seals 134 and 135 are pressed upwards and sideways, respectively. The chambers are sealed off from the space below the vanes by linear seals 138 and 139 (FIG. 1) mounted in the rotor member. These linear seals are pressed against the vanes by leaf spring plates similar to 133.
Circular grooves 140 (FIG. 1) are provided in the side plates 104 and 105 in which circular grommets 141 and 142 can be mounted. These circular sealing rings will press against rotor 102 by means of light spring force. The possible play between rotor 102 and the side plates will thus be sealed. Side plates 104 and 105 are screwed against stator 101 with the aid of bolts 143 so that sealing lacquers 144 and 145 are also properly sealed. Shaft 111 is hollow to lubricate the whole. This cavity 111 is connected via corridors to the spaces under the blades. 157 (FIG.2). The increasingly larger and smaller spaces under the blades thus serve as a pump for pumping the lubricating oil.
Auxiliary devices such as filter, cooler and possibly accumulator and extra oil pump can
<Desc / Clms Page number 5>
be mounted externally. Other heat loss that cannot be drained by oil lubrication can be drained through cooling water passages 151 and 150 (FIG. 2) in respective side plates 104 and 105 on an externally placed radiator.
When rotor 102 rotates clockwise, the chambers will periodically increase and decrease in volume due to the specific shape of stator and rotor and of the radially extending and at least partially radially slidable rotor legs. After 1800 angle rotation of rotor 102
EMI5.1
the volume of each room will be compressed and expanded twice. This is necessary to be able to go through a full thermodynamic combustion cycle.
For example, we follow chamber 109. Upon rotation of rotor 102 clockwise, this chamber is already sucking in a rich mixture via passage 105 due to the underpressure that would arise in chamber 109 if passage 105 were not there. The rich gas mixture is normally from a carburetor 158 (FIG. 2). When, due to the rotation of rotor 102, the top of vane 152 has moved from point a to point b, chamber 109, meanwhile changed to chamber 157, will no longer be in communication with passage 105 and thus it can no longer suck in a rich mixture. . Rotor 102 further rotates clockwise such that after another 300 angular rotation of rotor 102, chamber 157 will in turn take the form and location of the former chamber 118. The rich gas mixture is now compressed.
The mixing egg can now be ignited by igniting candle 116 via passage 114. After rotor 102 has been turned slightly further clockwise, seen internally from chamber 153, the area of vane 154 in contact with the already exploded mixture will be greater than the mixture already exploded surface of vane 155 In contact with the exploded mixture of chamber 153. The latter results in a torque to the right. After the mixture IS expanded due to rotation of rotor 102, chamber 153 will have taken the form and location of chamber 110. This chamber 110 is in contact with the atmosphere or an exhaust collector via passage 107. The burned mixture will be expelled via passage 107 due to the compression that would occur in chamber 110, passageway 107 was not allowed to exist.
In the next 1800 angular rotation, the chamber will again complete a full combustion cycle.
It is noted that the volume of a chamber will vary continuously in such a way that after 1800 angle rotation of rotor 102 a full thermodynamic cycle has played. This is on condition that you start from point a or y. This naturally applies to all twelve rooms. Each phase of the combustion cycle will also take place in a different part of the room, we call this a room a function principle.
After one revolution of rotor 102, a chamber has provided work twice in the present embodiment. The twelve chambers together have done work twenty-four times after one revolution of rotor 102.
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
As a result of the principle of a chamber function in time, each chamber can be optimized in shape and dimensions to meet the requirements of the current phase of the combustion cycle. This is not possible with a traditional piston engine because all four phases of the combustion cycle play in one and the same room. As a result, a compromise must always be found in the piston engine for the dimensioning of the combustion chamber.
With the known piston engine, the available wall area of the combustion chamber must be divided between the area required for the inlet valve (s) and the area required for the outlet valve (s). In the wing motor according to the invention, on the other hand, during the intake stroke, for example, the surface portion of side plate 104 from point a to point g, in contact with the relevant chamber, can be spent on the inlet opening needed to be able to suck in a rich mixture. Moreover, a rich mixture can be sucked in not only through the side covers but also through any openings in the stator housing itself.
During the final stroke, the same reasoning applies to the surface part of side plate 104 in contact with the relevant chamber, that is from point h to point d. For example, it is also possible to dimension the chamber 110 larger in volume than chamber 109 such that the residual energy of the exhaust gases can be better captured. Also note that overlapping of inlet and outlet openings is impossible. All this results in a large return.
The wing motor according to the invention has a high specific power (P1), equal to 2-p, -n where pt is equal to the theoretical average pressure and n is equal to the speed of rotor 102. To provide the same power as a equivalent piston engine, the wing engine will take up a smaller volume for this.
The wing motor according to the invention lends itself to achieving a large coupling arm thanks to its geometry. So it also delivers a large torque, even at low revs. Due to the large ignition frequency, ni. twenty four strokes per revolution of rotor 102, the wing motor can deliver a lot of power due to the large torque released in a very short time: P = C * 0. Since the stroke of the piston engine assumes an angular rotation of the primary shaft of about 1800 and only about 400 in the case of the wing motor, the work speed of the wing engine will be faster at the same speed.
The torque delivered during that work stroke is also greater because of the large torque arm that can be used, as well as the combustion force that is always perpendicular to the blade and therefore also to the imaginary lever of the primary shaft. Both the torque C and the angular speed ss will be greater with the wing motor, so that the power that the wing motor can deliver is also greater.
The wing motor according to the invention is 100% balanced and therefore cannot theorize. This is because the resulting mass forces acting on an arbitrary blade are always compensated by the opposing mass force acting on the blade
<Desc / Clms Page number 7>
diametrically, 1800 angular rotation further from axis 111, relative to the aforementioned vane.
The wing motor according to the invention is a very smooth-running motor, which delivers a large torque as well as a large power for a high efficiency.
It is self-evident that numerous modifications can be made to the wing motor without departing from the technical principles of a rotary motor according to the invention.