DE2927973A1

DE2927973A1 - Rotary hydrogen-oxygen engine - has rotor with combustion chambers and sealing segments interrupting gas supply

Info

Publication number: DE2927973A1
Application number: DE19792927973
Authority: DE
Inventors: Herbert Ahlgrimm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-11
Filing date: 1979-07-11
Publication date: 1981-01-15

Abstract

The rotary engine (1) comprises a housing (14) with bearings (32) for a rotor (15) shaft (12) and inlets (18,20) for hydrogen (2) and oxygen (4) respectively. At least one combustion chamber (16) is provided in the rotor, and an ignition system, and a sealing arrangement (16) completes the arrangement. The gases are generated by electrolysis and pass to the combustion chambers via separate inlets through the hollow shaft and ducts (22,24) in the rotor. The seals are contained in annular grooves (25) in the rotor and secured to the housing and are segment-shaped. They serve to interrupt the gas flow to the chamber and consist of graphite. The segments may extend over 90 degrees.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kreiskolbenmotor mit Antriebswelle, Gehäuse und einer im Gehäuseangeordneten Lagerung für die Antriebswelle, einem Einlaß für die Reaktionsstoffe sowie mindestensseiner Brennkammer und einer Zündungsvorrichtung für die Reaktionsstoffe, wobei ein Dichtungsstreifen vorgesehen ist.The present invention relates to a rotary piston engine with a drive shaft, Housing and a bearing arranged in the housing for the drive shaft, an inlet for the reactants and at least one combustion chamber and one ignition device for the reactants, a sealing strip being provided.

Derartige Kreiskolbenmotoren sind inden unterschiedlichsten Ausführungsformen im Stand der Technik schon bekannt Der Kreiskolbenmotor ist ein Verbrennungsmotor mit rotierendem Kolben. Besondere Bedeutung hat bisher der Wankel-Motor erreicht, bei dem sich ein Drehkolben oder Läufer, der etwa die Form eines Bogendreiecks aufweist, in einem feststehenden trochoidenförmigen Gehäuse bewegt. Er führt dabei eine Bewegung aus, die sich aus einer Drehung um seinen eigenen Mittelpunkt und einer Kreisbewegung dieses Mittelpunktes um den Gehäusemittelpunkt zusammensetzt, wobei sich alle drei Ecken des Drehkolbens entlang der Gehäusewand bewegen; Die Vorteile des Kreiskoibenmotors gegenüber-dem allgemein eingesetzten Hub-Kolbenmotor sind die Vibrationsfeiheit, die durch die rotierende Masse bedingt ist,-außerdem die kompakte Baugröße und das geringe Gewicht.Such rotary piston engines are in the most varied of embodiments Already known in the prior art The rotary piston engine is an internal combustion engine with rotating piston. So far, the Wankel engine has achieved particular importance, in which a rotary piston or rotor, which has approximately the shape of an arc triangle, moved in a fixed trochoid-shaped housing. He is leading a movement consisting of a rotation around its own center point and a circular motion this center point is composed around the housing center point, with all three Move corners of the rotary piston along the housing wall; The advantages of the Kreiskoibenmotor compared to the commonly used reciprocating piston engine are the vibration resistance, which is caused by the rotating mass, -in addition, the compact size and the low weight.

Besonders nachteilig macht sich Jedoch bemerkbar, daß eine nur unbefriedigende Dichtung zwischen Kolben und Gehäuse erzielt werden kann. Die Schwierigkeiten,dieses Problem zu überwinden, sind dem Durchschnittsfachmann gut bekannt.However, it is particularly disadvantageous that one is only unsatisfactory Seal between piston and housing can be achieved. The trouble with this Overcoming problems are well known to those of ordinary skill in the art.

Ein weiterer Nachteil bei den herkömmlichen Verbrennungsmotoren, die mit dem üblichen Benzin-Luft-Gemisch arbeiten, liegt in den teilweise giftigen Abgasen, die die Umwelt stark beeinträchtigen und die UmwetVerschmutzungfördern.Another disadvantage with conventional internal combustion engines, the Working with the usual gasoline-air mixture lies in the sometimes toxic exhaust gases, which seriously affect the environment and promote environmental pollution.

In diesem Zusammenhang sei lediglich auf die hohen Kohlenmonoxid- und Kohlendioxidanteile in den Abgasen hingewiesen, die zur berüchtigten Ssnog-Bildung in Großstädten beitragen und somit die Luftatmosphäre stark beeinträchtigen.In this context, let me just mention the high Carbon monoxide and carbon dioxide levels in the exhaust gases, which lead to the notorious Ssnog formation contribute in large cities and thus severely impair the air atmosphere.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und preiswerten Kreiskolbenmotor zu schaffen, der die bekannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und demgegenüber umweltfreundlich ist, und der zudem eine einwandfreie langlebige Dichtung zwischen Kolben und Gehäuse ermöglicht, so daß beim Betrieb keine Schwierigkeiten entstehen.The present invention is therefore based on the object to create simple and inexpensive rotary piston engine that has the known disadvantages the prior art avoids and is environmentally friendly, and the also enables a perfect long-life seal between piston and housing, so that there are no difficulties in operation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe grundsätzlich durch den eingangs genannten Kreiskolbenmotor gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reaktionsstoffe gasförmiger Wasserstoff und Sauerstoff sind, die von einer Versorgungseinrichtung zur Brennkammer geliefert werden, und daß der Einlaß aus getrennten Einlaßöffnungen und -kanälen besteht, die mit der Versorgungsvorrichtung verbunden sind, und daß der Dichtungsstreifen in einer Nut fest mit dem Gehäuse verbunden ist, und ein Kreissegment darstellt,das über seine Länge die Wasserstoff- Sauerstoff-Zufuhr unterbricht, wobei der Dichtungsstreifen aus Kohlenstoff besteht.According to the invention, this object is fundamentally achieved by the introduction said rotary piston engine, which is characterized in that the reactants Gaseous hydrogen and oxygen are supplied by a utility to the combustion chamber, and that the inlet from separate inlet ports and channels, which are connected to the supply device, and that the sealing strip is firmly connected to the housing in a groove, and a segment of a circle represents, which interrupts the hydrogen-oxygen supply over its length, wherein the weather strip is made of carbon.

Durch den erfindungsgemäßen Kreiskolbenmotor wird erstmals ein umweltfreundlicher, H2 /O2-Motor geschaffen, welcher direkt von einer Versorgungseinrichtung gespeist wird und die bekannten Dichtungsprobleme beseitigt. Er ermöglicht außerdem ein einwandfreies Arbeiten und stellt eine lange Lebensdauer sicher. Der erfindungsgemäße Motor arbeitet dabei nach der einfachen chemischen Reaktion H2 *t2°2 -E H20 + Energie die im allgemeinen als Knallgas- oder Explosionsreaktion bezeichnet wird. Bei dieser Reaktion wird die Energiemenge bei molarem Umsatz von 68,32 Kcal frei, die zum Antrieb verwertet wird.The rotary piston engine according to the invention is the first environmentally friendly, H2 / O2 engine created, which is fed directly from a supply device and the known sealing problems are eliminated. It also enables a flawless Works and ensures a long service life. The engine according to the invention works thereby according to the simple chemical reaction H2 * t2 ° 2 -E H20 + energy in general called an oxyhydrogen or explosion reaction. This reaction will the amount of energy with a molar conversion of 68.32 Kcal free, the Drive is recycled.

Das in der bzw. den Brennkammern auftretende einzige Endprodukt Wasser ist dabei umweltfreundlich und kann ggf. erfindungs/ gemäß wieder über eine Sammelrille zum Wasserdepot rezykliert werden. Insofern treten in keiner Weise schädliche Abgasnebenprodukte auf, die von den Verkehrsteilnehmern als gesundheitsschädigend empfunden werden können. Um jedoch keine vorzeitige Explosionsreaktion auszulösen, ist selbstverständlich daran gedacht, die Reaktionsstoffe Wasserstoff und Sauerstoff erst in einer der Brennkammern zusammenzuführen.The only end product occurring in the combustion chamber or chambers is water is environmentally friendly and can, if necessary, according to the invention again via a collecting groove be recycled to the water depot. In this respect, there are no harmful exhaust gas by-products in any way that are perceived by road users as being harmful to their health can. However, in order not to trigger a premature explosion reaction, it goes without saying remembered that the reactants hydrogen and oxygen only in one of the Merge combustion chambers.

Gegebenenfalls kann dann vorteilhafterweise über einen Katalysator, der aus Platin oder einem anderen Metall bestehen kann, der Reaktionsablauf gesteuert werden. Es ist jedoch auch daran gedacht, dieses über eine Zündkerze durchzuführen. Diese ist im Gehäuse in dem Kreissegment angeordnet, über das auch der Dichtungsrlng in der Nut verläuft.If necessary, then advantageously via a catalyst, which can consist of platinum or another metal, the course of the reaction is controlled will. However, it is also possible to do this with a spark plug. This is arranged in the housing in the circular segment over which the sealing line runs in the groove.

Die Zündkerze bzw. der Katalysator ermöglicht dann eine leichte, einwandfreie Zündung des Explosionsgemsches I2/02.The spark plug or the catalytic converter then enables a light, flawless one Ignition of the explosion mixture I2 / 02.

Um einen ausgeglichenen und ruhigen Motorablauf zu gewåhrleisten, ist daran gedacht, mehr als eine Brennkammer vorzusehen, vorteilhafter zwei oder vier Brennkammern. Der Dichtungsstreifen ist dann in einem Kreissegment von etwa 900 angeordnet, so daß dann über diesen Kreisabschnitt keine o 2-H2-Zufuhr zur Brennkammer stattfinden kann.To ensure that the engine runs smoothly and smoothly, it is intended to provide more than one combustion chamber, more advantageously two or four combustion chambers. The sealing strip is then in a segment of a circle of approximately 900 arranged so that then no o 2-H2 supply to the combustion chamber via this circular segment can take place.

Gegebenenfalls besitzt die Brennkammer einen trichterförmigen Auslauf, der in Annäherung an ein Raketentriebwerk gestaltet werden kann.If necessary, the combustion chamber has a funnel-shaped outlet, which can be designed to approximate a rocket engine.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Versorgungseinrichtung wird durch eine Elektrolyseeinrichtung vorgenommen, in deren einer Kammer aus Wasser Wasserstoff und in deren anderer Kammer aus Wasser Sauerstoff erzeugt wird, wobei diese Vorrichtung direkt mit dem Einlaß zum Motor in Verbindung steht. Gegebenenfalls könne dann auch über eine Sammelrille das entstandene Reaktionswasser direkt zurückgeführt werden.A particularly advantageous embodiment of the supply device is carried out by an electrolysis device, in one of which a chamber made of water Hydrogen and in the other chamber, oxygen is produced from water this device is in direct communication with the inlet to the engine. If necessary, the water of reaction produced can then also be passed through a collecting groove can be returned directly.

Im folgenden wird ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Seitenquerschnitt durch den erfindungsgemäßen Kreiskolbenmotor, in zusammengesetzter Anordnung mit der die Reaktionsstoffe liefernden Elektrolysevorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht im Schnitt auf den erfindungsgemäßen Kreiskolbenmotor der Fig. 1, wobei vier Brennkammern-im 90°-Winkel versetzt im Gehäuse angeordnet sind.The following is a particular embodiment of the invention explained in more detail in connection with the drawings. It shows: Fig. 1 a side cross-section by the rotary piston engine according to the invention, in an assembled arrangement with of the electrolysis device supplying the reactants, FIG. 2 is a plan view in section of the rotary piston engine according to the invention of FIG. 1, with four combustion chambers in 90 ° offset are arranged in the housing.

Der erfindungsgemäße-Kreiskolbenmotor ist in der Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnet, und über der Elektrolysevorrichtung 6 angeordnet. Im folgenden sei zunächst näher auf die Elektrolysevorrichtung 6 eingegangen. Sie besteht aus zwei Kammern 9 und 10, die beide mit Wasser (H20) 8 überwiegend gefüllt sind. In diesen Kammern 9 und 10 sind mehrere Elektroden 35, im vorliegenden Fall Je zweig angeordnet. Die beiden großen Kammeren 9 und 10 können noch wieder in kleinere Abschnitte unterteilt werden, sSff stehen Jedoch nämtich durch Öffnungen 37 bzw. 38 in Verbindung. Der aioh an den Elektroden gasförmig entwickelnde Wasserstoff bs Sauerstoff ist mit 2 bzw. 4 gekennzeichnet. Die Wasser oberfläche, die das Niveau innerhalb der Kammer bestimmt, ist mit 5 bezeiehnet. Beide Kammern sind durch eine Wand 36 voneinander getrennt, so daß in diesem Bereich keine Knallgasreaktion ablaufen kann. Lediglich im Wasserbereich ist eine öffnung 38 vorhanden, um einen Ausgleich des Wasserniveaus sicherzustellen. \ In der oberen Hälfte der Fig. 1 ist im Querschnitt der erfindungsgemäße Kreiskolbenmotor 1 gezeigt, dessen Antriebswelle bzw. Triebwerkwelle mit 12 bezeichnet ist. Diese Triebwerkwelle 12 ist senkrecht in einem Gehäuse 14 angeordnet und wird von Lagerungen 32 drehbar gehalten. Im Querschnitt der Fig. 1 sind im Rotationskolben 15 zwei Brennkammern 16 jeweils in den äußeren Enden angeordnet. In der Antriebswelle 12 die als Hohlwelle ausgebildet ist, sind Einlaßöffnungen für den Wasserstoff und den Sauerstoff 18 bzw. 20 ausgebildet. Die Bohrung für den Sauerstoff liegt dabei mittig in der Antriebswelle 12, während sie seitlich von den Zuführungen für den Wasserstoff umgeben ist. Anschließend an diese Einlaßöffnungen und Zuführungen für den Wasserstoff bzw. Sauerstoff schließen sich die jeweiligen Eintrittskanäle 22 bzw. 24 für den Wasserstoff bzw. Sauerstoff an, die im Rotationskolben 15 angeordnet sind. Angrenzend an das Gehäuse 14 befindet sich im Rotationskolben 15 im äußeren Bereich eine Nut 25, in der auf der linken Seite (schraffiert gezeigt) ein Dichtungsstreifen 26 angeordnet ist.The rotary piston engine according to the invention is shown generally in FIG denoted by 1, and arranged above the electrolysis device 6. Hereinafter the electrolysis device 6 will first be discussed in more detail. it consists of two chambers 9 and 10, both of which are predominantly filled with water (H20) 8. In These chambers 9 and 10 are several electrodes 35, in the present case each branch arranged. The two large chambers 9 and 10 can still be broken down into smaller sections are divided, but sSff are namely through openings 37 and 38 in connection. The hydrogen bs oxygen evolving in gaseous form at the electrodes is marked with 2 or 4. The water surface, which is the level within the Chamber is designated with 5. Both chambers are surrounded by a wall 36 from each other separated so that no oxyhydrogen gas reaction can take place in this area. Only An opening 38 is provided in the water area in order to compensate for the water level to ensure. \ In the upper half of Fig. 1 is the cross-section of the invention Rotary piston engine 1 is shown whose drive shaft or engine shaft is designated by 12 is. This engine shaft 12 is arranged vertically in a housing 14 and is rotatably held by bearings 32. In the cross section of Fig. 1 are in the rotary piston 15 two combustion chambers 16 each arranged in the outer ends. In the drive shaft 12, which is designed as a hollow shaft, are inlet openings for the hydrogen and the oxygen 18 and 20 respectively. The hole for the oxygen is there in the center of the drive shaft 12, while the side of the feeds for the Is surrounded by hydrogen. Subsequently to these inlet openings and feeds for the hydrogen or oxygen, the respective inlet channels 22 close and 24 for the hydrogen and oxygen, respectively, which are arranged in the rotary piston 15 are. Adjacent to the housing 14 is located in the rotary piston 15 in the outer Area a groove 25 in which on the left side (shown hatched) a sealing strip 26 is arranged.

Dieser Dichtungsstreifen 26 bzw. die Nut 25 stellt eine Unterbrechung für die Eintrittskanäle 22 bzw. 24 dar. Mit 29 sind in Fig. 1 Hilfsbohrungen bezeichnet. Ein besonderer Vorteil liegt auch darin, daß der KreiskolbenmotorZ symmetrisch aufgebaut ist. Das Gehäuse 14, in dem Rotationskolben 15 und die Antriebswelle 12 gelagert sind, ist selbst an beiden Seiten mit einem Befestigungsmittel 40 gelagert. Die weiter oben schon angesprochene Sammelrille für das in den-Brennkammern auftretende Reaktionswasser ist mit 42 bezeichnet.This sealing strip 26 or the groove 25 constitutes an interruption for the inlet channels 22 and 24 respectively. With 29 auxiliary bores are designated in Fig. 1. A particular advantage is that the rotary piston engineZ is constructed symmetrically is. The housing 14 is mounted in the rotary piston 15 and the drive shaft 12 is itself mounted on both sides with a fastening means 40. the Collecting groove already mentioned above for that which occurs in the combustion chambers The water of reaction is denoted by 42.

In Fig. 2 sind die gleichen Merkmale mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen. So ist die kreisförmige Hohlwelle wiederum mit 12 bezeichnet, an die sich jeweils vier Eintrittskanäle für Wasserstoff bzw. Sauerstoff 22 bzw. 24 anschließen. Um jeweils 90°versetzt sind vier Brennkammern 16 gezeigt, die einen trichterförmigen Auslauf 19 besitzen. Im äußeren Gehäuse 14 ist eine Zündungsvorrichtung 30 angeordnet, die eine Beschichtung 31 aufweist, die aus Platin besteht und eine einwandfreie Zündung des Wasserstoff- Sauerstoff-Gemisches ermöglicht. Um sämtliche Restkräfte auszunutzen, können die Brennkammern jeweils sp. Y'. In Fig. 2, the same features are given the same reference numerals how in Fig. 1 provided. The circular hollow shaft is again designated by 12, to which there are four inlet channels for hydrogen and oxygen 22 resp. 24 connect. Offset by 90 °, four combustion chambers 16 are shown, one have funnel-shaped outlet 19. In the outer housing 14 is an ignition device 30 arranged, which has a coating 31, which consists of platinum and a allows perfect ignition of the hydrogen-oxygen mixture. To all To use residual forces, the combustion chambers can each sp. Y '.

um einen 15°-Winkel 44 versetzt angeordnet 7 tonzentrisch um die Hohlwelle 12 ist eine Nut 25 angeordnet, die nur zum Teil ein Dichtungssegment 26 aufweist, das über einen 900-Kreisteil angeordnet ist und so in diesem Bereich einem Zustrom des Wasserstoffs und Sauerstoffs verhindert.arranged offset by a 15 ° angle 44 7 tone-centric around the hollow shaft 12 a groove 25 is arranged, which only partially has a sealing segment 26, which is arranged over a 900 circle part and thus an influx in this area of hydrogen and oxygen.

Die vorteilhafterweise mit dem Kreiskolbenmotor 1 in Verbindung stehende Elektrolysevorrichtung 6 ist in dieser Figur nicht mehr gezeigt.The advantageous with the rotary piston engine 1 in connection Electrolysis device 6 is no longer shown in this figure.

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist ferner die Tatsache, daß ein hoher Wirkungsgrad bei der Verbrennungsreaktion in der Brennkammer erzielt wird. Dieser Wirkungsgrad kann eingestellt werden, da er vom Abstand zwischen der Innenfläche 15a des Gehäuses 15 und der Austrittsfläche bzw. Offnungsquerschnitt 19a der Reaktionsdüse 19 abhängig ist. Der Wirkungsgrad ist dann besonders hoch, wenn die Austrittsöffnung der Brennkammerdüse sich dicht an der Innenwand des Gehäuses vorbeibewegt.Of particular importance for the invention is also the fact that that achieves a high efficiency in the combustion reaction in the combustion chamber will. This efficiency can be adjusted as it depends on the distance between the Inner surface 15a of the housing 15 and the exit surface or opening cross-section 19a of the reaction nozzle 19 is dependent. The efficiency is then particularly high, when the outlet opening of the combustion chamber nozzle is close to the inner wall of the housing moved past.

Die Brennkammern(16) sind vorteilhafterweise auch im Auslauf ständig durch die Gehäuseinnenfläche bis auf einen schmalen Ringspalt geschlossen. Die Gehäuseinnenfläche übernimmt im Verhältnis zum Brennkammerdeckel die Funktion eines feststehenden Kolbens, von dem sich der Zylinder stetig entfernt, ohne daß aber die Ausgangssituation verändert wird.The combustion chambers (16) are advantageously always in the outlet closed by the inner surface of the housing except for a narrow annular gap. The inside surface of the case takes on the function of a stationary piston in relation to the combustion chamber cover, from which the cylinder is constantly moving away, but without changing the initial situation will.

Eine Brennkammer dieser Funktionsweise hat durch das ständige befestigungslose Nachführen einer-Art Kolben (zum teilweisen Verschluss der Brennerkammeröffnung) einen wesentlich höheren Wirkungsgrad.A combustion chamber of this type of operation has, due to the constant lack of fastening Tracking of a type of piston (for partial closure of the burner chamber opening) a much higher degree of efficiency.

Claims

Rotary piston engine Patent claims Rotary piston engine with drive shaft, Housing and a bearing arranged in the housing for the drive shaft, one Inlet for the reactants and at least one combustion chamber and an ignition device for the reaction substances, whereby a sealing strip is provided, thereby marked, that the reactants are gaseous hydrogen (2) and oxygen (in), which are supplied by a supply device (6) to the combustion chamber (16) and that the inlet consists of separate inlet openings (18, 20) and channels (22, 24), which are connected to the supply device (6), and that the sealing strip (26} is firmly connected to the housing (i4) in a groove (25), and a segment of a circle represents, which interrupts the hydrogen-oxygen supply over its length, wherein the sealing strip (26) is made of carbon.

2. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the Sealing strip (26) represents a segment of a circle of approximately 900.

3. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the Combustion chamber (s) (16) have a funnel-shaped or straight outlet (19).

Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that two or four combustion chambers (16) are provided.

5. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the Supply device (6) at the same time comprises an electrolysis device, in one chamber (33) of which is made of water and hydrogen and in the other chamber (34) oxygen is generated from water.

6. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the Ignition device (30) comprises a catalyst (31), preferably made of platinum.

7. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that as Propellants in addition to steam also other appropriately processed fuels, such as alcohol, Gasoline / diesel oil, as well as pressurized water, pressure can be used.

Description: