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VERBRENNUNGSMOTOR.
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Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der zwar mit den
ueblichen Brennstoffen, wie Benzin oder Dieseltreibstoff betrieben werden kann,
der jedoch auch fuer die Verbrennung anderer Brennstoffe, wie zum Beispiel Kohlenstaub
oder Kohlenschlamm und dergleichen geeigelit ist.
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Aufgrund des Aufbrauchs der Vorr@ete an Erdool wird ange strebt,
die Koh e und andere feste oder pflanzenfoermige Brennstoffe als Treibstoff fuer
Verbrennungsmotoren zu verwenden. Diese sind in noch groseen Mengen vorhanden, doch
haben die frueheren Bemuehungen, Kohlenstaub oder Alles-Brenner Motoren zu schaffen
noch nicht zu befriedigenden Erfolgen gefuehrt. Eine der Ursachen der zu geringen
Erfolge war, dass man die Verbrennung des Kohlenstaubs innerhalb des herkoemmlichen
Motors versucht hat. Dabei etzten sich Reste von nich verbrennendem Material an
den Zylinderwaenden und Kolben-Teilen ab und zerschlissen den Motor s ueberaus schnell,
dass diese Art Motoren sich nicht in der wirtschaftlichen Verwendung durchsetzen
konnten.
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Die Erfindung will diese Maenegl dadurch ueberwinden, dass sie die
Verbrennung des nicht fluessigen oder nicht voll saubei-en Treibstoffs nicht innerhalb
des bisherigen Brennraumes des herkoemmlichen Motors erfolgen laesst, sondern in
gesonderten Brennkammern die dc Moeglichkeit der iVeini gung von schaedlichen und
Abnutzung verursachcn den Resten und Fremdkoerpern zulassen.
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Eiii anderer Grund fuer die Erfindung ist der, dass zwar im zweitem
Weltkreige fast aller Treibstoff in Deutschland damals aus Kohle-Verfluessigung
gewonnen wurde, doch diese Benzine aus Kohle zu viel Aufwand erforderten. Die Umwandlung
der Kohle in Benzin erfolgt bei der Kohle Verfluessigung zwar mit sehr hohem Wirkungsgrade
denn fast 95 bis 96 Prozent der Kohle werden dabei zu Benzin. Der Umwandlungsprozess
jedoch erfordert bei der Aufheizung auf @ohe Temperaturen und bei den dafuer erforderlichen
hohen Drucken etwa zweimal bis dreimal mehr Kohle fuer den Betrieb der Umwandlungsalilagen,
als bei dem Umwandlungsprozess an Kohlenmenge in Benzin oder Oel umgewandelt wurde.
Wenn man nunmehr nach der Erfindung die kohle direkt im Motor der Erfindung verbrennt,
dann wuerden die Kohle-Vorraete der Erde zweimal bis dreimal lacnger reichen, als
wenn man die vorhandene Kohle nach den bisherigen Methoden in Benzin oder Oel verfluessigt.
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Zwar wurde in diesen Tagen eine Vereinbarung zwischen den Regierungen
Japans, der USA und der BRD abgeschlossen, modernere Kohleumwandlungsanlagen gemeinsam
zu bauen und zu betrieben, doch ist ueber diese neue Bemuehung noch nicht bekannt,
welchen Energie-Bedarf sie fuer den Umwandlungsprozess von Kohle in fluessigen Treibstoff
benoetigen wird. Die Alternative der direkten Kohle-Verbrennung und der Verbrennung
anderer Treibstoffe,zum Beispiel Ilolz, Pflanzen usw. direkt im Verbrennungsmotor
sollte daher weiter untersucht und eventuell auch verwirklicht werden, was Ziel
dieser Patentanmeldung ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher im Besonderen, diejenigen Mittel
zu schaffen, durch die man die unsauberen und Rueckstaende hinterlassenden Brennstoffe
in einem zur Saeuberung geeignetem oder das Eintreten von Reibresten und Abnutzung
oder Verschmutzung der Zylinder und Kolben beschraenkenden oder verhindernden Raeumen
zu ermoeglichen.
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Weitere Einzelheiten sind aus den Figuren ersichtlich, in denen verschiedene
Ausfuehrungsbeispiele der Bauarten des Motors der Erfindung dargestellt sind.
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Fig. 1 zeigt einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Ausfuehrungsbeispiels
der Erfindung.
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Fig.2 zeigt einen sinngemaessen Schnitt durch ein anderes Beispiel.
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Fig.3 ist ein sinngemaesser Lengsschnitt nach einem weiterem Ausfuehrungsbeisp
iel der Erfindung.
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Fig.4 ist ein Querschnitt durch Figur 3 entlang der Linic IV-IV.
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Figur ist ein Laengsschnitt durch ein ferneres Ausfuehrungsbeispiel
der Erfindung.
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Fig.6 zeigt einen Teil einer Alternativeausfuerung der Erfindung.
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Fig.7 ist ein Querschnitt durch Figur 6 entlang der Linie VII-VII.
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Fig.8 ist ein Querschnitt durch Figur 6 entlang der Linie VIII-VIII.
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Fig.9 ist ein Laenegsschnitt durch ein Ventil und dessen Zuordnungen
nach der Erfindung.
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Fig. 10 zeigt eine Systematik der Anordnung einer Mehrzahl von Ventilen
im Ventiltraegerkopf eines Beispiels der Erfindung Fig. 11 ist ein Laengsschnitt
durch ein Beispiel eines Kolbens der Erfindung.
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Fig. 12 und Figur 13 zeigen eine Systematik der Anordnung einen Mehrzahl
von Ventilen fuer den Betrieb einer Mehrzahl von Funktionen nach einem zusatzlichem
Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung.
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Figr.14 ist ein Laengschnitt durch noch ein anderes Ausfuehrungsbeispiel
nach der Erfindung.
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Fig. 15 ist ein Laengsschnitt durch ein weiteres Ausfuehrungsbeispiel
nach der Erfindung.
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Fig. 16 zeigt noch mal einen Laenegsschnitt durch ein weiteres Ausfuehrungsbeispiel
eines Teiles der Erfindung, uiid Fig. 17 zeigt einen vereinfachten systematisierten
Blick auf ein Mehrzylinder Arrangement der Erfindung mit einen gemeinsamen Brennraum,
der dabei aber von den eigentlichen Verdichtungs- und Entspannungs- Zylindern getrennt
und lediglich durch I eitungen mit ihnen verbunden ist.
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In Figur 1 ist unter anderem eine wichtige Voraussetzung fuer das
Wirken der Erfindung beschrieben. Die verdichtete Luft muss mittels des Kolbens
1 aus dem Zylinder in mit gutem Wirkungsgrade voll herausgepresst und in den vom
Zylinder 11 getrennten Brennraum geleitet werden. Das ist in herkoemmlichen Zylindern
deshalb unrationell, weil die bisherigen Zylinder Brennraeume enthalten, die den
rluzfisigen Treibstoff herkoemmlicher Art darin in der Luft verbretinen lassen.
Diese Brennkammer im bisherigem Zylinder waere toter Raum im Sinne der gegenwaertigen
Erfindung. Der tote Raum wuerde mit komprivierter Luft gefuellt bleiben, sodass
die Herauslieferung der komprimierten Luft aus dem Zylinder des Kompressionsvorganges
unvollstaendig waere und den Wirkungsgrad des zu bauenden Motors der Erfindung gering
waere. Eine der ersten Bedingungen der Erfindung ist daher, den Verdichter und den
Entspanner so auszubilden, dass moeglichst aller toter Raum vermieden wird oder
der Totraum auf ein Minimum an Volumen eingeschraenkt wird.
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Figur 1 zeigt daher, dass der Kolben 1 mit seinem Kopf genau der
Form des Zylinderkopfes angepasst ist und auf den technisch möglich schmalsten Abstand
1901 an den Zylinderkopfboden herangefilehrt wird, damit fast alle Gase aus dem
Zylinder herausgepress t werden koennen. Diese Anordnung ist also eine der wichtigsten
nach der Erfi ndung um ci iien aus reichenden Wirkungsgrad verwirklichen zu kennen.
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Figur 1 gibt ferner ein Beispiel der Ausbildung der Einlass- un Auslass-Ventile,
um dem gleichem Zwecke zu dienen.
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Das Einlassventil 13 ist daher im Auslassvent(L 12 angeordnet und
beide bilden miteinander fluchtende untere Flaechen 912,913, die mit dem obcren
Ende des Zylinders 11 rluchten. Der Kolben 1 naehert sich den Ventilflaechen 912,913
bis auf den Abstand 1901 an, der bei sauber gebauten Aggregaten in der Groessenordnung
von o,ol mm bis etwa o,5 mm liegen kann. Je kuerzer der Abstand 1901 gehalten ist,
je wirkungsgradhoeher arbeitet der Motor dieses Ausbildungsbeispiels der Erfindung.
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Die Fuehrung des Auslassventils 12 im Zylinderkopfteil 25 und die
Fuehrung des Einlassventils 13 innerhalb des Auslassventils 12 und und dem bet ref
f endem Teile des Zylinderkopfes 25 unter Zwischenschaltung von Ledern 912 usw.
ist aus der Figur 1 ersichtlich.
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Das Einlassventil kann sich unter Turbolader Vordruck oeffnen oder
mittels Stoessel oder Hebel auf den Schaft 16. Das Auslassventil kann sich unter
Druck der Kompression im Zylinder 11 oeffnen.
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Ebenso zeigt die Figur die beispielhafte Lage der Zuleitungs- und
Ableitungs- Kanaele 23 und 24.
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Als Besonderheit zeig die Figur noch die PMoeglichkeit der Anordnung
eines Getriebes 17,18,19,15 usw. zur Rolatiell die Einlass- und / oder Auslassventile
12,13 zum Zwecke der Reinigung der Ventilsitze.
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In Figur 2 ist derjenige prinzipielle Aufbau des Motors der Erfindung
gezeigt, der eventuell herkoemmliche Verbrennuuungs -motoren in Kohlenstaub - oder
Allesbrenner - Motoren der Erfindung umwandeln kann. Dazu waeren die herkoemmlichen
Kolben, Zylinder koepfe und Ventile durch die nach den Ausfuehrungsbeispielen der
Erfindung zu ersetzen. In der Figur sind der Kompressionszylinder 41 und der Expansionszylinder
51 untereinander ge-eichnet, um den Motor in einer Ebene eines Zeichnungsblattes
darstellen zu kennen koennen. In der Praxis liegen die Zylinder 41 und 51 | oft
nebeneinaiider oder in anderer Relativlage zueinander.
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Luft oder durch Turbocharger vorkommprimierte Luft fliesst durch
Einlass 32 ucber das innere Einlassventil in den Zylinder 41 hinein, in dem sie
durch den Kolben 1 der Figur 1 verdichtet wird.
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Nach Ende der Verdichtung wird die Luft durch das Auslassvcntil in
den Auslass 31 gepresst, der einen ntaendigen Druck haben knnn: der dem maximalem
Kompressionsdruck in etwa entspricht. Aus Kanal 31 stroemt die I,uft in den Breenraumeinlass
33. Im Brennraum koennen die Festte le und schwereren Fremdkoerper des Breniostaubes
oder des Brennschlammes durch den Rotor 44 radial nach aussen geschleudert und durch
den Fremdkoerpersammler 45,65, 48,52,46,47 usw.
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aus dem Brennraum entrernt werden. Die Zufuehrung des Brennstoffs
kann durch die Kanaete 8,39, von denen einer Fluessigkeit oder Presslust zuleiten
und rrlschen kann, sowie ueber die Duesen 42 43 in den Brennraum eingefuehrt werden.
Relation mittels Getriebes 40 kann die Zerstaeubung und Verteilung und Mischung
mit der
komprimierten Luft unterstuetzen. Reiniger 45 kann gleichzeitig
als Sieb dienen. Anlage 49 mag der weiteren Siebung und Abfuehrung von Fremdstoffen
oder schaedlichen Stoffen dienen und mit den Mitteln 50,54,55 zusammen arbeiten
und rotiert werden. Die beschriebenen leint.ngungselemente sind natuerlich abgedichtet,
damit kein Druckk -gas aus dem Brennrauin entqeichen kann. Als weitere Siebe, Reiniger
diellelì auch die weiteren Mittel 56,58,60,61, die ebenfalls oszillierbar od*?rv
rotierbar ausgefuehrt s ein koeniien. Doch ist es auch oft zweckrnaessig diese mit
Katalysatoren 57 usw. zu belegen, damit diese Katalysatoren das Brennstoff-Luftgemisch
weiter reinigen, bevor es durch den Kanal 37 den Brennraum verlaesst und in den
Expansionszylinder 51 geleitet wird. Der Expansionszylinder 51 treibt dann den Kolben
1, der die gewonnene Arbeitsenergie vom Motor nach aussen abgibt, zum Beispiel ueber
eine Kurbelwelle und der dann mit einem Teil e der Verbrennungsenergie den Kolben
1 des Kompressionszylinders 41 treibt. Die Verbrennung wird irn Brennraum durch
die Zuendung 64 oder 65 eingeleitet oder sie erfolgt vonselbst, wenn die Luft hoch
genug, also heiss genug verdichtet worden ist. Nachdem die Verbrennung eingeleitet
wurde, istb es zweckdienlich, sie kontinuierlich durch kontinuierliche Beschickung
mit neuer komprimierter Luft und neuem Brennstoff aufrecht zu erhalten.
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Bei richti ger Bewessung und technisch richtiger Ausfuehrung ermoeglicht
das Erfindungs-System einen rationellen Allesbrenner Motor, insbesondere Kohlenst
aub und Koohlenschlamm Motor mit hohem Wirkungsgrade und langer Lebensdauer. Denn
die Reinigung im Brennraum, wie beschrieben, vermeidet das Eintreten von reibenden
Koerperteilen in den Expansions-Zylinder 51. Der Kompressionszylinder 41 ist ohnehin
nicht durch Abnutzung mittels Reibteilen aus Ko hleresten gefaehrdet, da in ihn
kein Treibstoff hereinkommt.
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Im Ausfuehrungsbeispiel der Figur 3 sind die Kompressions- und Expansions-Zylinder
91 usw. in ein em Rotor 79 angeordnet und der Zylinderverschluss mit den Einlaessen
und Auslaessen ist durch einen Steuerkoerper 97 mit ebener Flaeche gebildet, an
der die obere Rolorcndflaeche dichtend rotiert.
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Die Kolbenbewegung ist durch Pleuel betaetigt, die in der schraeg
gelagerten Hubscheibe 105 rotieren und gefuehrt sind.
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Getriebe 106. Leitungen und Druckfluidtaschen 77,78,134,140,137, 137,136,138,112,120
usw. dienen der Schmierung und Kuehlung der Teile. Schaft 82 der Lagerung und Halterung
des Rotors, Gehaeuse 121,98 unter anderen der Lagerung des Steuerkoerpers 97 und
dessen Anpressung an die Rotorendflaeche aus den Druckkammern 95 oder 96 heraus
und die nicht genannten Teilenummern dienen Funktionen, die sich aus der Zeichnung
ergeben.
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In Figur 4 ist gezeigt, dass der Steuerkoerper oder Zylinderdichtkopf
97 auch die Zu-und Abfuehrkanaele 124,128 teileweise enthaelt und dass er teilweise
mit einer Rotationsanlage 145-146 versehen sein kann, um die Dichtflaechen zwischen
Koerper 97 uiid Rotor siebzig periodisch zu verlagern, damit sie sich gegenseitig
gut einschleifen und dadurch besser dichten. Ein Auslass oder Einlass-Ventil 125
mag mit seinen Elilfsmitteln 126,127 usw, . in jeweiligen Einlass oder Auslass kanal
128 oder 124 angeordnet werden.
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Kolben 72 mit Kolbenringen 129 sind im Rotor 70, der die Zylinder
enthaelt, sichtbar gemacht.Ebenso sicht man einen Teil der Kolbenpleuel 74.
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Figur 5 zeig die einfachere Ausfuehrungsart des Trich flansches 151
fuer den Antrieb der Kolbenbewegung ueber die Pleuel 74. Wichtig sind hierin auch
noch die Schmiermittel Tacschen und Leitungeii 137.158 usw. sowie die Pleuelkopfhalterungen
103, 104, 105, 137, die Lager 152, 156 usw. .
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Figuren 6 bis 8 zeigen Ausfuehrungsbeispiele fuer die Lage der Einlass-Kanaele
und der Auslasskanaele um Zylinderkopf ode Steuerkoerper 97. zum Beispiel Teile
125, 124, 162 164, 163 vor denen die einzelnen Zylinder 91 vorueber rotieren und
Gas aufnehmen oder luft abgeben.
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Figur 9 zeigt eine andere Alternative fuer die Ausbildung des Zylind
erkopfes eines die Zylinder enthaltenden Rotors.
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Zum Beispiel zwei roticrbare Koerper 201 und 202 mit ihren Kanaelen
und Antrieben. Darin ist auch gezeigt, dass die Kanaele, zum Beisp iel 208 durch
Luftstroerne durchblasen und dabei gekuehlt oder gereinigt werden konnen,wenn sie
bestimmte Grade der Rotation erweichen.
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Figur 10 zeigt insbesondere, wie eine Anzahl von rotierenden Koerpern
221 -226 usw. im Motorenkopfe angeordnet werden koennen, die dann in zeitlich richtiger
Reihenfolge Kanaele 227 bis 232 232 usw. zur richtigen Zeit mit dem betreffendem
Zylinder 91 verbinden.
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Figur 11 ist ein Laengsschnitt durch das Ausfuehrungsbeispiel eines
Kolbens mit seinen Nuehlmittels, Schmiermitteln und Teilen der Ausbildung, unter
anderem um leicht zu sein und hohc Fliehkraefte mit Reibung an den Zylinderwaenden
in Grenzen zu halten. Die Figuren | 2A und 12 B zeigen systematisch eine komplette
Anordnung eines Rotationsmotors mit seinen Ventilkoerpen im Motorenkopfe, die den
Vorteil bietet, dass nacheinander jeder Zylinder einmal oder in einer bestimmten
Relationszahl als Kompresser-Zylinder und dann abwechselnd als Expansionszylinder
arbeitet. Die entsprechenden Rotationswinkel der Ventilkoerper und der Arbeitszylinder
sind in den Figurenteilen eingetragen und ebenfalls sind in ihnen Brennstoffeinlasse,
Auslaesse oder Kuehlstromeinlaesse, Reinibungstrom Einlaesse, Auslaesse usw. eingezeichnet.
Diese sind als laengliche Teile ind er Figur sichtbar, waechrend die Hauptteile
rund gezeichnet sind. Die liguren zeigen alle entsprechenden Stellungen der betreffenden
Teile waehrend der Rotation, wobei der Winkel alpha jeweils die Rotationslage angiebt,
z.B. 1/4; 1/2, 11/278 igstel usw.
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Figur 13 zeigt das Beispielder Lagen der Kanaele inden betreffenden
Ventilkoerpern, die im Motorenkopfe rotieren und die Figur oder Tafel unten in Figur
13 gibt die Reihenfolgen A Einlass, C Kompression, V=Expansion,Verbrennungsforsetzung,
Auspuff Vorgaenge, wobei diese periodisch wechseln, um die inzelnen Zylinder gleichmaessigen
Belastungen zu unterwerfen
In Figur 14 ist gezeigt, dass der Motorenkopf
rotierende Ainlass-und Auslass-Steuerungen 323 enthaelt, die mit entsprechenden
I'eitungen und Kuehlkanaelem3i2, bis 324 usw. versehen sein koennen.
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Der Motorenkopf 327 ist entsprechend ausgebildet und enthaelt die
Sitze fuer die rotieren Teile 223, sowie die entsprechenden Kanaele.
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Das wesentliche Merkmal dieser Ausfuehrung ist dass die Kolbenkoepfe
372 mit einer Form 303,305,302,306,304 versehen sein muessen, die den Aussenflaechen
340,341 der Rotorventile 323 und dem Kopf 327 mit Flansche 307 angepasst sein sollen,
damit im Zylinder 11 in der aeusseren Kolbenlage kein Totraum oder nur geringer
To@arum verbleibt.
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figur 15 gibt allerantive Ausfuehrungsbeispiele fuer dit Rotorventile
380, 381, den Motorenkopf mit Teilen 327, 390, 394 usw. und den entsprechenden Kolben
273. In dieser Ausfuehrung sind die Einlass und Auslass Kanaele 387,389,340,341
eng, um die Zeit der Zuleitung oder Ableitung von Gas oder Luft in einem engem Kolbenbewegungsbereiche
zu halten. Naemlich in dem Bereiche imaeusserm Hubbereuch, indem der Kolben sich
infolge der Sinus-cosinus Funktionsbewegung der Kurbelwelle kaum auf und abbewegt,
waehrend die Rotation der Rotorventile 380,381 weiter geht.
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In Figur 16 ist der Rotationsverbrennungsmotor tnl(t h der Patentschrift
1,426,003 des Erfinders benutzt. Diese hat den Vorteil der Ermoeglichung besonders
effektiver Verbrennungsproz Erfindungsgemaess sind jedoch die Ventile 414,415 in
die Rotor seitenwaende eingebaut, rotierend ausgebildet und mit entsprechenden Einlaessen
und Auslaessen 417,418 versehen.
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Figur 17 zeigt eine schematische Ansicht der Lage der Brennrauntanordnung
mit den betreffenden Kanaelen 31,34,37 zu einer Mehrzahl von Zylindern eines z.B.
herkoemmlichen Motors mit Zylindern 41A, 51A,B usw., wobei die Zylinder dann jeweils
als Verdichtungs-Kompressions, Expansions oder Auslass Arbeitsaggregate im Rahmen
d@ Erfindung verwendet in@.