DE2536739A1 - Motorturbine - Google Patents

Description

• Motorturbine.
• Die Motorturbine vereinigt die Vorteile von Verbrennungsmotoren und Gasturbinen und vermeidet beider Nachteile.
• Das überrasched große Anfangsinteresse am Wankel verriet,wie man die Entwicklumg unserer Kraftmaschinen sieht,bis die Rückschläge mit den 3 eckigen olben,mit dem Berquetschen der Flamme im Brennraum und der Schwierigkeit,durch den nichtschmierbaren Brennraum,die Kolbendichtung unbeschädigt zu ziehen,auftraten.
• Bei ihm gab es keine oszilierenden kolben, sondern kontinuierlich drehende.ie Abgase wurden aus dem Brennraum restlos hinausgequetseht,sodaß der Motor zu 100% Frischfüllung saugen konnte.Der Wandel aus Kolbenkraft in Drehmoment wer günstig,weil der Kurbeltrieb fortfiel.
• Diese Vorteile hat der Anmeldegegenstand ebenfalls,jedoch im Gegensatz zum Wankel bei Benützung bewährter motorischer Bauteile,wie runder Zylinder,runder Kolben mit normalen Dichtungen.Zylinder und Kolben oscilieren nicht,sondern drehen wie alle anderen Bauteilekontinuierlich.
• Auch hier ist wegen Fortfalls des Kurbeltriebes der Wandel aus Kolbendruck in Drehmoment günstig und auch hier findet eine volle Entleerung von Zylinder und 3rennraum statt,jedoch im Gegensatz zu wankel mit einem idealen Brennraum,der vom Kolbendurchlauf unberührt bleibt.Hinzukommt,daß diese/ Mot-turb die heut angestrebte und geförderte 2 Schicht ladung vom Prinzip her bereits hat.
• Außerdem kommt hinzu,daß der 2 Taktmotor,der leider voreilig vom Markt verschwand,mit Vorteilen wiederbelebt,den 4 Takt ausstechen würde.Die Geruchbelästigung der Abgase vom 2 Takt hatte ihre Ursache in der Umkehrspülung,wobei sich die Frischfüllung in erheblichen Mengen mit den heißen Abgasen mischte,von denen angeschmort aber nicht vcerbrannt,ins Freie traten.Außerdem war die Kurbelkasten-Spül-und Ladepumpe schuld, derendwegen der Kurbeltrieb nicht im Ölkreislauf geschmiert werden konnte,s.ondern durch die Zutat von Schmieröl zum Brennstoff.teshalb nahen die Geruchbelästigung und der Schmierölverbrauch besonders zu.
• JTijVorteile des 2 Taktes sind:Bei jeder Umdrehung erfolgt 1 Zündung.
• Er hat niederen Brennstoffverbrauch,ist bedeutend langlebiger als der vielteilige D Takt.Er ist billiger beim Bau und einfacher in der Instand haltung etc.Alle Großmotoren laufen im 2 Takt,sodaß der jetzige Zustand als arge Verarmung in der jetzigen Entwicklung von Brennkraftmaschinen anzusehen ist.Man vergesse nicht,daß nach Kriegsende das Vielfache von 2 Taktmotoren gegenüber dem 4 Takt noch betriebsfähig waren.
• Die Abgase beim 2 Takt können sogar besser sein als die vom $ Takt.# Die Gasturbine hat einen fast doppelt so großen Brennstoffberbrauch wie der Motor und ist bei der Leistungsabgabe abhängig vom äußeren atmosphärischen Druck.
• In der Motorturbine (MT) geht die Aufbereitung zur Verbrennung,deren Ablauf und Umsatz in Leistung in einem normalen Motorzylinder,mit bewährten Brennraum und runden normalen wolben,die alle zusammen kontinuierlich rotieren,vorsich.Die MT ist daher verbrennungsseitig ebenso wirtschaftlich wie ein Verbrennungsmotor und ist im Gegensatz zur Gast turbine vom äußeren atm.Luf/druck weitgehend unabhängig.Die MT mit ihren kontinuierlich drehenden runden Kolben hat nicht die Leistungsverluste eines Motors mit oscilierenden Kolben.Als vor ca 50 Jahren der Übergang von guße@sernen kolben in solche aus Leichtmetall erfolgte,gewannen die biotoren plötzlich ca 15,v an Leistung.An einem Rotor mit @=3000U/Min mu. der Kolben je Minute ooo mal angehalten und In der Gegenrichtung neu beschleunigt werden.Die Verringerung der Kolbengewichte ist an der Grenze angelangt.Die Beschleunigungskräfte in der Totlage sind bereits höher als die Zünddrücke.Der totale Ersatz von oscilierenden Kolben durch kontinuierlich drehende läßt einen Leistungsgewinn erwarten,wie es der Wankel gezeigt hat.
• Weil der Kurbeltrieb bei der MT fehlt,wird der Wandel aus Kolbenkraft in Drehmoment nicht verzerrt.Beim Kurbeltrieb sind die @ebelarme für die Drehmomentbildung bei den hohen VerbrennunOsdrücken leider klein, um bei den niederen Verbrennungsdrücken groß zu sein.sei der MT ist es wie beim Wankel umgekehrt also günstiger.
• Die MT öhnelt oberflächlich einem Sternmotor,ist aber keiner.Der Sternmotor hat einen Kurbeltrieb also auch einen Kreuzkopfdruck.Bei ihm dreht bei festgehaltenem Zylinder die Kurbelwelle mittelst Kurbeltrieb.Wird durch die Kurbelwelle festgehalten,drehen die Zylinder/den Kreuzkopfdruck.
• Im Gegensatz dazu müssen bei der MT sov:ohl die Kurbelwelle und mit der halben Drehzahl auch die Zylinder drehen.Zwischen beiden liegt eine Zahnraduntersetzung.Auf die Zylinder wirkt wegen fehlenden Kreuzkopfdruckes also kein Drehmoment,sodaß ihre Lagerung auf der Achse A die reaktion für die Drehmomentabgabe der Kurbelwelle ist.
• Meine Offenlegungsschrift 2143764 zeigt in Abb 1 die Bewegungen von Zylinder,Kurbelwelle und Kolben zueinander,Die Zylinder drehen kontinuierlich im Kreis Lz um die Achse A.Im abstand von 1/4 Hub dreht die Kurbelwelle mit einer Kröpfung von 1/4 Hub um die Achse C.Um die Kurbelzapfen bzw Exzenter drehen 2 Kolben gegenüber starr miteinander verbinden.Bei der Drehbewegung von Zylinder,Kurbelwelle und kolben zueinander lc?ufen die Kolben um einen ideellen Mittelpunkt B in einer fast genauen Kreisbahn Lk fast genau kontinuierlich ohne Totpunkte und ohne Verzögerungs und Beschleunigungskräfte.Dort wo sich die Kreise berühren (Lz und Lk),steht ein Kolben vor dem Zylinderdeckel und der andere um den vollen Eub vom Deckel entfernt.
• Bei meiner Arbeit stie@ ich auf das a@te Patent Nr.4329@ vom Jahre 1@@ (Kieweger)und mehrere Nacherfindungen,die alle ähnlich Bauelemente nehmen.Dabei fiel es jedoch keinem ein,daß auf diesem Wege auch bei norma# len Kolben,die Verzögerungs- und Beschleunigungskräfte und die Kreuzkopf drücke zu beseitigen sind.
• Drehende Zylinder schrecken von vornherein jeden Motorkonstrukteur ab.
• Ich äberwand diese Abneigung und konstruierte einen solchen Motor durch.
• Dabei stellte es sich heraus,daß jede Abneigung unberechtigt war und sich ein neuer @eg für die Verbrennungsmotorentwicklung öffnete,der ein Zwischending zwischen Motor und Turbine mit bewährten motorischen Bauelementen brachte.Eine Scheibe dieser MT mit 4 Zylindern im Stern bei 330 @m größtem #,Breite und Länge über die Wellenstummel beiderseits, leistet mindestens 56 Ps im Ottoverfahren.Es ließen sich 2 Scheihen hintereinander setzen,wie auch jede Scheibe noch kleiner und größer gebaut werden könnte.
• Zur Eignung im Dieselverfahren,das ich für sehr möglich# halte,arbeite ich noch.
• Bei der Durcharbeitung kam zur @berraschung heraus,daß bei dieser Maschine in idealer Weise das 2 Taktverfahren anzuwenden ist.
• Bei der Rotation wirken Fliehkräfte auch auf die Zylinderfüllung.Es lassen sich so die verbrannten Gase aus Zylinder und Brennraum hinausschleudern,wirkungsvoller als durch jeden Auslaßhub oder Spülpumpe.Die Möglichkeit hierzu bietet ein gesteuertes Abschlußorgan 15 in Zalinderdeckelmitte14.Mit der gleichen Fliehkraft folgt im Sog der Abgase,nachgeholfen von der Ladepumpe4,ohne Mischung miteinander,die Frischfüllung Abgase und Frischfüllung fließen im Gleichstrom.Die Frischladung tritt durch die fenster t3 um den ganzen Umfang des Zylinders 7 verteilt ein.
• Die hohen Temperaturdifferenzen zwisch Abgas und Frischfüllung verhindern eine Mischung,wenn nicht ein Energieaufwand wie bei der Umkehrspülung eine Mischung erzwingt.
• Die zentrale Lage des Auslaßorgans 15,17 im Zylinderdeckel und die Fen# ster 13 unten im Zylinder schaffen erst die Voraussetzung für# eine einwandfreie Entleerung und Neufüllung.Durch das Auslaßorgan 15,17 ent-@eicht zuerst der Kern der Zylinderfüllung dann die Schicht am Zylinderumfang,nachdem sie zuerst zur Zylinderachse geflossen ist.Daher darf die Neufüllung nicht in den Kern blasen, sondern muß für eine Schichtbildung über dem Kolbenboden sorgen.
• Bier findet eine restlose Entleerung von Abgasen im Brennraum statt,was bekanntlich bei keinem normalen 4 Taktmotor möglich# ist.Dort müssen vo: Beginn Saugen erst die Restgase im Brennraum auf Unterdruck expandieren, bevor ein Saugen wirksam werden kann.Dabei gehen ca 18% des theoret.
• Saugvolumen,bei hoher Drehzahl nDch mehr,verloren,was sich auf Leistung Brennstoffverbrauch und Emissionen auswirkt.
• Durch Fliehkräfte lassen sich auch die heut wieder angestrebte und geförderte Schichtladung in einfachster Form verwirklichen.Die Brennstofftröpfchen im Gemisch sind schwerer als Luft,Durch die Fliehkraft muß sich ganz außen im Brennraum ein fetteres Gemisch befinden,als über dem Kolben.Folgerichtig muß dann auch ganz außen im Brennraum die Zündkerze sitzen.Das Gemisch ganz außen muß gerade noch zündwillig sein.Mit der Initialzündung aus dem fetteren Gemisch läßt sich dann das magere,mit der Kerze nicht zündbare,voll verbrennen.Bei der geförderten Schicht- ladung/wird der Brennraum unterteilt,wodurch eine Entleerung des Brennraumes vor dem Saugen mit Nachteil noch mehr erschwert wird.Außerem fällt/@erlei Brennstoffdosierung fort,die sehr empfindlich ist und damit,wie schon früher immer, der schwache Punkt bei einer Schichtladung bleiben wird.
• Auf der Kurbelwelle 6 sitzt außerhalb des Gehäuses die Ladepumpe 4,die schon beim Anlassen und über den ganzen Drehzahlbereich mit möglichst gleichem Lieferungsgrad fördern muß.Dazu eignet sich keine Pumpe mit Schleuderwirkung,sondern nur mit Verdrängerwirkung,(die getrennt angemeldet wir; Bei 5 kann der Vergaser sitzen.Die Ladeluft zieht über einen stehenden Rundschieber 26,welcher die Ladung immer nur dem Zylinder allein zuteilt,der gerade Ausp@ff hatte.
• Ein einfaches Auslaßorgan im Zylinderdeckel 14 ist ein kontinuierlich drehender Kugelschieber 15.Offenlegungsschrift 2340863.Beim MT wird,der Brennraum nicht mitgesteuert,sondern allein der Auslaß. @ ihm lassen sich alle Öffnungen durch# kreisrunde Ringe dichten.(16)Der Kugelschieber ist beiderseits gelargert,sodaß er nicht reiben kann.Mit seinem zentralen Durchlaß 17 verhindert er einen Wärmestau.Die Abgasstutzen 18 haben eine Schaufelform und lassen den stehenden spiralförmigen Rinkanal 19 als Exhaustor für die Abgase wirken,aus dem die Abgase bei 20 abgeleitet werden.Die Kugelschieber,für jeden Zylinder einen,werden durch Zahnriemen 22 getrieben und diese von einem feststehenden Rad 21.
• Die MT rotiert in einem feststehenden,dichten,geräuschgedämpften Gehäuse 1,2a,2b,3. Der Teil t ruht im Fahrzeug oder auf einem Fundament.In den Seitenschildern 2a,2b sitzen die Lager 9# für die rotierenden Zylinder und die @ager io für die Kurbelwelle 6.Die Verschlußkappe 3 dichtet den Maschinenraum oben ab Das starr miteinander verbundene Kolbenpaar 12 hat in der Mitte das Kurbel-bzw.Exzenterlager 11.Aus Montagegründen sitzen die Kolben 12 angeschraubt an der verbindenden Kolbenstange(hier nicht gezeichnet).
• Ein Zylinderstern muß aus mindesten 2 Zylindern bestehen.Hier 4 Zylinder gezeichnet.
• Die rotierenden Zylinder haben so festellte Kühlrippen,die den Zylinder block wie das Schaufelrad eines Kühlgebläses wirken lassen.Es saugt ze@ tral und leitet die Luft zentrifugal an den Zylindern nach außen,wo sie abgeführt wird.Die Kühlung läßt sich verstärken,wenn Wasser auf die Kühlrippen gespritzt wird,das im Kreislauf gekühlt und neu eingespritzt wird.
• In der MT gibt es keine unter Druck aufeinander gleitenden Flächen, mit Ausnahme aller Dichtringe einschl.Kolbenringen,die aus Material mit uten Laufeigenschaften bestehen mässen,Die Kolben sind so eingel stellt,daß sie mit Ölfeimabstand an der Zylinderlauffläche gleiten.
• Alle Wälzlager können wie in Getrieben mit Schmieröldunst geschmiert werden.Kein Wälzager darf im toten Winkel sitzen.Alle müssen Durchzug haben.Die @eibwärme muß der Block an die Kühlrippen weiterleiten.
• Der Schmier@ldunst muß periodich ersetzt werden.Die Kugelaschieber verlangen eine haftende Schmieriuasse,die dichten hilft.Ob der Eurbelkasten entlüftetwerden muß,wird die Praxis zeigen.
• Zum lintrieb der Hilfsaggregate einschl.Anlasser sind das Schraubenradpaar 23 und einer der beiden Kurbelwellenstummel 6 Vorgesehen.
• Ein Schwungrad ist nicht vorhanden.Der Zündverteiler,eine Kombination zwischen Daumen am feststehenden Gehause in abgedichteter Lage und drehenden Kontakten hat viele Vorbilder.
• In der beiliegenden Zeichnung sind nur die drehenden teile schraffiert.

Claims (1)

1. Schutzansprüche

   1. Motorturbine(MT) gekennzeichnet dadurch,daß die Aufbereitung zur Verbrennung,derer Ablauf und Umsatz in Leitung,auf dem rotierenden Teil der Maschine vereinigt,also bei kleinstam Wärmeverlust,vorsichgeht.

   2.)MT nach Anspruch 1 gekennzeichnet,daß die oben genannten Vorgänge in motorisch bewährten Bauelementen, die runden Zylindern(7),mit runden Kolben(12)und Dichtungen,Motorbrennraum,Zylinderdeckel(14) und Kurbelwelle(6)etc.vorsichgehen.

   3.)MT dadurch gekennzeichnet,daß in ihr alle Teile gleichmäßig rotierende und keine oscillierende Bewegungen vollführen und es dabei keine Totpunkte gibt.

   4.)MT dadurch gekennzeichnet,daß die Zahnradübertragung(8) mit bekann-Mitteln ten/einstellbar und fixierband ist,damit die Kolben(12) in dem gewünsch-Abstand ten,von der Zylinderlauffläche laufen,der aber eine Wärmeübertragung vom Kolben an die Zylinderwand von (7) nicht ausschließt.

   5.)MT gekennzeichnet durch ein Abschlußorgan(15) in Zylinder@eckelmitte,damit durch diese L@ge die Zylinder gleichmäßig ohne Mischung mit ddr Frischfüllung entleert werden.

   6.)MT dadurch gekennzeichnet,daß die Ladefenster(13) eine solche Schrägstellung haben,damit die Frischfüllung an der Zylinderwand kreisend eine Schicht über dem Kolbenboden aufbauen kann,welche die Abga@e vorsich herschiebend,Zylinder und Brennraum schall entleert.

   7.)MT gekennzeichnet durch einen feststehenden Steuerschieber(26), welcher die von der tadepumpe zufließenden Frischfüllung immer nur dem Zylinder allein zuteilt,der gerade Auspuff hat.

   8.)MT gekennzeichnet durch die Ladepumpe an der Außenseite des feststehenden Schildes(2a)mit dem kürzesten Weg für die Frischfüllung über d@n Steuerschieber(26) zu den Fenstern(13).

   9.)MT gekennreichnet durch die Zündkerzenlage im Brennraum auf dem größten Radialabstend von der Achse A,weil dort bei der angestrebten 2 Schichtladung wegen der Fliehkraft das fettere Gemisch zu finden ist.

   10.)Schaffung einer Schichtladung bei Brennkraftkraftmaschinen gekennzeichnet daduroh,daß ein schwaches Gemisch erzeugt wird,welches beim Verdichten durch Fliehkraft oder Turbulenz in ein fettes und ein mager es getrennt wird.Das fette durch Kerze gezündet,gibt die Initialzündung für das magere,wobei nach der alten Schußkanalzündung dem länglichen Brennraum der Vorzug gegenüber dem flachen zu geben ist, 11.)MT gekennzeichnet durch Auslaßstutzen(18),die eine Schaufelform haben und mit den Stutzen der anderen Zylinder das Schaufelrad eines Exhaustors bilden, welcher die Abgase absaugt, 12.)MT gekennzeichnet durch spiralförmiges Gehäuse(19),das zur Achse hin offen ist und das die Abgase aufnimmt.Mittelst der Schaufeln Schaufeln(18) werden sie in eine solche Rotation versetzt,daß sie wegen der Fliehkraft ionen an der Außenwand des Gehäuses(19)rotieren,dabei auch Warmluft vom Kühlgebläse mitnehmen und alles bei (20)hinausdrücker 13.)Schaufelform(18) nach Anspruch 12 gekennzeichnet durch einon 301-chenDrell der Schaufeln,daß er auch erwärmte Kühlluft mit absaugen kann.

   14.)MT gekennreichnet durch den rotierenden Zylinderblpck mit Kühlrippen,die zusammen das Kühlluftgebläse darstellen. gekennzeichnet 15.)MT nach Anspruch 14/durch eine solche Form der Kühlrippen an den Zylindern(7),daß sie die kalte AußenluSt in Achsnähe(A) ansaugen,welche dann die übrigen Kühlrippen umspült und dann 6anz außen in der Um hüllung 1,2a,2b,3 die erwärmte Luft ins Freie stoßen.

   16.)MT gekennzeichnet durch eine Umhüllung 1,2a,2b,3 welche alle rotierenden Teile dicht und geräuschdämpfend umschließt und die Hilfsaggregagte außerhalb angeordnet läßt. -17.)MT gekennzeichnet durch eine Zusatzkühlung,indem Kühlwasseraußen auf die rotierenden Kühlrippen gespritzt wird,welches dann im Kreislauf gekühlt und wieder eingespritzt wird.

   18.)MT gekennzeichnet durch# periodische Schmierölzugabe in den Kurbelkasten,welche dort zerstäubt die Wälzlager,Dichtringe und das Zahnradpaar als einzige Schmierstellen schmiert.

   19.)MT gekennzeichnet durch eine innere Kühlung des Kurbelkastens,indem ein eil der angesaugten Luft oder ein Teil der vom Gebläse gelieferten Luft durch den Kurbelkasten geleitet wird.

   20.)MT dadurch gekennzeichnet,daß die Hulfsaggregate teils vom Schraubenräderpaar(23) oder von einem der freien Wellenstummel(6) angetrieben werden.

   L e e r s e i t e