DE1905259A1

DE1905259A1 - Kombinierter Stirling-Schwingkolben-(Propellerkolben-)Motor

Info

Publication number: DE1905259A1
Application number: DE19691905259
Authority: DE
Inventors: Helmut John
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1969-02-04
Publication date: 1970-08-13

Description

Kombinierter Stirling- Schwingkolbem-(Propellerkolben-) Motor " In den Philips-Laboratorien gelangte nunmehr ein Motor zur Bb trieb'reife, der aui die bereits 1816 von Stirling erkannte Konzeption der äußeren Verbrennung zurückgreift; (vgl. R.J. Meijer "Der Philips-Motor", in M1Z 29 (1968) 7, Franck-Verlag, Stuttgart).
Die Energie wird hierbei einer schwingenden Gassäule von unterschiedli#cher Temperatur, entnommen, wobei der Vorgang gem. Abb.l wie folgt abläuft: In 1II komprimiert der untere Kolben das kalte Gas, das von dem Verdränge@ über den Erhitzer in den warmen Raum gedruckt wird (III), wo es expandiert (Arbeitstakt IV) und sodann wieder, umgekehrt, über Regenerator und Kühler, in den Kaltraum (1) gelangt.
Neben dieser ursprünglichen Konzeption wurde von Philips weiterhin der "deppelt winkende Motor" entwickelt, bei welchem vier Zylinder, mit entsprechend versetzten Kolbenphasen, hintereinander (bzw. radial) angeordnet sind; (Abb. 2).
Es ist nun naheliegend,diese Konzeption auf den "Propellerkolbenmotor" zu übertragen, bei welchem die rdumlichen Verhältnisse für dieses Prinzip geradezu prädestiniert erscheinen.
Dieser Rotations-Schwingkolben-Motor wurde bereits, mit den verschiedenen Umläufer-(Kolben)-Varianten, beschrieben. Er basiert gewissermaßen auf den umgekehrten Gegebenheiten, die das Wirken einer Luftschraube bestimmen. In Abb. 3, ff. ist also lediglich die eine Variante des "Propellerkolbens" nochmal skizziert.
Der schräg zur Achse liegende Umläufer oder Kolben schwingt innerhalb des V-förmigen Zylinderausschnittes, d.h. er rollt mit seinen beiden, in den Spitzen eingelagerten Kugeln aui den Ellipsenflächen ab. Dabei bildet er eine Einheit mit der Achshülse AH, die sich auf der Achse hin und her schiebt, mittels in Nuten in Achslängsrichtung laufender Kugeln, welche damit gleichzeitig eine starre Verbindung des Umläufers mit der Achse (Ä) im Drehsinne liefern.
dleraut läßt sich nun in einfacher Weise das Stirling'sche Prinzip übertragen, in dem man z.B. zwei äußere Erhitzerkreise anordnet; (Abb. 4, a und b). - In der gezeichneten Abb. 4 würde also der Umläufer, bei seinem Übergang in die rechte Schräglage, das Gas über den Kreis a drücken. Das in den frei werdenden linken Raum strömende, vom Erhitzer energetisch auigeladene Gas schiebt hierbei, expandierend, nach; (s. Abb. i5 : Kolben um 900 gedreht).
Bei der Rückschwingung eriolgt der Gasaustausch über den Kreis b, welcher vorher geschlossen war.
In dieser Anordnung hat das Gas gleichsam die Punktion eines hypergolen (oder auch katergolen)Brennstoffes) der an Stelle des Stirling-Kreises eingespritzt werden würde. - Bei Verwendung eines katergolen Brennstoffes müßten entsprechend die V-fbrmigen Innenwände, dgl., als Katalysator ausgestattet werden.
Bei Betrieb dieser Motorform mit hypergolen Brennstoffen, würden die Erhitzerkreise a und b entfallen. Statt dessen wären Oiinungen ö und ö' vorzusehen, durch welche das Gas nach der Expansion unmittelbar entströmt. Mit diesen Durchgangsöffnungen durch den Kolben korrespondiert unten die Öffnung (x) im Zylindermantel.
Im Gegensatz hierzu zeigt Abb. 6 den völlig analogen Vorgang zum Stirling-Prozeß in der Anordnung des "doppelt wirkenden Motors" (Abb. 2), indem nier auf der Achse (A, schematisch gestrichelt) vier Kolben hintereinander (oder analog dem Philips-Motor, auch radial) geschaltet werden.
In der tbb. 6, oben, entsprechen die Kolbenindizes der Abb. 2.
Nach einem Takt (1/4 Umlauf) werden die darunter skizzierten Kolbenstellungen eingenommen. L2 beginnt hier ait dem Arbeitstakt, der an K1 weitergegeben wird, uef.

Claims

Schutzanspruch:

9 RotationsschwingXkolbenmotor, bei welchem der Zylinder, der die ennkammerwandungen bildet, die Achse rotationssymmetrisch umschließt und ein Umläuferkolben vermittels elliptischer yührungsbahnen rotieren, in Längsrichtung der Achse schwingt, wobei die Rotation über eine Achshülse mit nutförmigem Längskugellager direkt der Achse übertragen wird, gekennzeichnet durch die Anwendung des Stirling-Prinzipes defr äußeren Verbrennung (Erhitzung des Gases außerhalb der Brennkammernj, die üblicherweise von Kolben und Zylinderwandung gebildet werden); z.B., indem die beiden Brennkammern hier abwechselnd über zwei getrennte Erhitzerkreise, jeweils mit Erhitzer, Regenerator und Kühler, außerhalb des Zylinders verbunden werden.
2. Rotationsschwingkolbenmotor wie vor, dadurch gekennzeiehnet, daß an Stelle des Stirling-Prinzipes hypergole oder katergole Brennstoffe eingespritzt werden, wobei bei Verwendung katergoler Stoffe z.B. die Kammerinnenwände katalysatorisch ausgebildet sind.
3. Rotationsschwingkolbenmotor wie vor, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung hJpergoler Brennstoffe, in den beiderseitigen Endstellungen des Kolbens Öffnungen durch Kolben und Zylindermantel für den Austritt des expandierten, verbrannten, Gases vorgesehen sind.
4. Rotationsschwingkolbenmotor wie vor, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, z.B. vier Kolben auf einer Achse phasenversetzt, hintereinander oler auch radial angeordnet und analog dem Stirling-Prinzip, jeweils von einem zum anderen über äußere Erhitzerkreise verbunden sind.