DE102005026248A1 - Rotationskolbenmotor mit variablen Trennelementen und externer Kompression - Google Patents

Abstract

Rotationskolbenmotor der gekennzeichnet ist durch
– ein abgeschlossenes zylindrisches Gehäuse,
– in dessen Inneren eine drehbar gelagerte Spindel rotiert auf der Flügelelemente befestigt sind, die als Kolbenelemente fungieren,
– bewegliche Trennelemente zur temporären Erzeugung abgeschlossener Brennräume innerhalb des Zylinders,
– die Befüllung der Brennräume durch extern komprimierte Verbrennungsmedien unter Druck erfolgt.
Insbesondere umfasst die Erfindung Realisierungen, mit
1. mehreren Flügelelementen,
2. mehreren Trennelement zur Erzeugung von Brennkammern,
3. abweichender Anzahl von Flügel- und Trennelementen,
4. unsymmetrischer Flügelanordnung,
5. unsymmetrischer Anordnung der Trennelemente,
6. hohler rotierenden Spindel
(Der Rotationskolbenmotor wird zu einem „Ringmotor")
7. mehreren Zylindern

Description

• Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein abgeschlossenes zylindrisches Gehäuse. Im Inneren des Zylinders befindet sich axialsymmetrisch eine drehbar gelagerte, rotierende Spindel.
• Der Innenraum des Zylinders wird durch ein oder mehrere Trennelemente (z.B. Schotten oder Klappen) geteilt. Die Trennelemente schließen bündig mit der Zylinderwand (Mantel-, Boden- und Deckfläche) und der rotierenden Spindel ab. Diese Trennelemente sind beweglich konstruiert und können je nach Bedarf ganz oder teilweise (durch die Mantel, Deck- oder Bodenfläche) aus dem Innenraum des Zylinders verdrängt werden. Diese bewegliche Konstruktion der Trennelemente ermöglicht, dass Teile des Innenraumes des Zylinders luftdicht abgetrennt werden können. D.h. je nach Bedarf kann der Innenraum des Zylinders in Kammern eingeteilt werden oder „frei" gegeben werden.
• An der oben genannten rotierenden Spindel sind ein oder mehrere Flügel befestigt Diese Flügel schließen ihrerseits luftdicht mit der Zylinderwand (Mantel-, Boden- und Deckfläche) ab.
• Innerhalb der Kammern, zwischen den Trennelementen kann die drehbar gelagerte Spindel rotiert werden. Um eine ungehinderte Rotation der Spindel im gesamten Zylinder zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Trennelemente beim Passieren der Flügelelemente aus dem Zylinderinneren herauszubewegen.
• Das Verdrängen der Trennelemente aus dem Zylinderinneren kann beispielsweise mechanisch über die Flügelelemente erfolgen. Es sind aber auch andere Konstruktionen und Steuerungen denkbar. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 und 2 beschrieben. In Zeichnung 1 wird die Realisierung der Verdrängung der Trennelemente durch die Boden- oder Deckfläche des Zylinders über eine schiefe Ebene und Rückzug über einen Federmechanismus, Zeichnung dargestellt. Die Zeichnung 2 zeigt die Umsetzung der Erfindung indem die Verdrängung der Trennelemente durch die Mantelfläche über die Flügelkonstruktion realisiert wird.
• Nach dem Passieren des Flügelelementes wird das Trennelement sofort ins Zylinderinnere zurückbewegt, so dass zwischen dem Flügelelement und dem dann wieder im Zylinderinneren befindlichen Trennelement eine abgeschlossene Kammer entsteht. In diese Kammer wird über entsprechende Befüllungsvorrichtungen Druckluft und Kraftstoff oder ein Kraftstoffluftgemisch (Benzin- oder Gasgemisch) mit hohem Druck eingespritzt. Sofort nach der Befüllung des Verbrennungsraumes erfolgt die Zündung.
• Das Trennelement ist so konstruiert, dass es durch die Ausbreitung des Explosionsdruckes nicht bewegt werden kann. Die Expansionskraft kann nur über das Flügelelement abgebaut werden. Hierdurch wird die drehbare Spindel in ihrer Bewegung beschleunigt.
• Vor dem nächsten Trennelement sind Öffnungen (Auslassvorrichtungen) in der Zylinderwand so angebracht, dass durch diese das verbrannte Abgas aus dem Zylinderinneren entweichen kann.
• Durch die Takte
• – Passieren des Trennelementes durch das Flügelelement,
• – Zurückführung des Trennelementes in das Zylinderinnere (es entsteht ein Verbrennungsraum)
• – Einspritzen eines explosiven Gasgemisches und dessen Zündung,
• – Entweichen des Abgases durch die Zylinderwand,
• – Verdrängung des Trennelementes aus dem Zylinderinneren
wird die drehbar gelagerte Spindel in eine dauerhafte Drehbewegung versetzt.
• Die Erfindung unterscheidet sich von einem herkömmlichen Verbrennungsmotor dadurch, dass die Kompression nicht im Motor selbst erfolgt, sondern auf andere Bauelemente (z.B. Einspritzvorrichtungen, vorschaltete Verdichter) ausgelagert wird. D.h., dass der Verdichtungstakt herkömmlicher Verbrennungsmotoren durch eine Hochdruckeinspritzung ersetzt wird.
• Dies unterscheidet die Erfindung insbesondere auch vom Drehkolbenmotor (Wankelmotor). Eine weitere Unterscheidung zum Drehkolbenmotor besteht in der kreisrunden Form des Zylinders. Im Gegensatz zum Drehkolbenmotor werden die Brennräume durch variable Schotten und nicht durch die charakteristische Form des Wankelzylinders erzeugt.
• Ferner erlaub die Erfindung in Abgrenzung zum Drehkolbenmotor dessen Kolben bei einer Umdrehung drei Brennräume passiert, die Anordnung noch mehren Flügel auf der rotierenden Achse bzw. mehrere Trennelemente und damit verbunden Befüllungs- und Auslassvorrichtungen, so dass der Abstand (in Bogenmaß) zwischen zwei Zündzeitpunkten noch kürzer gestaltet werden kann.
• Die Anzahl der Flügel- und Trennelemente muss nicht zwingend gleich sein. Die Anordnung der Flügel und/oder Trennelemente muss nicht zwingend symmetrisch sein. Unsymmetrische Anordnungen können sich ggf. vortelhaft auf das Rundlaufverhalten auswirken.
• Die fehlende Notwendigkeit von Ventilen und Nockenwellen zu deren Steuerung, lässt eine einfachere Bauweise des Rotationskolbenmotors gegenüber herkömmlichen Verbrennungsmotoren erwarten.
• Die durch die Gasexpansion erzeugte Drehbewegung lässt einen vergleichsweise ruhigen Lauf der Erfindung gegenüber einem Hubkolbenmotor erwarten.
• Die aus dem Motor ausgelagerte Verdichtung ermöglicht es, im Teillast- oder Leerlauf einzelne Kammern nur mit Luft zu befüllen und den sog. Arbeitstakt entfallen zu lassen (Deaktivieren einzelner Kammern). Über das wahlweise, lastabhängige „Aktivieren" bzw. „Deaktivieren" einzelner Kammern ist es möglich, bei konstanter Drehzahl die Leistung des Motors zu variieren (steuern).
• Der ggf. mögliche Betrieb des Motors im wechselnden Einsatz verschiedener Energieträger (wahlweise Benzin, Erdgas, Wasserstoff, ...) eröffnet Potentiale zur Umweltentlastung in innerstädtischen Bereichen oder bei hoher Schadstoffbelastung in der Luft. Dann könnte der Motor mit umweltverträglicheren Energieträgern betrieben werden und anderenfalls mit konventionellen Treibstoffen.
• In der Praxis kann es sinnvoll sein, den Zylinder mit einem vergleichsweise großen Durchmesser zu konstruieren und die rotierende Spindel selbst als Hohlzylinder zu konstruieren. Im Inneren dieses Hohlzylinders könnte dann beispielsweise ein Getriebe installiert werden.

Claims (1)

1. Rotationskolbenmotor der gekennzeichnet ist durch – ein abgeschlossenes zylindrisches Gehäuse, – in dessen Inneren eine drehbar gelagerte Spindel rotiert auf der Flügelelemente befestigt sind, die als Kolbenelemente fungieren, – bewegliche Trennelemente zur temporären Erzeugung abgeschlossener Brennräume innerhalb des Zylinders, – die Befüllung der Brennräume durch extern komprimierte Verbrennungsmedien unter Druck erfolgt. Insbesondere umfasst die Erfindung Realisierungen, mit 1. mehreren Flügelelementen, 2. mehreren Trennelement zur Erzeugung von Brennkammern, 3. abweichender Anzahl von Flügel- und Trennelementen, 4. unsymmetrischer Flügelanordnung, 5. unsymmetrischer Anordnung der Trennelemente, 6. hohler rotierenden Spindel (Der Rotationskolbenmotor wird zu einem „Ringmotor") 7. mehreren Zylindern