DE202006007768U1 - Sinuskolbenmaschine - Google Patents

Abstract

Die Schutzansprüche beziehen sich auf beide Varianten der Sinuskolbenmaschine: als Kompressor und als Motor.
Das Charakteristische der Sinuskolbenmaschine ist der fest auf der Rotationsachse montierte Sinuskolben. Er ist so geformt, dass die formschlüssig auf dem Sinuskoben gleitenden Zylinderköpfe Sinusschwingungen vorzugsweise im Resonanzbereich ausführen können.
Die Schwingungsenergie der Zylinderköpfe wird in einem geeigneten Speicher gespeichert (z.B. Feder- oder Druckluftspeicher (nicht dargestellt)), so dass nur die Reibungsverluste nachgeführt werden müssen.
Die schwingenden Zylinderköpfe, schließen den Arbeitsraum zwischen feststehendem Zylinder und rotierendem Sinuskolben ab.
Die Anzahl der Kolben auf der Rotationsachse wie auch die Anzahl der schwingenden Zylinderköpfe kann hierbei beliebig sein.
Die starre Verbindung der gezeigten zwei Zylinderköpfe ist eine spezielle, einfache Sonderform der Erfindung.
Die Zylinderköpfe können starr, über Druckfedern oder lose miteinander verbunden sein, oder auch einzeln in einem miteinander korrespondierenden System wirken.

Description

• Die Sinuskolbenmaschine lässt sich, abhängig von der Drehrichtung, sowohl als Sinuskolbenmotor wie auch als Sinuskolbenkompressor nutzen.
• Der Arbeitsgang beim Motor bzw. die Kompression beim Kompressor erfolgen an den Geradseiten der schwingenden Zylinderköpfe der Sinuskolbenmaschine (siehe hierzu Zeichnungen ab Seite 6).
• Die Entsorgung des verbrauchten Treibstoffs beim Motor bzw. die Ansaugung beim Kompressor erfolgt an den Schrägseiten der schwingenden Zylinderköpfe der Sinuskolbenmaschine.
• Nachfolgend wird zunächst der dreiköpfige Sinuskolbenmotor behandelt. Anschließend wird kurz der Sinuskolbenkompressor betrachtet.
• Stand der Technik
• Stand der Technik sind meinem Wissen nach der Kolbenmotor bzw. der Wankelmotor sowie verschiedene Varianten derselben.
• Alle Varianten benötigen zur Ausführung eines Arbeitshubes vier Hübe.
• Drei Hübe werden zur Versorgung, Kompression und Entsorgung des Arbeitsraumes benötigt.
• Weitere Schwachpunkte des „Kolbenmotors" und seiner Varianten sind hinlänglich bekannt.
• Vorteile der Sinuskolbenmaschine
• Die Sinuskolbenmaschine leistet permanent mindestens einen Arbeitsgang. Die kompressierte Versorgung des Sinuskolbenmotors – das Laden des Arbeitsraums – erfolgt von außerhalb.
• Die Entsorgung des Sinuskolbenmotors – das Spülen des Arbeitsraumes – erfolgt automatisch, ohne nennenswerten Energieaufwand.
• Die Aneinanderreihung mehrerer Sinuskolbenmotore – und/oder der Einsatz mehrköpfiger Sinuskolben – ist wie beim Kolbenmotor zur gleichmäßigeren und stoßfreieren Energieübertragung sowie zur Leistungssteigerung möglich.
• Die Leistungsdichte der Sinuskolbenmaschine (Leistung pro Bauvolumen) kann größer sein als die der Kolbenmotore.
• Die Kraftübertragung erfolgt über eine Rotationsachse rein kreisförmig und immer in die gleiche Richtung, ohne Gestänge, Kurbelwellen oder Ähnliches.
• Deshalb kann der Wirkungsgrad der Sinuskolbenmaschine größer sein.
• Technische Beschreibung der Zeichnungen
• Prinzipielle Funktionsweise des Sinuskolbenmotors
• Der einfachen Verständigungsweise halber werden Ausdrücke in Anlehnung an die Terminologie beim üblichen Kolbenmotor verwendet.
• Nachfolgende Prinzipzeichnung zeigt die wesentlichen Hauptkomponenten des Sinuskolbenmotors.
• Zu Zeichnung -1-:
• In dem Zylinder (Z) rotiert der dreiköpfige Sinuskolben (SK)
  (hier entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn dargestellt).
• Die schwingenden Zylinderköpfe, bestehend aus
  dem oberen Zylinderkopf (OZK) und
  dem unteren Zylinderkopf (UZK)
  gleiten formschlüssig an der Sinuskolbenwand entlang.
• Die Kraftübertragung erfolgt über die Rotationsachse R:
• Zu Zeichnung -2-:
• In den entstehenden Hohlraum A (oberer Arbeitsraum) zwischen Zylinder, rotierendem Sinuskolben und schwingendem oberem Zylinderkopf wird Treibstoff gebracht – der obere Arbeitsraum wird geladen –.
• Der Expansionsdruck treibt den rotierenden Sinuskolben an.
• Zu Zeichnung -3-:
• Der Expansionsdruck im oberen Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Zu Zeichnung -4-:
• Der Expansionsdruck im oberen Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Die Schwingung befindet sich im unteren Totpunkt. Also der gleiche Zeitpunkt für den unteren Zylinderkopf (UZK) wie in Zeichnung -1- für den oberen Zylinderkopf (OZK).
• Zu Zeichnung -5-:
• Der Expansionsdruck im oberen Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• In den entstehenden Hohlraum (unterer Arbeitsraum) zwischen Zylinder, rotierendem Sinuskolben und schwingendem unterem Zylinderkopf wird Treibstoff gebracht – der untere Arbeitsraum wird geladen –.
• Der Expansionsdruck treibt den rotierenden Sinuskolben an.
• Zu Zeichnung -6-:
• Der Expansionsdruck im oberen Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Der Expansionsdruck im unteren Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Zu Zeichnung -7-:
• Die Expansion im oberen Arbeitsraum ist abgeschlossen, der Treibstoff verbraucht, der Expansionsdruck abgebaut.
• Der gleiche Zeitpunkt für den oberen Zylinderkopf (OZK) ist erreicht wie in Zeichnung -1-.
• Der Expansionsdruck im unteren Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Zu Zeichnung -8-:
• In den entstehenden Hohlraum (oberer Arbeitsraum) zwischen Zylinder, rotierendem Sinuskolben und schwingendem oberem Zylinderkopf wird Treibstoff gebracht – der obere Arbeitsraum wird geladen -.
• Der Expansionsdruck treibt den rotierenden Sinuskolben an.
• Der Expansionsdruck im unteren Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Zu Zeichnung -9-:
• Der Expansionsdruck im oberen Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Die Expansion im unteren Arbeitsraum ist abgeschlossen, der Treibstoff verbraucht, der Expansionsdruck abgebaut.
• Der gleiche Zeitpunkt für den unteren Zylinderkopf (UZK) ist erreicht wie in -Zeichnung -4-.
• Zu Zeichnung -10-:
• Der Expansionsdruck im oberen Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• In den entstehenden Hohlraum (unterer Arbeitsraum) zwischen Zylinder, rotierendem Sinuskolben und schwingendem unterem Zylinderkopf wird Treibstoff gebracht – der untere Arbeitsraum wird geladen –.
• Der Expansionsdruck im unteren Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Gleichzeitig wird auf der Schrägseite des unteren Zylinderkopfes der verbrauchte Treibstoff des oberen Arbeitsraumes aus Zeichnung -2- bis Zeichnung -7- ausgeschleust – der obere Arbeitsraum wird an den Schrägen des unteren Zylinderkopfes gespült.
• Zu Zeichnung -11-:
• Die Schwingung befindet sich im oberen Totpunkt, also wie in Zeichnung -1-.
• Der Expansionsdruck im unteren Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Gleichzeitig wird auf der Schrägseite des unteren Zylinderkopfes der verbrauchte Treibstoff des oberen Arbeitsraumes aus Zeichnung -2- bis Zeichnung -7- ausgeschleust – der obere Arbeitsraum wird an den Schrägen des unteren Zylinderkopfes gespült.
• Zu Zeichnung -12-:
• In den entstehenden Hohlraum (oberer Arbeitsraum) zwischen Zylinder, rotierendem Sinuskolben und schwingendem oberem Zylinderkopf wird Treibstoff gebracht – der obere Arbeitsraum wird geladen.
• Zu Zeichnung -12- und Zeichnung -13-:
• Der Expansionsdruck im oberen Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Gleichzeitig wird auf der Schrägseite des oberen Zylinderkopfes der verbrauchte Treibstoff der unteren Brennkammer aus Zeichnung -5- bis Zeichnung -9- ausgeschleust – der untere Arbeitsraum wird an den Schrägen des oberen Zylinderkopfes gespült.
• Der Expansionsdruck im unteren Arbeitsraum treibt den Sinuskolben an.
• Gleichzeitig wird auf der Schrägseite des unteren Zylinderkopfes der verbrauchte Treibstoff des oberen Arbeitsraumes aus Zeichnung -2- bis Zeichnung -7- ausgeschleust – der obere Arbeitsraum wird an den Schrägseiten des unteren Zylinderkopfes gespült.
• Von hier an wiederholen sich die Technischen Beschreibungen.
• Der Sinuskolbenkompressor
• An den Schrägseiten der Zylinderköpfe wird das zu kompressierende Medium angesaugt und an den Geradseiten kompressiert.
• Wir betrachten die Zeichnungen in absteigender Reihenfolge.
• In Zeichnung -11- ist in dem oben links befindlichen Raum der Ansaugvorgang abgeschlossen.
• Im darunter befindlichen Raum unten links wird angesaugt.
• Über die Zeichnungen -10-, -9- und -8- wird das Medium verdichtet und in einen Druckbehälter verbracht.
• Entsprechend für die rechte Seite:
  In Zeichnung -13- wird rechts unten kompressiert, rechts oben wird angesaugt.
  Über die Zeichnungen -12-, -11- und -10- wird das Medium verdichtet und in einen Druckbehälter verbracht.

Claims (1)

1. Die Schutzansprüche beziehen sich auf beide Varianten der Sinuskolbenmaschine: als Kompressor und als Motor. Das Charakteristische der Sinuskolbenmaschine ist der fest auf der Rotationsachse montierte Sinuskolben. Er ist so geformt, dass die formschlüssig auf dem Sinuskoben gleitenden Zylinderköpfe Sinusschwingungen vorzugsweise im Resonanzbereich ausführen können. Die Schwingungsenergie der Zylinderköpfe wird in einem geeigneten Speicher gespeichert (z.B. Feder- oder Druckluftspeicher (nicht dargestellt)), so dass nur die Reibungsverluste nachgeführt werden müssen. Die schwingenden Zylinderköpfe, schließen den Arbeitsraum zwischen feststehendem Zylinder und rotierendem Sinuskolben ab. Die Anzahl der Kolben auf der Rotationsachse wie auch die Anzahl der schwingenden Zylinderköpfe kann hierbei beliebig sein. Die starre Verbindung der gezeigten zwei Zylinderköpfe ist eine spezielle, einfache Sonderform der Erfindung. Die Zylinderköpfe können starr, über Druckfedern oder lose miteinander verbunden sein, oder auch einzeln in einem miteinander korrespondierenden System wirken.