DE2152775A1 - Kolbenloser umlaufmotor - Google Patents

Description

• Kolbenloser Umlaufmotor Herkömmliche Kolbenkraftmaschinensind in der Hauptsache solche mit Hubkolben oder mit Drehkolben. Der Hubkolbenmotor wandelt die lineare Kolbenbewegung über die Pleuelstange in eine Drehbewegung um. Es ist dabei wegen der starken Vibrationen ziemlich schwierig, einen weichen, glatten Lauf zu erzielen. Auch ist die Konstruktion solcher Motoren mit ihren zahlreichen Einzelteilen kompliziert und der Platzbedarf hoch.
• Die Drehkolbenmaschine überträgt die Bewegung des Drehkolbens durch eine Gruppe von exzentrisch in Eingriff stehenden Rädern, und Vibrationen sind wegen dieser exzentrischen Kraftübertragung ebenfalls unvermeidlich, wenn auch Auswuchtung und Laufruhe,besser, die Zahl der Einzelteile geringer und die Konstruktion weniger kompliziert ist als bei der Hubkolbenmaschine. Gekühlt werden die beiden Arten von Kolbenmotoren entweder mit Luft oder mit Wasser. Bei den luftgekühlten Motoren kann die Kühlung nur an der Gehäuseaußenseite erfolgen und ist deshalb notwendigerweise in ihrer Wirksamkeit beschränkt. Bei wassergekühlten Motoren kann zwar die Zylinderwandung mit einem Wassermantel umgeben und so gekühlt werden, jedoch sind besondere Wass,erbehälter und ein angetriebener Ventilator vorzusehen, wodurch nicht nur die Kompliziertheit, sondern auch das Gewicht und die Größe des Motors erhöht werden.
• Die Erfindung bezweckt, die vorgenannten Nachteile herkömmlicher Kolbenmotoren zu umgehen, und hat die Aufgabe, einen neuen Motortyp zu schaffen, bei dem auf derselben Achse die Antriebswelle, der bewegliche Teil des Motors, d.h. der Rotor, und das Motorgehäuse angeordnet sind, in seiner Grundkonstruktion also einem Elektromotor oder einer Turbine ähnelt, so daß Laufruhe und guter Massenausgleich sichergestellt sind und theoretisch keine Vibrationen auftreten können.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der kolbenlose Umlaufmotor gekennzeichnet ist durch einen zylindrischen Rotor, der drehbar in einem Gehäuse aus einer linken und einer rechten zueinander symmetrischen Gehäusehälfte angeordnet ist, einer Hauptwelle, die durch das Zentrum des Rotors führt, wenigstens einem Paar von Kammereinheiten, die aus einer Verdichtungskammer und einer Expansionskammer bestehen und auf einer oder beiden Seiten des Rotors angeordnet sind, wobei an dem in Drehrichtung vorderen Boden der Verdichtungskammer ein Mischgas-Einlaß vorgesehen ist, der durch eine Ansäugöffnung an einem hohlen Ende der Hauptwelle in Verbindung steht, während am hinteren Boden der Expansionskammer ein Abgasauslaß vorgesehen ist, der durch eine Öffnung am äußeren Umfang des Gehäuses führt, Bohrungen im Zentrum der Gehäusehälften zur Aufnahme von Lagern für die Rotorwelle auf der Ringfläche innerhalb des Gehäuses wenigstens ein Verbrennungsraum entsprechend der Verdichtungs-Expansions-Kammereinheit, und einem Ventilsatz zu beiden Seiten des Verbrennungsraumes.
• Weitere Kennzeichen und Merkmale der Erfindung sind im folgenden beschrieben und den Unteransprüchen beansprucht. Der erfindungsgemäße Motor hat auch den Vorteil, daß durch Anbringung von Kühlrippen sowohl auf der Innen- wie auch auf der Außenseite des Rotors eine gute Kühlung möglich ist, indem durch die Ventilatorwirkung des Rotors Kühlluft angesaugt und die Maschine kontinuierlich und wirksam gekühlt wird. Ohwohl hierfür keine komplizierten Teile benötigt werden, ist der i'ühleffekt viel besser als bei konventionellen Motoren.
• Ferner zeichnet sich der erfindungsgemäße kolbenlose Motor durch einfachen Bau mit sehr wenigen Einzelteilen aus, und er hat ein viel niedrigeres Gewicht und einen geringeren Platzbedarf als konventionelle Motoren; ferner lässt er sich leicht zusammenbauen und auseinandernehmen.
• Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der Zeichnung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert und dargestellt.
• Fig. 1 ist eine Explosionszeichnung eines kolbenlosen Umlaufmotors nach der Erfindung und zeigt die wesentlichen Einzelheiten des Rotors und die beiden Hälften des Motorgehäuses.
• Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gehäuses mit eingebautem Rotor und zeigt einen Teil der Ansaug- und Abgaskanäle.
• Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den Rotor mit dem Abdichtungssystem und dem Luftkanal.
• Fig. 4 zeigt schematisch in gestreckter Darstellung die Ventilfunktionen in der Verdichtungskammer und der Expansionskammer.
• Fig. 5 ist eine Rückansicht der linken Hälfte des Motorgehäuses, mit teilweise freigelegtem Inneren.
• Fig.6 ist ein Schnitt nach Linie VI-VI von Fig. 2 und zeigt Einzelheiten der rechten Halfte des Motorgehäuses.
• Die Fig. 7 und 7a sind axiale Querschnitte durch den Hauptteil des zusammengebauten rotors und zeigen die zur Führung der Gasmischung und Zirkulation der VM'hlluft dienenden Kanäle.
• Fig. 8 ist ein axialer Querschnitt durch den Motor und zeigt die Ventilsteuerung Fig. 9 A - 9 F zeigen schematisch in gestreckter Darstelluns die relative Zuordnung der Ventile und. Kammern.
• Fig. 10 zeigt schematisch ebenfalls in gestreckter Darstellung die verschiedenen Vorgänge beim Betrieb des Rotors.
• Zunächst sei Fig. 1 betrachtet.
• Der kolbenlose Umlaufmotor nach der Erfindung weist in der Hauptsache einen Rotor 1 sowie ein Motorgehäuse 2 auf.
• Der rotor 1 ist ein zylindrisches Bauteil geeigneter Dicke; durch sein Zentrum führt die Hauptwelle 4, die aus einem Stück mit der iTabe 3 des Rotors gebildet ist und zur linken und rechten Seite hin verlängert ist. Der Radkranz 5 des Rotors 1 ist auf beiden Seiten mit Ringen 6 abgedeckt.
• Ferner sind mehrere (in diesem Ausführungsbeispiel 2) Paare von flügelförmigen Kammern 7,8 vorgesehen, die in geeignetem Abstand voneinander radial um das Rotörzentrum angeordnet sind. Die Verdichtungskammer 7 sind kleiner als die Expansions-oder Arbeitskammern. In Drehrichtung des Rotors (durch einen Pfeil angedeutet) ist vorn am Boden der Verdichtungskammer 7 ein Mischgas-Einlaß 9 vorgesehen. Entsprechend befindet sich hinten am Boden der Expansionskammer 8 ein Abgasauslaß 10, der zu einer öffnung 52 im Außenmantel des Gehäuses 2 führt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird durch den Einlaß 9 angesaugt und in der Kammer 7 komprimiert, worauf es sich in der Kammer 8 ausdehnt. Das von diesen beiden Kammern gebildete Paar kann deshalb insgesamt als Kammereinheit bezeichnet werden und ist jedenfalls untrennbar.
• Der Raum zwischen der Nabe 3 und dem Radkranz 5 ist im übrigen frei, jedoch sind, wie auch aus Fig. 3 hervorgeht, Verbindungsstege 11 und Rippen 12 zwischen der Nabe 3 und dem Radkranz 5 vorgesehen, um diese beiden Teile zusammenzuhalten. Der Raum 13 zwischen den Kühlrippen 12 dient als Kanal für den Durchgang von Kühlluft.
• Fig. 1 zeigt ferner, daß an der Iantelaußenseite 14 des Rotors 1 radiale Kühlrippen vorgesehen sind, die mit dem Rotor 1 aus einem Stück gebildet sind. In der r-Iantelaußenseite 14 ist dort, wo die Expansionskammer 8 liegt, ein Abgaskanal 16 vorgesehen, der seinerseits mit dem als Kühlluftkanal dienenden Raum 13 in Verbindung steht. Ein Ansaugkanal 18 (s.Fig. 2 und 7) ist durch die Verbindungsstege 11 gebohrt und erreicht mit einem Ende eine Gabelung 17, die zu den Einlässen 9 der Verdichtungskammern 7 führt, während das andere Ende an dem hohlen Teil der Nabe 3 liegt und dadurch mit der eIischgas-Ansaugöf fnung 19 am hohlen Ende 4a der Hauptwelle 4 verbunden ist. Uas andere Ende 4b der IIauptwelle 1 ist massiv und dient zur Kraftabgabe.
• In den Fig. 3 und 5 ist das Abdichtungssystem veranschaulicht.
• Auf den Flächen der Ringe 6 befinden sich - von außen nach innen - eine äußere ölringnut 22, die einen c)lring 20 enthält, eine äußere Druckringnut 23, die einen äußeren Druckring 21 enthält, sowie eine innere Druckringnut 26, die einen inneren Druckring 24 enthält, und eine innere olringnut 27, die einen inneren ölring 25 enthält. Zwischen den inneren Nuten 26 und 27 ist ferner eine Führungsrille 23 vorgesehen, die aus einer Außennut 28a und einer Innennut 29b besteht und weiter unten mit Bezug auf die Ventilbewegungen erläutert wird. Auf einem Sattel 29 sind weiterhin Rillen 31 vorgesehen, welche zur trennung von Verdichtungskammer 7 und Expansionskammer 8 gerade Dichtungen 30 enthalten.
• Die Konstruktion der vorgerlannten Kammereinheit, also der Verdichtungskammer 7 und der Expansionskammer 3 sind - in Drehrichtung gestreckt dargestellt - in Fig. 4 gezeigt.
• Die Vorderwände der Kammern sind steiler, während der hintere Teil allmählich ausläuft. Der Abgaskanal 16 wird so gestaltet, daß seine Breite vorn geringer und hinten größer ist; er passt sich also der Bodenform der Expansionskammer 8 an, die symmetrisch auf beiden Seiten des Rotors 1 angeordnet sind. Diese R.onstruktion ergibt eine gleichmäßige Verteilung der Seitenwanddicke und ermöglicht so einen ausgeglichenen und weichen Umlauf des Rotors. In ähnlicher Weise sind auch die Kühlrippen 12 und die Verbindungsstege 11 so ausgebildet, daß sie zu dem gleichen Zweck mit den Bodenformen der Kammern 7 und 8 zusammenpassen. Wie in Fig. 7A gezeigt, ist die Außenfläche der IJabe 3 derart profiliert, daß der glatte Durchgang der Luft erleichtert wird.
• Zur Beschreibung des Motorgehäuses 2 sei nun auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen. Das Motorgehäuse 2 besteht aus einer linken und einer rechten Hälfte, die symmetrisch zueinander sind und Schalenform haben. In der Endfläche des Schalenhalses 32 ist eine Bohrung 33 vorgesehen, in die ein Lager 35 für die Hauptwelle 4 eingesetzt ist. Der Ringteil 37 des Gehäuses 2 ist mit einem Flansch 36 ausgerüstet.
• Kühlrippen 39 sind in entsprechendem Abstand vom Ringteil 37 zum Schalenhals 32 hin radial ausgeformt. Die Vorsprünge 40 bilden Raum für die Unterbringung des Sünd- und Ventilmechanismus, der weiter unten beschrieben wird. ilit anderen Worten sind der Ringteil 37 und der Schalenhals 32 durch die Kühlrippen 39 und die Vorsprünge 40 verbunden. Riihllllft-Absaugöffnungen 41 sind wischen dem Ringteil 37, dem Schalenhals 32 und den Kühlrippen 39 vorgesehen, so daß kalte Luft in das Innere der Bohrung 33 gesaugt erden kann.
• Der Innendurcilnesser des Ringteiles 37 ist etwas großer als der Außendurchmesser des rotors 1. Die Bohrung 33 wird von einer Ringfläche 42 umgeben, und über dieser Ringfläche 42 befindet sich ein der Vorsprung 40 entsprechender, als Vorbrennungsraum 43 bezeichneter Hohlraum. Die radiale Länge des Verbrennungsraumes 43 ist eng auf die Breite der fliigelförmigen Kammern 7 und 8 abgestimmt. In den Verbrennungsraum 43 ist eine Zündkerze 44 eingesetzt.
• Von den beiden Seiten des Verbrennungsraumes 43 führen in den Vorsprung 40 Ventilöffnungen 45, 46, in die jeweils ein Ventilmechanismus 47 (s. Fig. 8) eingesetzt ist und die mit einem festgeschraubten Deckel 48 auf der Außenseite des Vorsprunges 40 verschlossen sind. Der Ventilmechanismus 40 umfasst jeweils einen Ventilkörper 49a, 50a und eine Ventilführung 49b, 50b für das Verdichtungsventil 49 bzw. das Expansionsventil 50. Die Ventile 49, 50 sind ständig in Richtung auf den Rotor durch Druckfedern 51 vorgespannt, die in den Ventilöffnungen 45 und 46 liegen, wie in Fig. 8 gezeigt ist.
• Die vorgenannte Ventilöffnung 45 ist in Drehrichtung des Rotors 1 vorne angeordnet und nimmt den Ventilkörper 49a sowie die Ventilführung 49b auf; ihr oberer Teil ist in zwei Räume 45a und 45b unterteilt, die miteinander in Verbindung stehen. Das Kompressionsventil 49 liegt so in den Räumen 45a und 45b, daß der Ventilkörper 49a und die Ventilführung 49b verschieblich sind. Entsprechend ist die Ventilöffnung 46 in Drehrichtung des Rotors 1 hinten angeordnet und nimmt in ähnlicher Weise den Ventilkörper 50a und die Ventilführung 50b auf, wobei auch ihr oberer Teil in zwei Räume 46a und 46b geteilt und das Expansionsventil 50 so in diesen Räume 46a und 46b untergebracht ist, daß der Ventilkörper 50a und die Ventilführung 50b darin verschiebbar angeordnet sind. Die Räume 45b und 46b, die die Ventilführungen 49b und 50b enthalten, liegen an einer Stelle, die der der oben erwähnten Führungsrille 28 auf dem Rotor 1 entspricht.
• Auf der Ringfläche 42 der beiden Gehäusehälften befinden sich Dichtungsnuten 22', 23' und 26', 27' entsprechend den Nuten 22, 23 und 26, 27 auf dem Rotor 1. Von dem Verbrennungsraum 43 in Drehrichtung des Rotors 1 verläuft bis zum Flansch 36 an der Hälfte des Gehäuses 2 der halbkreisförmige Anteil der als Abgaskanal dienenden öffnung 52. Bohrungen 53 in dem Flansch 36 dienen zur Befestigung der Gehäusehälften 2 mittels Schraubenbolzen und Muttern 59, und mit 58 ist eine Dichtung (vgl. Fig.2) bezeichnet, die zwischen den Flanschen der Gehäusehälften eingesetzt wird, um die Maschine gasdicht zu halten.
• Der Motor wird wie in Fig. 2 gezeigt zusammengesetzt, indem der Rotor 1 innerhalb der Gehäusehälften 2 gelagert wird und alle oben erwähnten Dichtungen ein gasdichtes System bilden.
• Um den Zusammenhang zwischen der Dichtungskammer 7, der Expansionskammer 8 und der die Hin- und Herbewegung des Ventilführungsmechanismus 47 bewirkenden Führungsrille 28 zu erläutern, soll nun auf Fig. 4 der Zeichnung Bezug genommen werden. Veranschaulicht wird eine lineare Darstellung des Ablaufes, wobei die ausgezogene Linie die aufeinanderfolgende Führung von Druckkammer 7 und Expansionskammer 8 während einer vollen Umdrehung des Rotors 1 wiedergibt.
• Die strichpunktierte Linie bezeichnet die Außennut 28a der Führungsrille, durch die der Ventilkörper 49a des Verdichtungsventils 49 entlang der Ventilführung 49b bewegt wird; die Strich-Punkt-Punkt-Linie gibt die Innennut 28b der Führungsrille 28 wieder, durch die der Ventilkörper 50a des Expansionsventiles 50 entlang der Ventilführung 50b bewegt wird. Aus dem Diagramm geht hervor, daß das Verdichtungsventil 49 sich nur dann von der Ventilöffnung 45 löst, wenn die Verdichtungskammer 7 in seinen Bereich gelangt, wobei der Kopf des Verdichtungsventiles 49 am Boden der Verdichtungskammer 7 anliegt. In gleicher Weise löst sich das Expansionsventil 50 nur dann von der Ventilöffnung 46, wenn die Expansionskammer 8 in seinen Bereich gelangt, und auch der Kopf des Expansionsventils 50 liegt am Boden der Expansionskammer 8 an.
• Der erfindungsgemäße Motor arbeitet in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wie folgt: Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird die Araftstoff-oder Gasmischung, die über den Vergaser vom Kraftstofftank (beide nicht dargestellt) geliefert wird, durch die Ansaugöffnung 19 am Wellenende 4a in den hohlen Mittelraum des Rotors 1 eingesaugt. Die Gasmischung gelangt dann durch die Zentrifugalwirkung des Rotors zur Gabelung 17 und von dort über den Mischgas-Einlaß 9 in die Verdichtungskammer 7. Wenn sich der Rotor 1 dreht und der Ventilmechanismus 47 mit der Führungsrille 28 in Eingriff steht, wird mit dem Vorspringen des Verdichtungsventils 49 aus der Ventilöffnung 45 die Gasmischung beauflagt und unter Komprimierung in den Verbrennungsraum 43 in dem Gehäuse 2 gedrückt. Wenn nun der Verbrennungsraum 43 in eine solche Position gelangt, daß er von dem Sattel 29 zwischen der Verdichtungskammer 7 und der Expansionskammer 8 abgedichtet ist, bringt die Zündkerze 44 die komprimierte Gasmischung in dem Verbrennungsraum 43 zur Entzündung. Sodann passiert der Sattel 29 den Verbrennungsraum 43, der nun der Expansionskammer 8 gegenübertritt, und das Expansionsventil 50 springt von der Ventilöffnung 46 in die Expansionskammer 8 vor. Dadurch wird das expandierende verbrannte Gas aus dem Verbrennungsraum in die Expansionskammer 8 geleitet und kann sich zwischen der Expansionskammer 8 und dem Expansionsventil 50 ausdehnen. Der dabei zur Wirkung kommende Druck bewegt den Rotor 1 weiter und erzeugt ein Drehmoment. Wenn das hintere Ende der Expansionskammer 8 unter dem Expansionsventil 50 zu liegen kommt, kehrt die Ventilkammer 50a in die Ventilöffnung 46 zurück, und das im letzten Stadium der Expansion entstandene Abgas wird durch den Auslaß 10 zu einer Öffnung 57 weitergeleitet, mit Kühlluft vermischt und durch die als Abgas kanal dienende oeffnung 52 an die Atmosphäre abgegeben, Nach Beendigung des Ausschubes erreicht die nächste Verdichtungskammer 7 wiederum den Bereich unter dem Verbrennungsraum 43, so daß sich ein weiterer Zyklus von Verdichtung, Verbrennung (Expansion} und Auslaß anschließen kann.
• Bei der Drehung des Rotors 1 bewirkt die Kühirippe 12, 15 einen Ventilatoreffekt, indem sie durch die Ansaugöffnungen 41 Kühlluft von außen in die Kanäle 13 des Rotors 1 in das Gehäuse saugen. Durch die Zentrifugalkraft wird dann die Kühlung über die Abgaskanäle 16 zur Öffnung 57 gedrückt, wo sie sich, wie oben beschrieben, mit Abgas vermischt.
• Zur weiteren Erläuterung des vorstehend beschriebenen Arbeitsprinzips dienen die Fig. 9A - 9F, anhand deren eine ins Einzelne gehende Beschreibung der verschiedenen Arbeitsgänge vorgenommen werden soll.
• Bei der Drehung des Rotors 1 in Pfeilrichtung steht die Verdichtungskammer 7 unabhängig von dem Winkel des IIischgas-Einlasses 9 stets über die Gabelung 17 mit der Ansaugöffnung 19 in Verbindung. Das Ansaugen der Gasmischung kann also unmittelbar erfolgen.
• In Fig. 9A ist der Augenblick dargestellt, in dem die Verdichtungskammer 7 kurz vor dem Eintritt in den Bereich des Verbrennungsraumes 43 steht, so daß das Mischgas durch die Zentrifugalkraft ebenso wie durch Druckdifferenzen innerhalb des Systems durch den Mischgas-Einlaß 9 in die Verbrennungskammer 7 gesaugt wird. Die Ventile 49 und 50 bleiben jeweils in den Ventilöffnungen 45 und 46.
• Sobald die Verdichtungskammer 7 in den Bereich des Verbrennungsraumes 43 gelangt - vgl. Fig. 9B - springt das Verdichtungsventil 49 unter der Einwirkung des Ventilmechanismus und der Führungsrille aus der Ventilöffnung 45 in die Verdichtungskammer 7 vor, und unter Weiterdrehung des Rotors 1 durchsetzt das Ventil 49 den Mischgaseinlaß 9 und trennt die Verdichtungskammer 7 in einen vorderen und einen hinteren Raum. Durch die Seitenflächen des Ventils 49 wird das Mischgas gegen die Rückwand (in der Zeichnung links) komprimiert. In dieser Zeichnung hat das Ventil 49 den Mischgas-Einlaß 9 nicht vollständig abgeschnitten, so daß die Verdichtungskammer 7 und der Verbrennungsraum 43 noch miteinander verbunden sind, während der Mischgaseinlaß 9 noch weiterhin geöffnet ist.
• Wenn gemäß Fig. 9C das Ventil 49 den Mischgaseinlaß 9 vollständig unterbricht, kann das Ventil 49 durch die Vorwärtsbewegung des Rotors 1 die Gasmischung im hinteren Raum der Verdichtungskammer 7 in den Verbrennungsraum 43 drücken.
• Mittlerweile hat sich der vordere Raum der Verdichtungskammer 7 vergrößert und mit Gasmischung aus dem Mischgaseinlaß 9 gefüllt, also der Ansaughub des nächsten Zyklus begonnen.
• Nach der Komprimierung wird das Gas vollständig in den Verbrennungsraum 43 geschoben, das Ventil 49 geht in die Ventilöffnung 45 zurück, der Verbrennungsraum 43 wird durch den Sattel 29 geschlossen und die Zündkerze 44 zündet das Gas, welches nun verbrennt und sich ausdehnt. Sobald der Sattel 29 den Bereich des Verbrennungsraumes verlässt, ge-2ngt sofort die Expansionskammer 8 in Kontakt mit dem Bereich des Verbrennungsraumes, und das Expansionsventil 50 springt aus der Öffnung 46 in die Expansionskammer 8 vor und senkt sich entlang der Bodenfläche der Expansionskammer 8, die diese in zwei Räume teilt, und unterbricht auch den Weg des expandierten Gases zum Abgasauslaß 10.
• Nunmehr schiebt das expandierende Gas mit seinem starken Druck, wie in Fig. 9D gezeigt, die Vorderwand der Expansionskammer 8 weiter und erteilt dem Rotor 1 ein Moment, das ausreicht, die Drehbewegung voranzubringen. Beim Weiterrücken des Rotors 1 vergrößert sich der vordere Raum nach und nach, und der hintere Raum nimmt entsprechend ab, so daß die beiden Räume schließlidi wieder auf eine gemeinsame Kammer zurückgeführt werden. Das vom letzten Zyklus zurückgebliebene Abgas wird durch den Auslaß 10 ausgetrieben.
• Fig. 9E zeigt die wiederhergestellte Gas-Expansionskammer 8, jedoch bei noch geschlossenem Abgasauslaß 10, während das expandierende Gas den Gipfelpunkt durchläuft. Nunmehr tritt das hintere Ende unter den Verbrennungsraum 43, und das Ventil 50 zieht sich in die Ventilöffnung 46 zurück, während sich unter Aus paß 10 öffnet, uni das Abgas entweichen zu lasseii.
• In Fig. 9F ist gezeigt, wie ein anderer Sattel 29' die Expansionskammer 8 und die nächste Verdichtungskammer 7 trennt und den Verbrennungsraum 43 schließt. T,un verlaufen weiter der Entleerungshub der Ausdehnungskammer 8 und der Ansaughub der Verdichtungskammer 7'. Die kleine Dlenge restlicher Gase, die in dem Verbrennungsraum 43 verbleibt, kann dadurch ausgespült werden, daß ein Loch (nicht dargestellt) im Sattel 29' geöffnet und das Restgas durch Einsaugen von FrischluEt durch dieses Loch ausgetrieben wird. ITach Abschluß dieses Spülvorganges entfernt sich der Sattel 29' aus dem Bereich des Verbrennungsraumes, und die Kompressionskammer 7' beginnt einen weiteren Zyklus, so daß die in den Fig. 9A -9F gezeigten Vorgänge wiederholt werden.
• Fig. 10 zeigt den Zusanunenhang zwischen verschiedenen Rüben des erfindungsgemäßen Rotors, d.h. wie in der Kammereinheit aus Verdichtungskammer und Expansionskammer der gesamte Vorgang von Ansaugen, Komprimieren, Verbrennen, Austreiben (Spülen) und deren gegenseitige Zusammenhänge erfolgen. Aus dem Diagranun ist ersichtlich, daß der Ansaug- und der Ausschub-Vorgang des erfindungsgemäßen Motors gleichzeitig vollendet werden, und jeder die volle Umlaufzeit in Anspruch nimmt, während der I i:onipres s ionsvorgang zuzüglich der Expansion (und gegebenenfalls einschließlich des Spülens) insgesamt parallel hierzu gleiche Länge der Zykluszeit einnimmt. Mit anderen Worten ist also fiir die ganze Zeit, die zur Beendigung der konventionellen vier Hübe erforderlich ist, nur die Dauer des Kompressions- und des Expansionsvorganges erforderlich.
• In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kammereinheiten so angeordnet, daß auf beiden wirksamen Oberflächen des Rotors jeweils 2 Gruppen von Kammern vorgesehen sind und dementsprechend auf jeder Gehäusehälfte je zwei Verbrennungsräume und Ventil-Sätze liegen. Mit jeder Umdrehung des Rotors ergibt also jede Kammereinheit zwei Verbrennungen und erteilt der Rotorwelle die Wirkung von vier herkömmlichen llüben. Da auf jeder Seite zwei Kammereinheiten sind, ergibt jede Umdrehung auf jeder Seite 4 und auf zwei Seiten dementsprechend insgesamt 8 Verbrennungen. Wenn man also die herkömmlichen 2- oder 4-Takt-Motoren vergleicht, sind nicht nur der Arbeitshub pro Umdrehung der Rotorwelle um ein mehrfaches größer als bisher, sondern auch der wirksame Arbeitswinkel einer Verbrennung pro Zyklus nimmt nicht weniger als 2/3 der gesamten Zyklusperiode ein.
• Der Nutzeffekt ist also sehr viel größer als bei herkömmlichen Ilub-oder Drehkolbenmaschinen.
• :s versteht sich, daß der Fachmann die verschiedensten Veränderungen des gezeigten Ausführungsbeispiels vornehmen kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann die Rotoroberfläche nur einfach- statt doppelt wirkend ausyebildet werden. Ferner kann man auf jeder Rotorseite nur eine Kammereinheit oder eine Mehrzahl davon vorsehen unter entsprechender Anordnung von einer oder mehreren Verbrennungsräumen und Ventilgruppen; die Kxarmlereinheiten können auf konzentrischen Kreisen oder in verschiedenen radialen Entfernungen angeordnet und sogar auf dem Umfang des Rotors vorgesehen werden.
• Wenn zwei Flächen des Rotors benutzt werden, kann die Anordnung der Kammereinheiten auf verschiedenen Oberflächen keinzidierend, kreuzweise oder überlappend erfolgen, soweit die Auswuchtung des Rotors gut erreichbar ist. So kann die Führungsrille für den Ventilmechanismus auch zum Ringaußenteil verlagert, das Kompressionsverhältnis der Gasmischung erhöht und die Zündkerze in eine Einspritzdüse umgewandelt werden, so daß sich schließlich ein Dieselmotor ergibt.
• Aus der vorstehenden Beschreibung sind Funktionsweise und Konstruktion des erfindungsgemäßen Motors ersichtlich. Nach der Erfindung sind die Hauptwelle und der Rotor integral mit dem gleichen Zentrum versehen und haben abgesehen von dem Verbrennungsraum eine kreisförmige Gestalt. Beim herkömmlichen Motor sind Expansionskammer und Verbrennungsraum 3:1 beschränkt; hier sind sie unabhängig voneinander um die wirksame Oberfläche von Rotor und Gehäuse angeordnet. Ferner sind auf der Innen- und Außenseite des Rotors Kühlrippen vorgesehen, die eine Ventilatorfunktion haben, und auch auf der Innen- und Außenseite des Gehäuses befinden sich Kühlrippen. Ansaugen, Verdichten, Expandieren und Ausstoßen erfolgen im Zyklus mit der Umdrehung des Rotors. Insgesamt ergibt sich eine kompakte, einfache und nur sehr wenige Einzelteile aufweisende Konstruktion. Der Ausgleich der umlaufenden Massen ist gut, und es sind fast keine Vibrationen vorhanden. Im Betrieb verlaufen der Ansaug- und der Entleerungsvorgang vollständig und ohne Unterbrechung während des gesamten Umlaufes, ohne eine andere Zeit in Anspruch zu nehmen als die Vorgänge der Kompression und Expansion. Dementsprechend ist die Leistung sehr hoch. Insbesondere weil die vier "Hübe" insgesamt nur zwei Abläufe einnehmen, erbringt die Erfindung wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Hub- oder Drehkolbenmotoren.

Claims (17)

Ansprüche

1. Kolbenloser Umlaufmotor, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Rotor (1), der drehbar in einem Gehäuse (2) aus einer linken und einer rechten zueinander symmetrischen Gehäusehälfte angeordnet ist, einer Hauptwelle (4), die durch das Zentrum des Rotors (1) führt, wenigstens einem Paar von Kammereinheiten, die aus einer Verdichtungskammer (7) und einer Expansionskammer (8) bestehen und auf einer oder beiden Seiten des Rotors (1) angeordnet sind, wobei an dem in Drehrichtung vorderen Boden der Verdichtungskaitmer (7) ein ilischgas-Einlaß (9) vorgesehen ist, der durch eine Ansaugöffnung an einem hohlen Ende (4a) der Hauptwelle (4) in Verbindung steht, während am hinteren Boden der Fxpansionskammer (8) ein Abgasauslaß (10) vorgesehen ist, der durch eine öffnung (52) am äußeren Umfang des Gehäuses führt, Bohrungen (33) im Zentrum der Gehäusehälften (2) zur Aufnahme von Lagern für die Rotorwelle (4), auf der Ringfläche innerhalb des Gehäuses wenigstens ein Verbrennungsraum (43) entsprechen der Verdichtungs-Expansions-Kammereinheit, und einem Ventilsatz zu beiden Seiten des Verbrennungsraumes (43).

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Nabe (3) und dem Radkranz (5) des Rotors (1), wo Gaskammern (7,8) liegen, sowie an dem äußeren Umfang des Rotors (1) Kühlrippen (12,15) vorgesehen sind.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kammern (7,8) in geeignetem Abstand Dichtungen (30) angeordnet sind, mit denen die Kammern (7,8) gasdicht zu halten sind.

4. Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine seitlich von den Ilar,ur-el-n (7,8) angeordnete Ventilführungsrille (28) .

5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgaskanal (16) am äußeren Umfange des Rotors (1) an einer Stelle vorgesehen ist, die der der Verdichtungskammer (7) entspricht.

6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwelle (4) des Rotors (1) ein hohles Ende (4a) und ein massives Ende (4b) aufweist, wobei das hohle Ende (4a) zur Zuführung der Gasmischung vom Vergaser zum Einlaß (9) der Verdichtungskammer (7) und das massive Ende (4b) als Kraftabtrieb dient.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Rotor (1) und Hauptwelle (4) aus einem Stück gegossen sind.

8. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hälfte des Gehäuses (2), dem Rotor (1) zugekehrt, wenigstens ein Verbrennungsraum (43) und wenigstens zwei Ventilöffnungen (45,46) mit eingesetztem Ventilmechanismus (47) an zwei Seiten dieses Raumes vorgesehen sind.

9. rotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilmechanismus (47) ein Verdichtungsventil (49), das in Rotor-Drehrichtung vorn an dem Verbrennungsraum (43) liegt, und ein Expansionsventil (50),umfaßt, das in Rotor-Bewegungsrichtung hinten an dem Verbrennungsraum (43) liegt, wobei beide Ventile (19,50) durch Druckfedern (51) betätigt werden.

10. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schalenhals (32) und Ringteil (37) des Gehäuses (2) durch einen Vorsprung (14), der den Ventilmechanismus (47) enthält, und Kühlrippen (39) zwischen dem Schalenhals (32) und dem Ringteil (37) verbunden sind.

11. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schalenhals (32) und dem Ringteil (37) des Gehäuses (2) Kühlluft-Ansaugöffnungen (41) vorgesehen sind.

12. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbrennungsraum (43) eine Zündkerze (44) eingesetzt ist.

13. t-iotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine entsprechende Anzahl von Auspuffkammern am Flansch der Gehäusehälften vorgesehen ist.

14. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ringdichtungen zwischen den Flächen des Rotors (1) und den Gehäusehälften (2) angeordnet sind, mit denen die verschiedenen Kammern gasdicht zu halten sind.

L Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein und derselben Hauptwelle (4) mehrere Gruppen von Rotor (1) irnd Gehäuse (2) vorgesehen sincl.

IG. lotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von Gaskammern auf beiden Seiten des Rotors (1) die Kammerposition auf einer Seite die auf der anderen Seite überlappt oder diagonal kreuzt.

17. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (49,50) von Führungsrillen (28) steuerbar sind, die auf den Rotorflächen vorgesehen sind und mit der Umdrehung des Rotors (1) auf- und abführen.

L e e r s e i t e