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PATENTANSPRÜCHE
1. Rotationskolbenmaschine, in der ein Kolben (3) in einer ringförmigen Kammer (b) die Achse dieser Kammer umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass, um die Maschine als Brennkraftmaschine oder als Pumpe betreiben zu können, zur Unterteilung der ringförmigen Kammer eine im Arbeitstakt bewegliche Trenneinrichtung angeordnet ist.
2. Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einlass- und Auslassöffnungen (a, e) für ein Arbeitsmedium derart angeordnet sind, dass das Verhältnis Vorbereitungsphasen zu Arbeitsphase kleiner als 1:1 ist.
3. Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung als Kammerrad (6) ausgebildet ist, welches an seinem Umfang Aussparungen zur Aufnahme des Kolbens (3) aufweist (Fig. 2).
4. Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung als Klappe (31) ausgebildet ist, welche im Arbeitstakt öffnet (Fig. 5).
5. Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung als klinkenartiges Teil (41) ausgebildet ist, welches im Arbeitstakt öffnet (Fig. 6).
6. Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung ein synchron drehendes Gegenrad (11) ist, in welchem sich eine Aussparung (12) zur Aufnahme des Kolbens (3) befindet (Fig. 3).
7. Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung als eine durch eine Schiebestange (23) betätigte Trennwand (21) ausgebildet ist, welche im Arbeitstakt öffnet (Fig. 4).
8. Verfahren zum Betrieb der Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 2 als Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Absperren der Abgase das Drehen des Kolbens behindert wird, und so die Wirkung einer Motorbremsung erzielt wird.
9. Verfahren zum Betrieb der Rotationskolbenmaschine nach Patentanspruch 2 als Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse angetrieben wird, um Gase und Flüssigkeiten zu komprimieren, beziehungsweise zu evakuieren.
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die bisher bekannten Verbrennungsmotoren arbeiten mit sich auf- und abwärts bewegenden Kolben. Dieses ständige Beschleunigen und Verzögern verursacht Energieverluste.
Der Wankelmotor hat diesen Mangel grösstenteils eliminiert, indem er exzentrisch rotiert.
Die Erfindung weist gegenüber dem bisher Bekannten die folgenden Vorteile auf:
Beim Rotationskolbenmotor bewegt sich der Kolben auf einer kreisförmigen Bahn. Dadurch entfallen die Energien für sich dauernd wiederholende Beschleunigungen und Verzögerungen des Kolbens; dadurch entfallen Energieverluste.
Da beim Betrieb als Verbrennungsmotor eine eigentliche Kompression entfällt, besteht die Möglichkeit auch Brennstoffe mit niedrigem Flammpunkt zu verwenden. Somit müsste dem Benzin kein Blei mehr zugemischt werden für die Erhöhung der Oktanzahl, oder das Benzin könnte durch Gase substituiert werden. Bei Knallgas, einem Wasserstoff/ Sauerstoffgemisch wären die Abgasprobleme gelöst.
Aus dem langen Verbrennungsweg, in Relation zu den Vorbereitungsphasen, weil separate Kompressions- und Ausblasphasen entfallen, resultiert eine gute Verbrennung der Gase. Dies trägt zu günstigen Abgaswerten bei.
Da die Explosion während der Drehung des Kolbens erfolgt, d.h. es treten keine erneuten Beschleunigungskräfte auf, dürfte der Explosionsknall weniger intensiv sein, was eine Lärmreduktion bedeuten könnte.
Da beim Betrieb als Verbrennungsmotor keine eigentliche Verdichtung erfolgt, sind die Dichtungsprobleme leichter lösbar.
Bei Umkehrung des Prozesses, d.h. wenn die Achse angetrieben wird, kann das System als Pumpe für Flüssigkeiten und Gase verwendet werden.
Durch das Absperren der Abgase kann eine Motorbremsung bewerkstelligt werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Rotationskolbenverbrennungsmotors.
Fig. 2 Eine Seitenansicht einer Rotationskolbenmaschine
Fig. 3 bis 6 Varianten der beweglichen Trenneinrichtung zur Unterteilung der ringförmigen Kammer.
Zunächst wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen.
In der ringförmigen Verbrennungskammer b erfolgt die Explosion, die einen Druck auf den Kolben 3 ausübt und so eine Drehung der Rotorscheibe 2 bewirkt. Die Rotorscheibe 2, an deren Umfang der Kolben 3 befestigt ist, dreht mit dem Stiftrad 4 auf der gleichen Achse H. Das Stiftrad 4 seinerseits dreht das vierteilige Malteserrad 5 ruckweise um die Achse N um eine Viertelsdrehung. Mit dieser zweiten Achse N dreht auch das Kammerrad 6, das die ringförmige Kammer b abtrennt und beim Passieren des Kolbens 3 diese Abtrennung, durch Mitdrehen, für kurze Zeit öffnet (ca. 55 Grad) und den Kolben 3 passieren lässt.
Startposition ist die in Figur 2 gezeichnete Stellung, nach dem Passieren der Trenneinrichtung, beziehungsweise dem Kammerrad 6. Durch den Gasgemischeinlass a in der Rotorscheibe 2 strömt während ca. 50 Grad Drehwinkel das explosionsfähige Gasgemisch in den ringförmigen Arbeitsraum b ein. Die Zuleitung ist an der Seitenwand 7 mit d positioniert.
Sobald die Ausfräsung c des Einlasses a von der Zuleitungs öffnung d weggedreht ist, verschliesst sich der Arbeitsraum automatisch. Wenige Drehgrade später, bei ca. 70 Grad, zündet die Kerze 8 das Gemisch. Während den folgenden ca.
240 Grad Drehung wird der Explosionsdruck in Rotationsenergie umgewandelt. Die letzten Drehgrade, nämlich ca. 50, werden für das Drehen zusammen mit dem Kammerrad 6, der Trenneinrichtung, benötigt. Gleichzeitig mit dem Ablauf der nächsten Umdrehung werden die Abgase der vorhergehenden Umdrehung durch die Öffnung e beim Kammerrad 6 ausgeblasen.
Um eine Laufruhe zu erreichen, können mehrere der beschriebenen Systeme aneinandergereiht werden.
Die bewegliche Trenneinrichtung zur Absperrung der ringförmigen Kammer kann gemäss Figur 3 als Gegenrad ausgebildet sein.
Das mit gleicher Drehzahl drehende Gegenrad 11, mit einer entsprechenden Aussparung 12, lässt den Raum frei, dass der Kolben 3 ungehindert drehen kann. Der volle Umfang des Gegenrades 11 schliesst während der übrigen
Drehung den Arbeitsraum b ab.
Gemäss Figur 4 kann die Trenneinrichtung als Trennwand 21 ausgebildet sein, welche durch eine von einem Exzenter 22 betätigte Schiebestange 23 gehoben wird, um den Kolben 3
passieren zu lassen.
Figur 5 zeigt eine als Klappe ausgebildete Trenneinrichtung. Die Klappe 31, die durch Federkraft geschlossen wird, wird durch den zwischen Kolben 3 und Klappe 31 entstehenden Druck, 32 weggeklappt und lässt den Kolben 3 passieren. Am Kolben 3 müsste eine entsprechende Rundung 33 angebracht sein.
Gemäss Figur 6 wird als Trenneinrichtung ein mit Federkraft schliessendes klinkenartiges Teil 41 durch den drehenden Kolben 3 automatisch weggedrückt.
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PATENT CLAIMS
1. Rotary piston machine in which a piston (3) in an annular chamber (b) revolves around the axis of this chamber, characterized in that in order to be able to operate the machine as an internal combustion engine or as a pump, the annular chamber can be moved in order to divide the annular chamber Separator is arranged.
2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that inlet and outlet openings (a, e) are arranged for a working medium in such a way that the ratio of preparatory phases to working phase is less than 1: 1.
3. Rotary piston machine according to claim 2, characterized in that the separating device is designed as a chamber wheel (6) which has recesses on its circumference for receiving the piston (3) (Fig. 2).
4. Rotary piston machine according to claim 2, characterized in that the separating device is designed as a flap (31) which opens in the working cycle (Fig. 5).
5. Rotary piston machine according to claim 2, characterized in that the separating device is designed as a pawl-like part (41) which opens in the working cycle (Fig. 6).
6. Rotary piston machine according to claim 2, characterized in that the separating device is a synchronously rotating counter wheel (11) in which there is a recess (12) for receiving the piston (3) (Fig. 3).
7. Rotary piston machine according to claim 2, characterized in that the separating device is designed as a partition wall (21) which is actuated by a push rod (23) and which opens in the working cycle (FIG. 4).
8. The method for operating the rotary piston machine according to claim 2 as an internal combustion engine, characterized in that the turning of the piston is hindered by the shutoff of the exhaust gases, and the effect of engine braking is achieved.
9. A method of operating the rotary piston machine according to claim 2 as a pump, characterized in that the axis is driven to compress or evacuate gases and liquids.
The invention relates to a rotary piston machine according to the preamble of claim 1.
The previously known internal combustion engines work with pistons moving up and down. This constant acceleration and deceleration causes energy losses.
The Wankel engine has largely eliminated this defect by rotating eccentrically.
The invention has the following advantages over the previously known:
With the rotary piston engine, the piston moves on a circular path. As a result, the energies for repetitive accelerations and decelerations of the piston are eliminated; this eliminates energy losses.
Since there is no actual compression when operating as an internal combustion engine, it is also possible to use fuels with a low flash point. As a result, no more lead would have to be added to the gasoline to increase the octane number, or the gasoline could be replaced by gases. With oxyhydrogen, a hydrogen / oxygen mixture, the exhaust gas problems would be solved.
The long combustion path, in relation to the preparation phases, because there are no separate compression and blow-out phases, results in good combustion of the gases. This contributes to favorable exhaust gas values.
Since the explosion occurs during the rotation of the piston, i.e. there are no renewed acceleration forces, the explosion bang should be less intense, which could mean a reduction in noise.
Since there is no actual compression when operating as an internal combustion engine, the sealing problems are easier to solve.
When the process is reversed, i.e. when the axis is driven, the system can be used as a pump for liquids and gases.
The engine can be braked by shutting off the exhaust gases.
Exemplary embodiments are described below with reference to the drawings.
Show it:
Fig. 1 is an exploded perspective view of a rotary piston internal combustion engine.
Fig. 2 is a side view of a rotary piston machine
Fig. 3 to 6 variants of the movable separator for dividing the annular chamber.
First, reference is made to FIGS. 1 and 2.
The explosion takes place in the annular combustion chamber b, which exerts pressure on the piston 3 and thus causes the rotor disk 2 to rotate. The rotor disk 2, on the circumference of which the piston 3 is fastened, rotates with the pin wheel 4 on the same axis H. The pin wheel 4 in turn rotates the four-part Geneva wheel 5 jerkily about the axis N by a quarter turn. With this second axis N, the chamber wheel 6 also rotates, which separates the annular chamber b and, when passing through the piston 3, opens this separation, by rotating, for a short time (approx. 55 degrees) and allows the piston 3 to pass.
The starting position is the position shown in FIG. 2 after passing the separating device or chamber wheel 6. The explosive gas mixture flows into the annular working space b through the gas mixture inlet a in the rotor disk 2 during an angle of rotation of approximately 50 degrees. The feed line is positioned on the side wall 7 with d.
As soon as the cutout c of the inlet a is turned away from the supply opening d, the work area closes automatically. A few degrees of rotation later, at about 70 degrees, the candle 8 ignites the mixture. During the following approx
The explosion pressure is converted into rotational energy by 240 degrees of rotation. The last degrees of rotation, namely approximately 50, are required for turning together with the chamber wheel 6, the separating device. Simultaneously with the course of the next revolution, the exhaust gases from the previous revolution are blown out through the opening e in the chamber wheel 6.
To achieve smooth running, several of the systems described can be strung together.
According to FIG. 3, the movable separating device for shutting off the annular chamber can be designed as a counter wheel.
The counter wheel 11 rotating at the same speed, with a corresponding recess 12, leaves the space free for the piston 3 to rotate freely. The full circumference of the counter wheel 11 closes during the rest
Rotate the work area b.
According to FIG. 4, the separating device can be designed as a dividing wall 21, which is raised by a push rod 23 actuated by an eccentric 22, around the piston 3
to let happen.
FIG. 5 shows a separating device designed as a flap. The flap 31, which is closed by spring force, is folded away by the pressure 32 between the piston 3 and the flap 31 and allows the piston 3 to pass. A corresponding curve 33 should be attached to the piston 3.
According to FIG. 6, a pawl-like part 41 that closes with spring force is automatically pushed away by the rotating piston 3 as the separating device.