DE2606360A1

DE2606360A1 - Brennkraftmaschinensatz einer rotor-brennkammermaschine

Info

Publication number: DE2606360A1
Application number: DE19762606360
Authority: DE
Inventors: Johannes Emrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-18
Filing date: 1976-02-18
Publication date: 1977-08-25
Also published as: DE2606360B2; DE2606360C3

Description

Brennkraftmaschinensatz einer 2606360 Rotor-Brennkammermaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die als Rotor-Brennkammermaschine arbeitet. Hierbei sind die im Rotor angeordneten Brennkammern als Doppelbrennkammern ausgebildet.

Diese Kammern werden antriebsseitig durch ein zwischen zwei radialen Scheiben festsitzendes Segment und gegenüberliegend durch ein zwischen den Kammerwänden gleitendes bewegliches Segment begrenzt. Dieses unabhängig gelagerte Element ist derart mit einer Stützvorrichtung geschaltet, daß der wirkende Verbrennungsdruck auf das bewegliche Steuersegment über übertragungselemente (Zahnsegmente o.a. geeignete Übertragungselemente) auf die unregelmäßige Ellipsenbahn im Gehäuse umgelenkt wird. Das Steuersegment wird somit abgestützt, und der Verbrennungsdruck kann nur noch gegen das festsitzende Antriebselement wirken und treibt den Rotor an.

Seit langem versucht man im Motorenbau einen Weg zu finden, um die hin- und hergehende Bewegung des Hubkolbenmotors durch eine günstigere Antriebsbewegung zu ersetzen, wobei eine kreisförmige Antriebsbewegung mit direkt in Umfangsrichtung wirkendem Verbrennungsdruck einen höchstmöglichen Wirkungsgrad erreichen würde,

Die bisher unter den verschiedensten Bezeichnungen (wie z.B. Zylinderumlaufmotoren und Drehkolbenmotoren u.s.w.) bekannt gewordenen Motoren haben diese Erwartungen nicht erfüllen können. Dieser Bedingung am nächsten kamen die Rotationskolbenmotoren, wovon der Wankelmotor erstmalig einen großen Erfolg erringen konnte.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Brennkaftmaschine zu schaffen, die eine kreisförmige Antriebsbewegung in einer fast vollständigen Form erreicht. Der Verbrennungsdruck

- 2 709834/CUS7

wirkt direkt in Umfangsrichtung. Lediglich durch die Relativ-Bewegung der Abstützeinrichtung beschreibt die Abstützrolle eine elliptische bzw. exzentrische Bewegung, die sich aber gegen die feststehende Gehäusewand abstützt.und durch die erwähnte Ellipsenbahn geführt wird. Durch die besondere Anordnung wird dabei die außermittige Bewegung, die erforderlich ist, um den Brennraum freizugeben, äußerst gering gehalten. Zudem wird durch die symmetrische Anordnung der Massenausgleich auf ein Minimum reduziert. Antriebs- und Abstützbewegungen vollziehen sich dabei im umlaufenden Rotor. Dabei können die Baumaße noch äußerst gering und damit der Rotor klein gehalten werden, was einen weiteren Vorteil dieser Motorart darstellt. In den beiliegend angeführten Konstruktionsbeispielen beträgt der Rotordurchmesser in Beispiel 1 = 130 mm und in Beispiel 2 β 160 mm.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Beispiel 1.

Es zeigt zu Beispiel 1:

- Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Doppelbrennkammer (i) gemäß der Linie F-F, Stellung unterer Totpunkt mit geschlossenem Brennraum.

- Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Abstützkammer (il) gemäß der Linie G-G, Stellung unterer Totpunkt.

- Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Doppelbrennkammer gemäß der Linie F-F, Stellung oberer Totpunkt, freigegebener Brennraum.

- Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Abstützkammer gemäß der Linie H-H, Stellung oberer Totpunkt.

- Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine gemäß den Linien A-A und D-D.

- Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine gemäß den Linien B-B und B-C.

709834/0457

- Fig. 13 zeigt eine Zwillingsanordnung mit zwischenliegender Antriebswelle. Dabei können die einzelnen Maschinensätze als Einfach- oder Zweifach-Doppelbrennkammern, wie in Beispiel 2 gezeigt, ausgeführt werden.

In Fig. 5 und 6 sind die oben bezeichneten Längsschnitte durch eine Rotor-Brennkammermaschine gezeigt, die sich aus der Doppelbrennkammer I und den auf beiden Seiten dazu symmetrisch angeordneten Abstützkammern II und den ebenfalls symmetrischen Motorenden III mit den Rotorlagerungen und den Zahnrädern zu Kraftübertragung auf die Antriebswelle zusammensetzt. Bei einem Zweifach-Doppelbrennkammermaschinensatz kommt hierzu noch die Mittellagerung IV, wie in Beispiel 2 (Fig. 11 und Fig. 12) dargestellt.

Die Teile 1 bis 3 sind durch die Schraubenbolzen 5 zu einem geschlossenen starren Gehäuse verbunden. Die Teile 6 bis 9 sind durch die Schrauben 10 und 11 sowie Bolzen 12 fest verbunden, mit den beiden Lagern 13 in den Gehäuseenden geführt, und bilden den Antriebsteil des Rotors, während Teil 14 als Steuersegment, mit der Nabe 15 fest verbunden, zusammen mit den Teilen 17 bis 23 den Steuerteil des Rotors bildet und gegenüber dem Rotor-Antriebsteil Relativbewegungen ausführt.

Fig. 1 und 3, Querschnitt durch die Brennkammern, zeigen die Teile 14, die in geeigneter Weise mit der Nabe 15 verbunden sind, hier z.B. als Schwalbenschwanzverbindung dargestellt. (Ebenso auch als Schraubverbindung ausführbar.) Die Nabe 15 bildet mit dem verzahnten, symmetrisch ausgeführten Enden, die durch die Kammerbegrenzungsscheiben 8 durchstehen, die Verbindung zu dem Abstützteil. Die Nabe 15 ist mit den Nadellagern 17 in den Teilen 8 und mit den Nadellagern 18 nochmal in den beiden Rotorendstücken 9 gelagert. Die als Kammerbegrenzung dienenden Teile 8 sind wiederum mit der Hülse 7 fest verbunden, so daß diese genannten Teile eine geschlossene Kammer 16 bilden. In der Hülse befinden sich zwei gegenüberliegende Ein- und Auslaßschlitze Teil 7 gleitet mit seiner Außenfläche im umschließenden Gehäusering 1. Im Gehäusering 1 befinden sich die Gemisch-(Luft) Zuführung 25, der Abgaskanal 26 und die Zündkerze 27. Anstelle der

709834/0457 " ⁴ "

Zündkerze kann auch eine Einspritzdüse eingesetzt werden. Die durch die Kammerbegrenzungswände 8 durchstehenden verzahnten Enden der Nabe 15 bilden die Antriebsritzel für die Abstützsegmente 19. Die Abstützsegmente 19 sind soweit zu einer Gabel ausgebildet, daß sie die Ablaufrolle 23 aufnehmen können. Die Abstützsegmente 19 sind zwischen den Teilen8 und 9 vierfach symmetrisch angeordnet und mit den Nadellagern 20 in Teil 8 sowie mit den Nadellagern 21 in Teil 9 gelagert. Die Ablaufrollen 23 laufen ebenfalls auf Nadellagern und sind mit Bolzen 22 in der Segmentgabel 19 gelagert. Die Ablaufrollen 23 laufen auf der umschließenden Ellipsenbahn 28 des Teiles 2 ab.

Die Eotorenden werden durch die beiden symmetrisch angeordneten Teile 9 gebildet, die mit den Wälzlagern 13 in den Gehäuseendscheiben 3 gelagert sind. Die durchstehenden und abgedichteten Enden der Teile 9 sind mit Zahnrädern 29 versehen zur Kraftübertragung auf die Antriebswelle 30 bzw. 30·. Damit die Ablaufrollen 23 immer gegen die Ablaufbahn 28 im Gehäuse gehalten werden, sind Blattfedern 31 angedeutet. So können die Rollen beim Anlaufen nicht anschlagen. Die Rotorendteile 9 und die Nabe 15 sind als Hohlwellen ausgebildet und ermöglichen den Eintritt einer Schmier- und Kühlflüssigkeit. Durch die Fliehkraft wird die Flüssigkeit durch entsprechende Durchtritte (nicht dargestellt) in die Lagerund Kühlstellen gedrückt und kann am Umfang des Gehäuses an einer oder mehreren Stellen abgezogen werden.

Die Arbeitsweise des Motors wird hiermit wie folgt beschrieben:

Bei einer Umdrehung des Rotors wird durch den Ablauf der Stützrolle 23 auf der beschriebenden Ellipsenbahn 28 ein Viertakt-Arbeitsablauf bewirkt. Die in der Brennkammerhülse 7 befindlichen Ein- und Auslaßschlitze 24 stehen einmal unmittelbar vor der Zündkerze 27 und zum anderen auf der anderen Seite kurz vor dem Gemisch-Zuführungskanal 25· In dem Moment, wenn die Stützrolle den unteren Totpunkt gerade überschritten hat,·gleitet die Öffnung 24 unter der Zündtasche mit der Zündkerze entlang, und die Zündung erfolgt. Der Verbrennungsdruck drückt nun auf der einen Seite gegen das Steuersegment 14t überträgt die Kraft über die

709834/0457

Ritzelenden der Nabe 15 auf die /»bstützsegmente 19 und damit auf die Stützrollen 23. Diese drücken sich nun gegen die Ellipsenbahn 28 und blockieren den auf das Steuersegment 14 wirkenden Verbrennungsdruck. Dieser kann nun auf der anderen Seite voll auf das gegenüberliegende Antriebssegment (Teil 6) wirken. Beim Weiterdrehen des Rotors bewirkt nun der Ablauf der Rolle 23 auf dem aufsteigenden Teil der Ellipsenbahn 28 eine zwangsgeführte Relativbewegung (Verlangsamung) des Steuersegmentes 141 die dadurch den Verbrennungsraum 16 freigibt und somit den Arbeitsablauf der Verbrennung ermöglicht.

Auf der gegenüberliegenden Seite wird nun durch die Öffnung 24, die am Gemisch-Zuführungskanal 25 im Gehäuse (Teil 2) entlanggleitet, Gemisch (bzw. Luft) angesaugt. Auf der einen Seite läuft nun der Arbeitshub und auf der anderen Seite der Ansaughub ab. Die auf das Segment 6 wirkende Antriebskraft überträgt sich nun über den Rotor-Antriebsteil (Teile 8 und 9) und die Zahnritzel 29 auf die Antriebswelle 30 bzw. 30'.

Bei einer Anordnung von mindestens zwei Doppelbrennkammern wird dabei in bekannter Weise der Arbeitsablauf so versetzt, daß der Arbeitshub des einen den Verdichtungs- und Ausdrückhub des anderen Motorsatzes überdeckt.

Die elliptische Ablaufbahn 28 im Gehäuse (Teil 2) ist so ausgebildet, daß der Arbeits- und Ansaughub einen weitaus größeren Umfangswinkel bildet als der Verdichtungs- und Ausdrückhub.

Beim Weiterdrehen des Rotors kommt die Abstützrolle 23 in den oberen Totpunkt (Fig. 4 und Fig. 9). Nun bewirkt die Antriebsenergie den Ablauf der Rollen 23 auf dem abfallenden Teil der Ellipsenbahn 28, deren Normalkräfte nun das Verdichten des Gemisches in der einen und Ausdrücken des Abgases aus der anderen Brennkammer 16 bewirken.

Die Abstützeinrichtung kann auch auf eine exzentrisch angeordnete Ablaufbahn arbeiten, wobei allerdings zur Steuerung des Ein- und Auslasses Ventile erforderlich sind.

— 6 —

~^r~ 2S06360

Um zu zeigen, wie vielseitig die konstruktiven Möglichkeiten dieser Erfindung sind, ist mit Beispiel 2 eine anderen Alternative der Abstützeinrichtung dargestellt.

Es zeigt für Beispiel 2:

- Die Querschnitte Fig. 7 bis Fig. 10 die gleiche Stellungssituationen -wie bei Beispiel 1.

- Die Fig. 11 und 12 zeigen Längsschnitte durch einen Brennkraftmaschinensatz, der als Zweifach-Doppelbrennkammermaschine mit dem Mittellagerteil IV ausgeführt ist.

Aufbau und Arbeitsweise sind die gleichen wie bei Beispiel 1, somit kann sich die Beschreibung auf die Ausführung der Abstützelemente beschränken:

Die kurze, zwischen den Kammerwänden gleitende Nabe 32^f (in der gleichen Weise mit den Steuersegmenten fest verbunden wie in Beispiel 1 beschrieben) ist mit Innenverzahnung versehen. In diese Verzahnung greifen hier zwei Ritzelwellen 32', die exzentrisch im Innenraum der Nabe 32' angeordnet, wiederum durch Nadellager in den Kammerbegrenzungswänden geführt sind. Die Abstützsegment 34' mit den Ablaufrollen 35' sind hier fliegend angeordnet. Die exzentrische Anordnung von zwei innenliegenden Übertragungsritzeln ergeben eine günstigere Kräfteverteilung innerhalb der Abstützeinrichtung, bedingt aber einen größeren Rotordurchmesser.

709834/0457

Claims

2606w6Q

P_a_t_e_n_t_a_n_s_p__r_ü_c_h_e

Brennkraftmaschine, die als Rotor-Doppelbrennkammermaschine mit völlig kreisförmiger Antriebsbewegung arbeitet, wobei die Abstützung des Verbrennungsdruckes gegen ein feststehendes Maschinenteil, die erforderlich ist, damit der Verbrennungsdruck eine Arbeit in einer Arbeitsrichtung leisten kann, sowie die Steuerung eines Viertakt-Arbeitsablaufes in einem umlaufenden Rotor stattfinden.

dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammern als Doppelbrennkammern (16) in einem Rotor (Teil 6 bis 12) angeordnet sind, und dieser Rotor in einem geschlossenen Gehäuse (1, 2, 3) gelagert werden kann, die Kammersegmente (6, 14) zwischen zwei Scheiben (8) angeordnet sind, wobei ein Segment (6) fest mit den übrigen Rotorteilen (7, 8, 9) verbunden ist, und das Gegensegment (14) beweglich als Steuersegment zwischen den Kammerwänden (8) gleitet, und über eine Nabe (15 bzw. 32', 33') mit einer Stützvorrichtung (17 bis 23) gekoppelt ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersegmente (14) in geeigneter Weise mit einer Nabe (I5i 32') verbunden sind, die über verzahnte Enden (15) oder mit Innenverzahnung versehen (32¹), mit zusätzlichen Übertragungsritzeln (33*) eine geeignete Verbindung zu den beiderseitig der Doppelbrennkammern (16) symmetrisch angeordneten Abstützteilen (19 bis 23 bzw. 34', 35') herstellt.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtung (19 bis 23) den aufgenommenen Verbrennungsdruck über symmetrisch angeordnete Segmente (19), die im Rotor-Antriebsteil (8, 9) drehbar gelagert, mit Ablaufrollen versehen (23), gegen eine feststehende

709834/0*57 _ ₂ _

INSPECTED

die Abstützeinrichtung umschließende Ellipsenbahn (28) (oder eine exzentrisch angeordneten Kreisbahn) abstützt und blockiert, daß der Verbrennungsdruck gegen das Antriebssegment (6) wirkt und beim Weiterdrehen des Rotors, die Abstützwirkung beibehaltend, durch den Ablauf der Rollen (23) auf der- Ellipsenbahn (28) eine zwangsgeführte Relativbewegung ausführt, dieselbe auf das Steuersegment (14) überträgt, und damit einen Viertakt-Arbeitsablauf ermöglicht.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch ι

dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelbrennkammern (16) umfangsseitig mit der Hülse (7) eingeschlossen sind, die mit Öffnung (24) versehen, in einem umschließenden Gehäusering (1) gleitet und dabei die im Gehäusering (i) angeordnete Gemischzuführung (25), den Abgaskanal (26) und die Tasche mit der Zündkerze (27) übersteuert.

709834/0457