DE2420296A1 - Supercharged rotary piston engine - with continuous ignition, power stroke lasting through 300o, and some turbine-like characteristics - Google Patents

Supercharged rotary piston engine - with continuous ignition, power stroke lasting through 300o, and some turbine-like characteristics

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DE2420296A1
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August Dipl Ing Dr Ing Monath
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WALTER KRAUS ELEKTROTECHN FABR
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WALTER KRAUS ELEKTROTECHN FABR
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/14Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F01C1/20Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms

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Abstract

Supercharged rotary engine comprises several rotor housings each having a rotor and valve which counter rotate with equal angular velocity and which both have interengaging U-shaped cross-sectional profiles at their edges. A centring sealing ring is shaped to match the outer cross-section of the rotor. Torque remains constant through 300 deg. giving the engine a turbine-like characteristics. Any fuel may be used. The diagram also shows cooling water channel, rotary slide, and piston acting as drive shaft.

Description

Kreiskammer-Lader-Motor mit Turbinencharakteristik Kreiskolbenmotoren sind bekannt. Neben allen Vorteilen weisen sie jedoch Nachteile auf. Neben konstruktiven und fertigungstechnischen Schwierigkeiten kommt hinzu, daß das erreichbare Drehmoment wegen der begrenzten Exzentrizität des Läufers relativ klein ist nnd,daß das Drehmoment wegen des veränderlichen Hebelarms bei einem angenommenen mittleren Gasdruck während des Arbeitstaktes von Null bis Maximum bis Null variiert. Circular chamber supercharger engine with turbine characteristic rotary piston engines are known. In addition to all the advantages, however, they have disadvantages. In addition to constructive and manufacturing difficulties are added that the achievable torque because of the limited eccentricity of the rotor is relatively small and that the torque because of the variable lever arm at an assumed mean gas pressure during of the work cycle varies from zero to maximum to zero.

Auch ist der Drehwinkel des Arbeitstaktes bezogen auf die volle Umdrehung der Arbeitswelle nur etwa 1/4.The angle of rotation of the work cycle is also based on the full revolution the output shaft only about 1/4.

Der hier vorliegende "Lader-Motor" hat diese Nachteile nicht ohne daß dabei andere Erschwernisse in Kauf genommen werden müßten.The present "supercharger motor" does not have these disadvantages without that other difficulties would have to be accepted.

Beschreibung: Aus den Skizzen bzw. Zeichnungen: 111 Systematik 112 Radialschnitt III3Axialschnitt und Draufsicht (Einblasseite) sind Arbeitsweise und die Funktionsteile des Arbeitsaggregates zu ersehen.Description: From the sketches or drawings: 111 system 112 Radial section III3 Axial section and top view (inlet side) are working method and the functional parts of the working unit can be seen.

Grundsätzlich besteht die Arbeitsmaschine,aus zwei Aggregaten: A) Dem Verdichter, mit dem Druckspeicher.The machine basically consists of two units: A) The compressor, with the pressure accumulator.

Der Verdichter kann beliebiger Ausführung sein. Bevorzugt wird ein Ellipsenringverdichter mit stufenloser Regelung. The compressor can be of any design. One is preferred Elliptical ring compressor with stepless control.

Arbeitsdruck r" lo atü. Working pressure r "lo atü.

B) Dem Arbeitsteil (Kreiskammerschalen). B) The working part (circular chamber shells).

Der Motor besteht aus folgenden funktionsbedingten Teilen je Schale: Ol Gehäusering mit Kühlwassernut Kammerkopf Kammerschleuse Drehschiebr Zentrier-u. Dichtring ' O6 Radläufer mit zu Steg-(Zahn) Kolben. The motor consists of the following functional parts per shell: Oil housing ring with cooling water groove Chamber head Chamber lock Rotary slide centering u. Sealing ring 'O6 wheel rotor with to web (tooth) piston.

Die Arbeitsweise istleicht überschaubar und in der Skizze II dargestellt. The working method is easy to understand and shown in sketch II.

Die Kreiskammer wird zwischen der Kammerschleuse O und dem Stegkolben o gebildet. The circular chamber is between the chamber lock O and the piston o educated.

Beträgt die Drehzahl der Arbeitswelle (Stegkolben)n, dann dreht sich die Kammerschleuse ebenfalls mit n, jedoch in entgegengesetztem Drehsinn. (Zahnradkopplung). If the speed of the working shaft (spider piston) is n, then it rotates the chamber lock also with n, but in the opposite direction of rotation. (Gear coupling).

Der Drehschieber 04 bewegt sich mit n 2 In der Stellung a wird über das Drehventil verdichtete Luft und - mit gesteuerter Verzögerungs-Brennstoff eingeblasen bzw. eingespritzt. Das Luft-Brennstoffverhältnis wird so gewählt, daß ein fettes - und williges - Gemisch entsteht.The rotary valve 04 moves with n 2 in the position a is over the rotary valve compressed air and - injected with controlled delay fuel or injected. The air-fuel ratio is chosen so that a rich - and willing - mixture arises.

In der Stellung b erfolgt die Zündung.Ignition takes place in position b.

Hier ist zu bemerken, daß der Zündmoment anchtallein durch die Stellung des Stegkolbens erfolgen kann (Glühkerze-Dauerzündung). In einer bestimmten Winkelstellung gegenüber dem Zündpunkt - bei bereits vermindertem Gasdruck im Brennraum - wird durch eine Bohrung im Gehäusering Luft eingeblasen, wobei durch die Stegkolbenstellung einmal Luft in den Brennraum und dann in den Ausstoß gelangt (Schichtladung - Nachverbrennung).It should be noted here that the ignition moment is determined by the position alone of the piston rod can take place (glow plug continuous ignition). In a certain angular position compared to the ignition point - when the gas pressure in the combustion chamber is already reduced Air is blown in through a hole in the housing ring, whereby through the piston position once air enters the combustion chamber and then enters the exhaust (stratified charge - post-combustion).

In der Stellung d erfolgt das Ausschleppen der Gase.In position d, the gases are dragged out.

Man kann hier von einem Eintaktmotor sprechen.One can speak of a single-stroke engine here.

Der Arbeitswinkel beträgt etwa 3ovo0.The working angle is about 3ovo0.

Das Arbeitsvolumen (Hubvolumen) pro Schale bestimmt sich somit zu: V = 5 L3oo031t.d . Fk 6 wobei d =Durchmesser des Radläufers Fk=Fläche des Stegkolbens ist.The working volume (stroke volume) per shell is thus determined as: V = 5 L3oo031t.d. Fk 6 where d = diameter of the wheel rotor Fk = area of the piston rod is.

Das Drehmoment ist: Md = F . pmi . d = const.The torque is: Md = F. pmi. d = const.

k 2 Wie aus den Zeichnungen II und 113 hervorgeht, ist jede Schale ein gleiches Bauelement für sich. Die einzelnen Schalen sind mittels des Zentrierrinqes Q5 miteinander kuppelbar. Die Radläufer zu sitzen - axial nicht fixiert -auf einer gemeinsamen Welle. k 2 As can be seen from drawings II and 113, each shell is an identical component in itself. The individual shells are by means of the centering ring Q5 can be coupled together. The wheel runners sit - not axially fixed - on one common shaft.

Durch die Ausbildung der Radläufer und der Zentrierringe werden Kantenabdichtungen vermieden.Edge seals are created by the design of the wheel runners and the centering rings avoided.

Der Motor kann 3, 6; 9, 12 schalig ausgeführt werden.The motor can be 3, 6; 9, 12 are made of shells.

Für die Aufstellung einer Leistnngstypenreihe genügt es, eine einzige Schalentype herzustellen und aus dieser durch Montage die Leistungsreihe zu bestimmen (Baukastensystem).To list a series of services, it is sufficient to have a single one Manufacture tray type and from this to determine the performance range by assembly (Modular system).

Die Kühlung des Gehäuses kann durch Wasser erfolgen.The housing can be cooled by water.

(Kühlnut la). Dabei ist zu beachten, daß auch bei Einfrieren des Kühlwassers, in der vorliegenden Ausführung, eine Schädigung des Motors nicht eintreten kann.(Cooling groove la). It should be noted that even if the cooling water freezes, In the present version, the engine cannot be damaged.

Kühlung und Schmierung des Läufers erfolgt durch öl.The rotor is cooled and lubricated by oil.

Die Kammerschleuse O dreht sich in entgegengesetztem Sinn mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie der Radläufer jedoch mit verschiedener Umfangsgeschwindigkeit (Schlupf).The chamber lock O rotates in the opposite direction with the same angular speed as the wheel runner but with different peripheral speed (Slip).

Beide Bewegungsrichtungen sind gegen die Stoffkraft gerichtet.Both directions of movement are directed against the force of the material.

(günstige Dichtungsverhältnisse).(favorable sealing conditions).

In keinem Moment des Arbeitsablaufes entsteht ein Saugzustand (Vakuum).At no moment in the work process does a suction state (vacuum) arise.

Es kann daher die verdichtete Luft über einen Wärmeaustauscher (Abgasverwetung) aufgeheizt werden.The compressed air can therefore be passed through a heat exchanger (exhaust gas utilization) be heated.

Turbinencharakter: Der Motor arbeitet mit einer Massenunwucht von Null, da keinerlei oszillierende Massen in Bewegung sind.Turbine character: The engine works with a mass unbalance of Zero, as there are no oscillating masses in motion.

Je Umdrehung der Abtriebswelle und je Schale erfolgt ein Abeitstakt, der sich über einen Drehwinkel von v 300 erstreckt.One work cycle takes place per revolution of the output shaft and per shell, which extends over an angle of rotation of v 300.

Die Zündung des Brenngemisches kann kontinuierlich (z b. Glühkerze) erfolgen.The combustion mixture can be ignited continuously (e.g. glow plug) take place.

Die verdichtete Luft kann wie bei der Turbine im Wärmeaustauscher (Abgasverwertung) erhitzt werden (keine Saugleitung).As with the turbine, the compressed air can be in the heat exchanger (Exhaust gas recycling) are heated (no suction line).

Der Motor hat - wie die Turbine - keinen Totpunkt, die Verbrennung erfolgt immer im Sinne der Drehrichtung des Stegkolbens (Läuferrad).The engine - like the turbine - has no dead center, the combustion always takes place in the sense of the direction of rotation of the piston (impeller).

Die Verwendung von klopffreien Brennstoffen ist nicht erforderlich.The use of knock-free fuels is not required.

Der Motor kann mit jedem Brennstoff z.B. auch Dieselöl betrieben werden, auch eignet er sich als Dampfmotor mit geschlossenem Kreislauf.The engine can be operated with any fuel, e.g. diesel oil, it is also suitable as a steam engine with a closed circuit.

Claims (1)

Ansprüche:Expectations: "Kreiskammer-Lader-Motor mit Turbinencharakter" dadurch gekennzeichnet, daß auf den gewünschten Kompressions- bzw. Fülldruck vorverdichtete Luft über ein Drehventil in den Arbeitsraum (Kreiskammer) eingblasen wird, diese verdichtete Luft über einen Wärmeaustauscher (Abgasverwertung) auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden kann, daß die Brennstoffeinspritzung zu einem optimalen Zeitpunkt in den Einblasstrom der Luft erfolgt, das Brennstoffgemisch in der Einspritzphase fett (zündwillig) ist und nach einem bestimmten Drehwinkel Zusatzluft in den Arbeitsraum (Kreiskammer) gelangt, die Zündung (Glühkerze) kontinuierlich erfolgt, Zündzeitpunkt und Zusatzlufteinblasung allein von der Stellung des Stegkolbens erfolgen kann, bezogen auf eine Umdrehung der Abtriebswelle, je Umdrehung der Kreiskammer ein Arbeitstakt erfolgt, dieser Arbeitstakt einen Drehwinkel von etwa 300 Winkelgraden umfaßt."Circular chamber supercharger engine with turbine character" characterized in that that to the desired compression or filling pressure pre-compressed air via a Rotary valve is blown into the working space (circular chamber), this compressed air Heated to the desired temperature via a heat exchanger (exhaust gas recycling) can be that the fuel injection at an optimal time in the The air is blown in and the fuel mixture is rich in the injection phase (ignitable) and after a certain angle of rotation additional air into the work area (Circular chamber), the ignition (glow plug) takes place continuously, ignition timing and additional air can be injected solely from the position of the piston rod, based on one revolution of the output shaft, one working cycle per revolution of the circular chamber takes place, this work cycle includes an angle of rotation of about 300 degrees. "Kreiskammer-Lader-Motor" dadurch gekennzeichnet, daß der Motor aus einer Mehrzahl (theoretisch unbegrenzt) von Schalen besteht, wobei jede Schale für sich ein einheitrliches Bauelement darstellt, bei einer Standardausführung der Schale die Leistungstypen allein durch die Zahl der Schalen bestimmt werden können, die einzelne Schale aus einem Gehäusering, dem Kammerkopf, der Kammerschleuse, dem Drehschieber, dem Zentrier-Dichtring und dem Läufer besteht, der Läufer als Einzahn- (Stegkolben) Radläufer ausgebildet ist, der Läuferkranz (Innenprofil) U-förmigen Querschnitt hat, die Kammerschleuse, die in das Läuferprofil eintaucht ebenfalls U-förmigen Querschnitt hat und als "Einlückenrad" ausgebildet ist, Läufer und Kammerschleuse sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit in entgegengesetztem Sinn bewegen, der entstehende Schlupf (verschiedene Umfangsgeschwindigkeit) bei der Ausgestaltung der Lücke konstruktiv berücksichtig wird, durch die Ausbildung des Zentrier-Dichtringes (Kreisbogen) und des daran angepaßten Läuferaußenquerschnittes, eine wesentliche Vereinfachung des Dichtungsproblems ereicht wird, der Drehmomentenverlauf - bei angen. mittleren Druck -über 300 Grad konstant bleibt und daß damit - in mehrschaliger Ausführung Turbinencharakter erreicht wird, Brennstoffe beliebiger Art verwendet werden können (Abgasgifte) und daß die Abgase nicht ausgeschoben, sondern ausgeschleppt werden (Schalldämpfung)."Circular chamber loader engine" characterized in that the engine is off consists of a plurality (theoretically unlimited) of shells, each shell for represents a uniform component in a standard version of the shell the performance types can be determined solely by the number of shells that single shell made of a housing ring, the chamber head, the chamber lock, the rotary valve, the centering sealing ring and the runner, the runner as a single-tooth (bar piston) Wheel rotor is formed, the rotor ring (inner profile) U-shaped cross-section has, the chamber lock that dips into the runner profile is also U-shaped Has cross-section and is designed as a "Einlückenrad", rotor and chamber lock move in opposite directions at the same angular velocity, the emerging Slip (different peripheral speed) in the design of the gap constructively is taken into account by the design of the centering sealing ring (circular arc) and of the outer cross-section of the rotor adapted to it, a significant simplification of the Sealing problem is reached, the torque curve - at approx. Medium pressure - Remains constant over 300 degrees and that - in the multi-shell design, turbine character is achieved, fuels of any kind can be used (exhaust gases) and that the exhaust gases are not pushed out, but dragged out (soundproofing).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2945496A1 (en) * 1979-11-10 1981-05-21 Erich 6602 Dudweiler Rietz Rotary internal combustion engine - has piston in annular cylinder with oscillatory motion superimposed on steady circular movement
DE3500490A1 (en) * 1985-01-09 1986-07-10 Claus 4300 Essen Radebold Circular-tube internal combustion engine
DE29513194U1 (en) * 1995-08-17 1995-11-23 Heidenescher, Ferdinand, 49143 Bissendorf Rotary piston internal combustion engine
DE102005038302A1 (en) * 2005-08-11 2007-02-15 Garri Dr. Alexandrow Automotive rotary piston engine has rotating cylinder with rising and falling convex surfaces and chamber slide separators

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