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Flügelzellenmotor Die Erfindung betrifft einen Verbre=aungamotor.
Allgemein bekannt sind bisher Hubkolben- und Kreiskolbenmotoren. Der Hubkolbenmotor
hat den Nachteil, daß er ksmpliziert ist, aus vielen beweglichen Teilen testeht,
hat aber den Vorteil, daß er ausgereift und die Herstellung durch entsprechende
Werkzeugmaschinen verhältnismäßig einfach ist. Der Wankelmotor hat den Vorteil,
daß der Kreiskolben rotiert; er hat aber Nachteile, wie Probleme der Dichtung, der
Kampression und der Herstellung von geeigneten Werkzeugmaschienen.
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Grundmodell Ein Rotor von der Dicke r wird x mal (z.B. hier 12 mal)
so aufgeschnitten, daß sich in diesen Schnitten -Bezeichnung aschen-Scheiben frei
nach innen und außen bewegen können. Die Scheiben sind im wesentlichen rechteckig
mit geradem Abschluß oder parabolischer oder sonst geeigneter Kurvenform als Abschluß
zur Gehäusewand hin und haben die Länge y Sind die Scheiben ausgefahren, so ergeben
sich x Segmente, die jeweils in der Mitte.an der äußeren Rotorwand eine Zündkerze
habwn, um die Außenwand des Gehäuses nicht mit zusätzlicher Bohrung zu belasten;
aiese Anordnung erlei¢htert außerdem die Abdichtung
des Rotors gegen
das Gehäuse und vermindert die Beanspruchung der Dichtleisten.Siehe Anordnung in
Bild 1.
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Selbstverständlich ist auch eine Positionierung in K' (Z) sinnvoll.
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Der ganze Rotor mit den Scheiben ist um eine Mittelpunktachse frei
drehbar. Der Rotorkern ist die Motorwelle. Die EQhe des Rotors und der Scheiben
richtet sich nach der Größe des Motors. Oben und unten sind Scheiben und Rotor durch
ein Gehäuse begrenzt. Mit ausgefahrenen Scheiben gleicht das Modell bisher einem
Schaufelrad zwischen zwei Platten, in denen es sich frei drehen kann. (Abb. 1) Die
Begrenzung dieses Rotors bewirkt; nach außen ein zylindrisches Gehäuse mit dem Radius
p .Er hat keinen gemeinsamen Mittelpunkt mit diesem Gehäuse und ist exzentrisch
gelagert mit den Abstand der Mittelpunkte MI und M2 . Dreht sich nun der Rotor,
werden x Kammern ständig in ihrem Volumen verändert. (Abb. 2) Wird nun bei dieser
Drehbewegung ein explosives Gemisch in eine Kammer mit großem Volumen gefördert,
so ist bei Punkt Z die Kompression am größten. Hier kann vorzugsweise gezündet werden,
das Gemisch verbrennt, die freiwerdende Energie bewirkt einen Druckanstieg, der
über die Plächendifferenz der Schaufeln als Kraft an Rotor genutzt werden kann (Abb.
3) Dieser Vorgang wiederholt sich bei einer Rotordrehung x mal. Die Abgase können
den Motor an der Stelle diarch eine Öffnung verlassenX wo das Volumen einer Kammer
am größten -oder davor- ist.
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Der ueberdruck kann durch einen Turbinengenerator genutzt werden,
die gewonnene Energie wird gebraucht, um in eine andere of£nuPg
Arbeitsgas
zum Komprimieren in die Maschine einzuführen. Das Arbeitsgas wird dann bei weiterer
Drehung des Rotors bis Z komprimiert, unter Arbeitsgang kann sich wiederholen.
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Wie in Bild 4 dargestellt, kann bei einer SonderSorm des Gehäuses
auf einen Lader verzichtet werden Bei Pnnkt D können die terbratohten Gase ausgeschoben
werden Bei Punkt E kann durch eine entsprechende Volumenvergrößerung Gas neu angesaugt
werden.
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Dieser Motor hat den Vorteil, daß er leicht ist, mehrzylindrig lnd
bei Form gemäß Bild 2 auf herkömmlichen Verkzeugmaschinen leicht herzustellen ist
und wenig bewegliche Xeile besitzt.
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Schwierigkeiten könnten sich ergeben bei der Dichtung. Die Dichtkräfte
werdeh z.B. bei niedriger Drehzahl durch in den Taschen angebrachte Federn erzeugt;,
bei hohen Drehzahlen durch Fliehkraft.
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Die Schaufeln können in der herkömmlichen Weise mit Abschluß zur Gehäuseaußenwand
rechtwinklig ausgebildet sein. (Abb. 5a) Durch eine kreisförmige, parabolische oder
sonst geeignete Form (wie auch die rechtwinklige) kann erreicht werden, daß auch
die Schaufelaußenkanten sich selbsttätig verschleißbedingt nachsetzen, wie in Abb.
5b angedeutet.
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vie Dichtscheiben können am zylindrischen Außengehäuse durch magnetische
Kräfte entlastet werden. Gehäuse eventuell auch der Rotor) und die Scheiben sind
elektromagnetisch gegenpolig.
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In diesem Zusammenhang ist die Überlegung angebracht, ob die Scheiben
im rechten Winkel aus den Rotortaschen fahren sollten oder aber in einem geeigneten
Winkel der Drehbewegung entgegengeneigt oder zugeneigt werden sollten, so daß möglicherweise
eine gleichstarke Druckbelastung durch die Scheiben auf die Außenwand und den Tascheneingang
entsteht. (Abb. 6) Als Scheibenmaterial können übliche Kolbenmaterialien verwendet
werden, die mit einer geeigneten Isolierung wie Phenolharz beschichtet sei könnten,
sofern die Betriebsbedingungen wie z.B. hohe Beistungsausbeute dies notwendig machen.
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Diese Motorform eignet sich für zwei gegenläufige Gehäuse gemäß Bild
7, so daß Hubraum und Kompression jeweils optimal aufeinander abgestimmt werden
können. Das bedeutet gegenüber den bisher üblichen Hubkolbenmotoren einen großen
technischen Fortschritt, da auch bei Drosselleistung dem Verbrennungsgas eine optimale
Kompression angeboten werden kann.
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Eine Verschiebung von M1 und M2 bewirkt in diesem Fall im wesentlichen
eine Veränderung der Kompression; eine Verschiebung von M2 Zu M3 bewirkt eine Veränderung
des Hubraum.
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Sofern diese Regelmöglichkeit ausreichend ist, wird sich in vielen
Fällen ein Wechselgetriebe wie z.B. bei PKW erübrigen (Abb. 7+8) Sofern der Mittelpunkt
M3 des unteren Gehäuses mit dem Mittelpunkt M2 zusammenfällt, entsteht ein Motor
gemäß Bild 2. Die sich ergebenden Ubergänge der Gehäuse A und B können durch die
ohnehin variabel gelagerten Schaufeln gut aufgefangen werden.
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Ein weitere Vorteil ist die mögliche Änderung der Laufrichtung, die
dadurch möglich wird, daß der Motor spiegelbildlich aufebaut ist.
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Die Abgase sollen einer Nachverbrennung unterzogen werden. Dazu eignet
sich ein zylindrisches Gehäuse mit Rotor und Scheiben im Zusammenspiel wie der eben
beschriebene Motor. Dieser zweite, vielleicht etwas flachere Motor hat die Aufgabe,
quasi als Pumpe für die Abgase des eigentlichen Motors zu arbeiten. Er läuft um
den selben Mittelpunkt wie der Rotor (wie zwei Uhrzeigex). Durch eine Öffnung etwa
im Naximumbereich des 1. Motors können die Abgase in eine Kammer vor/in dem Maximum
des darunter liegenden Motors abfließen und/oder abgepumpt werden. Diese Abgase
werden durch die Drehbewegung kompn'miert. und gelangen zur Nachverbrennung, die
in der üblichen Weise eingeleitet wird. Dieses zweite Aggregat könnte möglicherweise
Hilfsaggregate versorgen.
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(Abb. 9) Eine Sonderform stellt Abb. 10 dar. Das innere Wellenrad
(w) dessen Achse auch die Motorachse ist, nimmt bei seiner Drehbewegung den äußeren
Wellenzahnring mit (q), der -exsentrisch zur Mittelachse~ um M2 läuft. Auch hier
wird -wie in Bild 2- die stärkste Kompression im Bereich Z erreicht.
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Abwandlungen sind denkbar: der äußere Wellenzahnring ist festgesetzt,
das innere Wllenzahnrad läuft um ein Zahnradgetriebe.
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Diese o.a. gleitende Trochoid-Verzahnung hat besondere Vorteile: sie
ist bei Ölpumpen bewährt, hat nur zwei bewegliche Teile, jeder Zahn des inneren
Wellenzahnrades ist jederzeit mit dem Wellen zahnring in Berührung, es gibt kaum
Abnutzung, wesentlich vermintrte Dichtungsprobleme.