DE202022000471U1 - rotary engine - Google Patents
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Abstract
Rotationskolbenmotor in einem Gehäuse (1) mit einer Innenwand (2), die in ihrer Formgebung so gestaltet ist, dass sie mindestens in zwei paarweise gegenüberliegende Kolben (4) in Brennkammern (7), die radial rotierend in einer Achse (6) angeordnet ist und unter Last aus ihrer Fliehkraft an die Innenwand (2) presst, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (7) mit dem Überströmkanal (9) an einer Achse (3) mit Brennstoffkanal (10) und Abgaskanal (11) angeordnet ist und die Gleitelemente (5) auf den Kolben so angeordnet sind und gegen die Innenwand (2) des Gehäuses (1) drücken. Rotary piston engine in a housing (1) with an inner wall (2) which is shaped in such a way that it is arranged in at least two pairs of opposite pistons (4) in combustion chambers (7) rotating radially on an axis (6). and presses against the inner wall (2) under load from its centrifugal force, characterized in that the combustion chamber (7) with the overflow channel (9) is arranged on an axis (3) with the fuel channel (10) and exhaust gas channel (11) and the sliding elements (5) are arranged on the pistons and press against the inner wall (2) of the housing (1).
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Rotationskolbenmotor bei dem ein oder mehrere frei laufende Kolben durch die Zentrifugalkraft in einem drehenden Rotor in einer ovalen Innenbahn eines Gehäuses gezwungen wird eine Hubbewegung von und zum Mittelpunkt im Rotor ausführen.The invention relates to a rotary piston engine in which one or more free-running pistons are forced by centrifugal force in a rotating rotor in an oval inner track of a housing to execute a reciprocating movement from and to the center point in the rotor.
Es sind eine Vielzahl von unterschiedlich konstruierten Verbrennungsmotoren bekannt die durch Zündvorrichtungen ein Gas-Luftgemisch (Brenngas) entzünden. Diese Verbrennungsmotoren werden meistens mit einer Kurbelwelle gesteuert. Es sind aber auch andere Konstruktionen bekannt, wie der Kreiskolbenmotor, bei dem ein entsprechend ausgeformter Kolben die Verbrennungszyklen bestimmen.A large number of differently constructed internal combustion engines are known which ignite a gas-air mixture (combustible gas) by means of ignition devices. These internal combustion engines are mostly controlled with a crankshaft. However, other constructions are also known, such as the rotary piston engine, in which a correspondingly shaped piston determines the combustion cycles.
Es sind auch Motoren bekannt bei denen freilaufende Kolben in einer ovalen Kreislaufbahn um ein Zentrum kreisen, und somit den Hub erzeugen. Diese Motoren benötigen zum Teil aufwendige Ventile und Schieber zur Steuerung des Lade- und Entladevorgangs des Kraftstoffgemisches, wie in der
Ferner gibt es Motorenentwicklungen, wie etwa von Atkinson in
Auch in der deutschen Patentanmeldung P.A.
In dem Dokument OS 39 07 307 A1 wurde ein Rotationsmotor beschrieben. Die Erfindung betrifft hier einen Fliehkolben-Rotationsmotor mit mindestens zwei Zylindern und darin reziprok bewegbaren Kolben, Verbrennungsluft-Einlassventilen bzw. -Kanälen, wobei jedes der zwei Zylinder in ein und derselben Längsachse angeordnet ist. Die Zylinder sind in endgegeneinander gerichteter Anordnung und mit ihrem jeweiligen Kolbenfuß radial auswärts gerichtet in einem scheibenförmigen runden Drehkörper, durch dessen Mittelpunkt die gemeinsame Längsachse der Zylinder verläuft. Die Ein- und Auslassventile bzw. -Kanäle im Bereich des Zylinderkopfes an der Drehkörper-Nabe angebracht sind und die Kolbenfüße beider Zylinder gegeben falls mittels Laufrädern auf einer elliptischen Lagerbahn innerhalb des Motorgehäuses geführt werden, deren Unterschied zwischen dem kleinsten und größten Ellipsendurchmesser dem Kolbenhub der Zylinder entspricht.A rotary motor was described in the document OS 39 07 307 A1. The invention relates to a centrifugal piston rotary engine with at least two cylinders and pistons that can be moved reciprocally therein, combustion air inlet valves or channels, with each of the two cylinders being arranged in one and the same longitudinal axis. The cylinders are in an end-to-end arrangement and with their respective piston foot directed radially outwards in a disk-shaped circular body of revolution through the center of which runs the common longitudinal axis of the cylinders. The inlet and outlet valves or channels in the area of the cylinder head are attached to the rotating body hub and the piston bases of both cylinders are guided by impellers on an elliptical bearing track within the engine housing, the difference between the smallest and largest elliptical diameter being the piston stroke of the cylinder corresponds.
Bekannt ist auch ein Fluid-Rotationsmotor mit Außenverbrennung. Er wird beschrieben in dem Dokument OS 10 2009 057 125 A1. Der Fluid-Rotationsmotor mit Außenverbrennung besitzt mindestens einen innerhalb eines feststehenden Gehäuses exzentrisch zur Gehäusemittelachse um eine zu der Gehäusemittelachse drehbar gelagerten Rotor. An diesem ist sternförmig eine Anzahl von Zylindern angeordnet. Wobei innerhalb der Zylinder jeweils eine zur Rotormittelachse gerichteter verschiebbarer Kolben mit daran festgelegter, zur Außenseite des Rotors gerichteter translatorisch verschiebbare Stange befindet, die sich an ihrem freien, aus dem Zylinder nach außen herausragenden Ende an einer Führungsbahn des den Rotor umgebenden Gehäuses abstützt, so dass die Enden der Stangen eine Drehbewegung auf der Führungsbahn des Gehäuses ausführen.An external combustion fluid rotary engine is also known. It is described in the
Nachteilig ist an den bekannten Verbrennungsmotoren, wie Hubkolbenmotoren oder Rotationskolbenmotoren, dass Hubkolbenmotoren einen aufwendigen Kurbel- und Ventiltrieb besitzen. Bei Rotationskolbenmotoren ist eine aufwendige Abdichtung der Brennräume und deren ungünstige Gestaltung, die zu einem höheren Verbrauch an Kraftstoff und vermehrten Abgasen führt.A disadvantage of the known internal combustion engines, such as reciprocating engines or rotary piston engines, is that reciprocating engines have a complex crank and valve drive. In the case of rotary piston engines, the sealing of the combustion chambers is complex and unfavorable, leading to higher fuel consumption and increased emissions.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Motor zu entwickeln, der die Nachteile vermeidet und die Vorteile dieser Motoren nutzt, indem auf ein aufwendiger Kurbel- und Ventiltrieb verzichtet wird und ohne einer aufwendigen Abdichtung der Brennräume.In this state of the art, the invention is based on the object of developing an engine that avoids the disadvantages and uses the advantages of these engines by dispensing with a complex crank and valve drive and without a complex sealing of the combustion chambers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptschutzanspruches des Radialkolbenmotors gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of the main claim of the radial piston motor. Expedient refinements of the invention are described in the dependent claims.
Durch die Erfindung wurde das Problem dadurch gelöst, dass in einem Gehäuse, dessen Innenwand eine ovale oder andere nicht runde Form hat, ein Rotor sich um eine feststehende Achse dreht. Die feststehende Achse hat zwei Kanäle, ein Kanal für die Zufuhr des Brenngases(Gas/Luft-Gemisch) und einen Kanal für die Abfuhr der Verbrennungsgase nach außen. Die mit dem Gehäuse verbundene Achse dient gleichzeitig als Gleitlager für den Rotor.The problem was solved by the invention in that in a housing whose inner wall is oval or other non-circular shape, a rotor rotates about a fixed axis. The fixed axle has two ducts, one for supplying fuel gas (gas/air mixture) and one for exhausting combustion gases to the outside. The axis connected to the housing also serves as a plain bearing for the rotor.
Im Rotor befindet sich mindestens eine Bohrung, wobei es vorteilhaft ist, wenn mehrere Bohrungen immer gegenüberliegend in radialer Richtung angeordnet sind, in der sich jeweils frei in radialer Richtung bewegliche Kolben befinden. Der oder die Kolben sind am Kolbenfuß mit Gleitelementen versehen, damit eine möglichst geringe Reibung zwischen den Gleitelementen und der Innenwand des Gehäuses auftritt. Die Gleitelemente bestehen aus Metall oder Kunststoff oder aus einer Kombination von Beiden, um eine geringe Reibung an der Gehäuseinnenwand zu erreichen. Die Gleitelemente haben eine geeignete Form an der Stirnfläche, so dass diese auf einem an der ovalen Außenwand befindlichen Ölfilm schwimmen.There is at least one bore in the rotor, it being advantageous if a plurality of bores are always arranged opposite one another in the radial direction, in each of which there are pistons which can move freely in the radial direction. The piston or pistons are provided with sliding elements at the piston foot so that the least possible friction occurs between the sliding elements and the inner wall of the housing. The sliding elements are made of metal or plastic or a combination of both in order to achieve low friction on the inner wall of the housing. The sliding elements have a suitable shape on the end face so that they float on an oil film on the oval outer wall.
Erfindungsgemäß kann als Alternative zum Ölfilm auch ein flexibles Kugellager eingebaut werden, bei dem die Kugeln lose oder in einem flexiblen Kugelkäfig, vorzugsweise aus Kunststoff fixiert sind und die mit mindestens einem flexiblen dünnen Ring, vorzugsweise aus Federstahl, aber auch aus anderen Materialien, wie Kunststoff oder andere Metalllegierungen, abgedeckt sind und damit den oder die Kolben an der Innenwand des Gehäuses abstützen.According to the invention, as an alternative to the oil film, a flexible ball bearing can also be installed, in which the balls are fixed loosely or in a flexible ball cage, preferably made of plastic, and with at least one flexible thin ring, preferably made of spring steel, but also made of other materials such as plastic or other metal alloys, are covered and thus support the piston or pistons on the inner wall of the housing.
In jeder Brennkammern ist mindestens eine Zündkerze zur Zündung des Brenngas (Gas/Luft-Gemisch) angeordnet.At least one spark plug for igniting the fuel gas (gas/air mixture) is arranged in each combustion chamber.
Mit der Drehung des Rotors im Gehäuse werden die oder der Kolben ab einer bestimmten Drehzahl durch die Zentrifugalkraft mehr oder weniger kräftig an die ovale Innenwand des Gehäuses gepresst und beschreiben zwangsweise ebenfalls dadurch eine ovale oder ähnliche Umlaufbahn, die zwei Hübe in radialer Richtung innerhalb einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Achse bewirken.As the rotor rotates in the housing, the centrifugal force presses the piston or pistons more or less forcefully against the oval inner wall of the housing from a certain speed and thus also describe an oval or similar orbit that includes two strokes in the radial direction within a complete Cause rotation of the rotor around the axis.
Mit der Drehung des Rotors um die feststehende Achse werden je nach Stellung des Rotors die zwei Kanäle(Brenngaskanal und Abgaskanal) zwischen Achse mit dem Überleitungskanal des Rotors geöffnet oder geschlossen. Durch den Druck bei der Verbrennung des Brenngases wird der Rotor auf die Achse gedrückt und dichtet zusätzlich gegen die Achse ab.With the rotation of the rotor around the fixed axis, the two channels (combustion gas channel and exhaust gas channel) between the axis and the transfer channel of the rotor are opened or closed depending on the position of the rotor. Due to the pressure during the combustion of the fuel gas, the rotor is pressed onto the axle and additionally seals against the axle.
Innerhalb einer Drehung des Rotors wird im Abschnitt A das Brenngas (Gas/Luftgemisch) angesaugt und in Abschnitt B des Brenngas (Gas/Luftgemisch) komprimiert, in Abschnitt C wird das Brenngas (Gas/Luftgemisch) durch die Zündkerze gezündet und in Abschnitt D wird das verbrannte Gas(Abgas) ausgestoßen.Within one rotation of the rotor, the fuel gas (gas/air mixture) is sucked in in section A and compressed in section B of the fuel gas (gas/air mixture), in section C the fuel gas (gas/air mixture) is ignited by the spark plug and in section D the burnt gas(exhaust gas) ejected.
Alternativ kann der Drehpunkt des Rotors auch zur ovalen Innenwand des Gehäuses verändert werden, so dass verschiedene Kolbenwege E/F für die Füllung der Zylinder mit BrenngasKraftstoff zu sorgen bzw. den Ausgangsdruck der Abgase zu senken um den Wirkungsgrad zu verbessern. Die Veränderung des Drehpunks kann auch während des Betriebs des Motors durch eine Verstell-Vorrichtung der Achse geschehen.Alternatively, the center of rotation of the rotor can also be changed to the oval inner wall of the housing, so that different piston strokes E/F ensure the filling of the cylinders with combustible gas or reduce the outlet pressure of the exhaust gases in order to improve efficiency. The pivot point can also be changed during operation of the motor by means of an adjustment device on the axle.
Alternativ kann die symmetrische ovale Umlaufkurve für die Kolben unsymmetrisch gestaltet werden, um die Bewegungsabläufe der Kolben verschiedener Kraftstoffe optimal anzupassen.Alternatively, the symmetrical, oval orbital curve for the pistons can be designed asymmetrically in order to optimally adapt the movement sequences of the pistons to different fuels.
So ist die Erfindung nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
-
1 Rotationskolbenmotor im Querschnitt -
2 Rotationskolbenmotor im Längsschnitt -
3 Schnitt durch den Rotationskolbenmotor mit Drehpunkt des Rotors außerhalb des Mittelpunks der ovalen Innenwand des Gehäuses -
4 Schnitt des Rotationskolbenmotor mit unsymmetrischer Laufbahn für die Kolben. -
5 Ölfilm zwischen Kolben und Innenwand des Gehäuses -
6 Abdichtung der Brennkammer gegen die Achse durch Verbrennungsdruck -
7 Kolbenabstützung an der Innenwand mit flexiblen Kugellager im Gehäuse -
8 Flexible Abdeckschichten und Abstützung des Kolbens
-
1 Cross-section of a rotary piston engine -
2 Longitudinal section of a rotary piston engine -
3 Section through the rotary piston engine with the center of rotation of the rotor outside the center of the oval inner wall of the housing -
4 Section of the rotary piston engine with an asymmetrical path for the pistons. -
5 Oil film between the piston and the inner wall of the housing -
6 Sealing of the combustion chamber against the axis by combustion pressure -
7 Piston support on the inner wall with flexible ball bearings in the housing -
8th Flexible covering layers and support of the piston
Die
In der
Die
In der
Die
In der
In der
Dabei ist wieder zu erkennen die Achse 6 und der Kolben 4 mit seinem Kugellagergleitelement 18. Die Kugeln 16 sind an der Innenwand 2 des Gehäuses 1 angeordnet und an der Seite zum Kugellagergleitelement 18 befindet sich die flexible Deckschicht 17.The
In der
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- GehäuseHousing
- 22
- Innenwandinner wall
- 33
- Rotorrotor
- 44
- KolbenPistons
- 55
- Gleitelementsliding element
- 66
- Achseaxis
- 77
- Brennkammercombustion chamber
- 88th
- Zündkerzespark plug
- 99
- Überströmkanaloverflow channel
- 1010
- Brenngaskanalfuel gas channel
- 1111
- Abgaskanalexhaust duct
- 1212
- Kolbenachsepiston axis
- 1313
- Brennraumcombustion chamber
- 1414
- Ölfilmoil film
- 1515
- Kugellagerball-bearing
- 1616
- KugelBullet
- 1717
- Deckschichttop layer
- 1818
- Kugellagergleitelementball bearing sliding element
- AA
- Ansaugsegmentintake segment
- BB
- Verdichtungssegmentcompression segment
- CC
- Verbrennungssegmentcombustion segment
- DD
- Ausstoßsegmentejection segment
- EE
- Kolbenhubpiston stroke
- Ff
- KolbengrundstellungPiston home position
- II
- Distanz der Vollführungdistance of completion
- GG
- Achsversetzungoffset
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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- DE 465202 [0005]DE 465202 [0005]
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DE202022000471.0U DE202022000471U1 (en) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | rotary engine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |