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Endothermischer Zentrifugaldreitaktmotor"
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Die Erfindung betrifft einen endothermischen Zen = trifugaldreitaktmotor
bestehend aus mechanischen E= lementen gleich welcher Abmessung, der chemische,
bzw. Verbrennungsenergie in aktive, mechanische E= nergie umwandelt.
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Der endothermische alternative Kolbenmotor läuft bekanntlich nach
dem Prinzip der Einlass- Verdich= tungs- Expansions- und Auslasshube, die durch
die geradlinige, alternative Bewegung von einem oder mehreren Kolben in den entsprechenden
senkrechten Zylindern bestimmt sind, wobei die Kolben mittels entsprechender Pleueln
mit einer Kurbelwelle ver = bunden sind. Sowohl die thermische, als auch die mechanische
Leistung sind dabei durch die Notwendig= keit beeinträchtigt, die geradlinige, alternative
Bewegung einer oder mehrerer Kolben in die konti = nuierliche Kreisbewegung der
Antriebswelle umzuwan deln, sowie ebenfalls durch die Anwesenheit zahl = reicher
zusätzlicher mechanischer Elemente, wie z.
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B, Federn, Ventile, Nocken, usw. Ausserdem wird ein grosser Teil
der thermischen Energie während des Verdichtungshubes aufgenommen, da der Kolben,
bzw. die Kolben bei ihrem RUcklaur" den von der im.
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Zylinder, bzv. in den Zylindern anwesenden FltLssgkeit
aufgebrachten
Widerstand Rberwinden massen.
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Der Kreiskolbenmotor (Wankel) sieht vor, dass die geradlinige, alternative
Bewegung einer oder mehre rer Kolben durch die Kreisbewegung einer oder mehre mr
trochoidalen Rotoren ersetzt wird. Derartige Mo= toren verfolgen allerdings denselben
thermodynami= schen Kreisprozess der alternativen Kolbenmotoren.
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Demnach sind zwar sämtliche Verluste beseitigt,die durch die alternative
Bewegung des kolbens, bzw.
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der Kolben und der zusätzlichen mechanischen Ele = mente verursacht
werden; die durch den Verdichtungshub sowie durch die Reibungsflächen und die exzen=
trische Verbindung zwischen Rotor und Antriebswel= le verursachten erheblichen Verluste
bleiben wei = terhin bestehen.
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Bei den-kreisbeweglichen Ttirbomotoren sind eben = falls die durch
den Verdichtungshub und durch die unausreichende Abdichtung zwischen den Flegeln
der zentrifugal arbeitenden Rotoren und zwischen letzteren und den statischen Winden
verursachten Verlu = ste anwesend.
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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung einen Motor zu schaffen, der
die bereits erwhhnten Nachteile der
bekannten Motoren beseitigt,
die htchste Ausnutzung der eingelassenen Flussigkeit ermbglicht und gleich= zeitig
suntliche durch die alternative Bewegung der Kolben, durch die ExzentrizitAt der
trochoidalen Ro toren, durch die unausreichende Abdichtung der zen= trifugal arbeitenden
Flegelrotoren und durch den im= merhin anwesenden Verdichtungshub verursachte so
= wohl thermische als mechanische Energieverluste mbglichst einschrankt.
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Die Erfindung ltst diese Aufgabe dadurch, dass ein thermodynamischer
Dreitaktkreisprozess bestehend aus Einlass, Expansion der Flassigkeit und Abgasung
unter Verwendung einer einzigen, statischen, an = nahernd kreiszylinderftzzigen
Arbeitskammer vorge = sehen ist, durch deren Mitte eine geradlinige, dreh= bar angeordnete
Antriebswelle hindurchgeht, an der senkrecht dazu ein kreisfbrmiges oder ähnlich
ausge= bildetes Laufrad fest angebracht ist, mit welchem ein oder mehrere dazu radial
verlaufende, als Kol = ben arbeitende und im Innenraum der Kammer in zen = trifugaler,
kontinuierlicher Kreisbewegung gesetzten Elemente einstackig verbunden sind, wobei
die ge nannte kreiszylinderftlrmige Kammer einen in einem Bereich zwischen dem Umfang
des genannten Laufrades und der Aussenfläche der Kammer vorgesehenen Schlitz
aufweist,
durch den eine kreis£trmige oder ähnlich ausgebildete, als Absperrschieber arbeitende
Zahn= kranzscheibe drehbar hindurchläuft und sanit die Abdichtung der Kammer auf
der gesamten Schnittfla= che zwischen Kammer und Schlitz bis auf einen oder mehrere
vorbestimmte Bereiche der Zahnkranzscheibe sichert, die ein entsprechendes Fenster
aufweisen, welches bei jeder Umdrehung des Kolbens, bzw. der Kolben in flbereinsti:nniende
Stellung mit dem ge = nannten Schlitz gelangt und somit den Durchgang des Kolbens,
bzw. der Kolben ermbglicht.
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Die Einlassstelle der Flnssigkeit befindet sich nach der Erfindung
oberhalb des von der Zahnkranz= scheibe oder ahnl. intermittierend abgesperrten
Schlitzes. Bei Anlassen des Motors wird die Flus = sigkeit von dem, bzw. von den
in Kreisbewegung ge= setzten Kolben angesaugt, sobald dieser Kolben, bzw.
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diese Kolben das jeweilige in der Zahkranzscheibe vorgesehene Fenster
aberschritten haben. Die F1Us= sigkeit wird mittels einer Zündvorrichtung, z.B.
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einer Kerze, an einer oder mehreren Stellen entzUndet, die nach der
Eingabe- und vor der Abgasungs -stelle vorgesehen sind. Die Zündung verursacht ei=
ne Expansion der Flüssigkeit, welche die Drehung des Kolbens bewirkt.
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Die Erfindung sieht, wie bereits erwähnt, in der als Absperrschieber
arbeitenden Zahnkranz scheibe ein oder mehrere Fenster vor. Diese Fenster geben
dem Kolben, bzw. den Kolben freien Weg sobald letztere bei ihrer Drehung in ubereinstimmende
Stellung mit dem jeweiligen Fenster gelangen. Die kreis= ft3rmige Zahnkransscheibe
sichert somit eine inter= mittierende Absperrung der kreiszylindrischen Kam= mer
an einem dementsprechend vorbestimsten Bereich (Schlitz).
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht demnach in der Beseitigung
des bei allen anderen bekannten Mo= toren anwesenden Verdichtungstaktes, sowie in
der Kreisbewegung des Kolbens, bzw. der Kolben in ei = ner kreiszylindrischen Kammer,
oder auch in mehre= ren mit entsprechenden Kolben ausgerlisteten ko = axialen Kammern.
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Je nach dem eigenen Heizwert kann die Flflssigkeit u,U. unter einem
hbheren Druck als der atmospheri= sche eingegeben werden; dies unterstatzt eine
bes= sere Verbrennung und somit einen besseren Druck auf den Kolben, bzw. auf die
Kolben.
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Die von dem Kolben, bzw0 von den Kolben an die An=
triebswelle
gelieferte Energie setzt mittels Über= tragungsgliedern die Zahnkranzscheibe in
Bewegung.
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Die Abdichtung der Flttssigkeit ist durch passende Toleranzen zumischen
den einzelnen Teilen gesichert.
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Schmierung und KUhlung werden durch an sich bekannte Massnahmen erzielt.
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Gembss der Erfindung ist die Antriebswelle senk = recht zur kreiszylindrischen
Kammer angeordnet.Die Drehung der genannten Antriebswelle erfolgt um die Mitte der
mittigen Kreisf lache der kreiszylindri = schen Kammer.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass das Lauf = rad unter Einhaltung
passender Toleranzen inner = halb der kreiszylindrischen Kammer und im Bereich ihrer
kleineren Kreisf lache senkrecht zur Antriebs= welle angeordnet und mit dieser fest
verbunden ist.
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Schliesslich sind gemäss der Erfindung das, bzw.
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die als Kolben arbeitende Elemente mit dem Laufrad fest verbunden
und radial verlaufend zur Antriebs= welle angeordnet. Das Laufrad, sowie das, bzw,
die als Kolben arbeitenden Elemente weisen eine kreis= Btrmige oder ähnliche Form
auf und sind gegensei = tig senkrecht angeordnet.
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Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend an = hand eines bevorzugten
Ausfnhrungsb eis pieles näher erläutert. Es zeigen: Figur 1, eine Seitenansicht
des erfindungsgemäs = sen Motors; Figur 2, eine Draufsicht des Motors nach Figur
1; Figur 3, eine Explosionsdarstellung im Schnitt der kreiszylindrischen Kammer
und des LauEra= des mit einem einzigen Kolben; Figur 4, eine Seitenansicht der kreiszylindrischen
Kammer mit den Einlass- ZUndung- und Ab= gasungsbohrungen; die Figuren 5,6 - 7,8
- 9,10, Schnitt- bzw. Draufs sichten der drei Arbeitstakte Figur 1 zeigt einen endothermischen
Zentrifugal = dreitaktmotor gemäss der Erfindung bei dem der Verdichtungstakt beseitigt
wurde und bei dem ein einzi= ger Arbeitskolben eine lediglich kreisfurmige, kontinuierliche
Bewegung in einer einzigen kreiszylindreschen Kammer ausfahrt.
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Auf dem Grundrahmen 6 ist mittels Träger 16 die im allgemeinen mit
1 bezeichnete kreiszylindrische Kammer befestigt. Die Antriebswelle 2 ist auf den
Trägern
5 abgestützt, geht durch die Mitte der kreis= zylindrischen Kammer 1 hindurch und
setzt aber die im allgemeinen mit 4 bezeichneten, zweckentspre = chend bemessenen
Zahnrädern die kreisförmige Zahn= kranzscheibe 3 in Bewegung. Letztere ist mit einer
vorspringenden, um ihren Umfang herum laufenden Wahrung 7 versehen und damit von
den Rollen 8 dreh= bar getragen, welche ihrerseits auf den Halterungen 8' drehbar
montiert sind. Der Einlass der Fitissig keit, die Zündung und die Abgasung erfolgen
bei 9, 10 und 11.
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Figur 2 zeigt deutlich die Stellung der kreisfrmi= gen Zahnkranzscheibe
3 gegenuber der kreiszylindri= schen Kammer 1. Man erkennt wie ihr Drehpunkt auf
der horizontalen Ebene gegennber der Mitte der Kammer 1 derart versetzt ist, dass
die Zahnkranz = scheibe 3 lediglich durch einen vorbestimmten Be = reich der Kammer
1 hindurch laufen kann. Die Zahn= kranzscheibe arbeitet somit als Abdichtungsscheibe
aber ihren ganzen Umfang, mit Ausnahme des mit dem Fenster 3' versehenen Bereiches.
Das Fenster 3 ist, wie nachstehend naher beschrieben, derart aus= gebildet und bemessen,
dass der in der kreiszylin= drischen Kammer 1 drehbeweglich angeordnete Kolben 13
nach jeder vollen Umdrehung durch dieses Fenster
laufen kann.
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Die Drehfläche der kreisförmigen Zahnkranzscheibe 3 steht, wie aus
Figur 1 besser erkennbar, unter = halb des mittigen Bereiches der kreiszylindrischen
Kammer 1. Nach jeder vollen Umdrehung des Arbeits= kolbens 13 gelangt also das in
der Zahnkranzschei= be ausgebildete Fenster 3' in eine synchronisch damit ubereinstimmende
Stellung und gibt dem Kolben den Weg frei; sie arbeitet somit als eigentlicher Absperrschieber.
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Figur 3 zeigt die kreiszylindrische Kammer 1 ge = teilt in Zylinderhtlften
1A und 1B mit den entspre= chenden Hohlraume 12, 12', die den toroidförmigen Raum
bilden, in dem der Kolben 13 seine kontinuier= liche Kreisbewegung ausfahrt. Der
Kolben 13 ist einstückig mit dem scheibenformigen Laufrad 14,das seinerseits an
der Antriebswelle 2 fest verbunden ist. Man erkennt in Figur 3 auch beide Teile
15A, 15B des Schlitzes 15, die in der jeweiligen Zylin derhalfte 1A, 13 vorgesehen
sind; durch diesen Schlitz 15 hindurch läuft die kreisfbrmige, als Ab sperrschieber
arbeitende drehbewegliche Zahnkranz= scheibe 3. Den Schlitz 15 erkennt man deutlicher
in Figur 4, in der auch die Einlass- und Zundungs= stelle der Flflssigkeit, sowie
die Abgasungsstelle
mit 9, 10 und 11 bezeichnet sind.
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Aufgrund der vorhergehenden Beschreibung sind nun in den Figuren 5,6
- 7,8-- 9,10 drei Zeitpunkte der jeweiligen Arbeitstakte besser erkennbar.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen die Stellung des Kolbens 13 gleich nach
der Einlassstelle 9 der FlEssigkeit.
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Das Fenster 3' der als Absperrschieber arbeitenden Zahnkranzscheibe
3 (Fig. 6) befindet sich dabei I1 noch in Ubereinstimmung mit dem Schlitz 15, da
der Kolben 15 diesen Bereich nach einer vollen Umdreh= ung soeben itberschritten
hat.
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In den Figuren 7 und 8 ist der Kolben 13 bis zu ei nem kurz vor der
Zundungsstelle 10 stehenden Be = reich verschiben worden und hat Flflssigkeit ange
= saugt. Synchron mit der Kolbenbewegung ist das in der Zahnkranzscheibe 3 ausgearbeitete
Fenster 3t in die Stellung der Figur 8 versetzt worden und sperrt nun den Schlitz
15 abdichtend zu. Die Flüs= sigkeit ist demnach Im Raum zwischen Schlitz 15 und
Kolben 13 abdichtend eingeschlossen.
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Die Figuren 9 und 10 zeigen den Kolben 13 nach II Uberschreitung der
Zandungsstelle 10. Der Kolben
13 ist durch den Druck der entzAndeten
und expan = dierten Fltrssigkeit bis kurz vor die Abgasungsstel= le 11 weiter verschoben
worden. Synchron mit der Kolbenbewegung ist das in der Zahnkranzscheibe 3 ausgearbeitete
Fenster 3' in die Stellung der Fi = gur 10 versetzt worden und sperrt weiterhin
den Schlitz 15 abdichtend zu. Die Flflssigkeit ist wei= terhin im Raum zwischen
Schlitz 15 und Kolben 13 abdichtend abgeschlossen.
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Der Kolben 13 Uberschreitet nun die Abgasungsstel= le 11 und setzt
trotzt Druckabfall aus Trägheit seine Bewegung fort, bis er den Bereich des Fensters
3 1 in der zahnkranzscheibe 3 erreicht, das ihn durch den Schlitz 15 den Weg freigibt,
sodass der Kreisprozess wieder von Anfang an beginnt. Das Fenster 3' ist, wie bereits
erwähnt, leicht oval ausgebildet und derart breit bemessen, dass es dem Kolben 13
zu dem Zeitpunkt den Weg freigibt, in dem letzterer in tibereinstimmende Stellung
mit dem Fenster 3 gelangt.
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Die Wirkungsweise des endothermischen Zentrifugal= dreitaktmotors
nach der Erfindung ist folgende: aus der Einlassstelle 9 wird vom Kolben 13 F1Ussig=
keit in die Kammer 1 angesaugt, oder sogar bereits
unter Druck
eingegeben. Der Einlass erfolgt in dem Bereich der Kammer zwischen dem von der Zahnkranz=
scheibe 3 abgesperrten Schlitz und dem Kolben 13 selbst. Der durch den Anlassmotor
in Bewegung ge = setzte Kolben 13 überschreitet nun die Ztndungs = stelle 10, wobei
die Expansion der Flussigkeit be= wirkt wird. Unter der Expansionswirkung der Flus
= sigkeit wird der Kolben 13 weiterhin in Kreisbewe= gung gedruckt, bis er die Abgasungsstelle
ueber = schritten hat, wonach der Druck abfällt. Gleich da nach setzt der Kolben,
zusammen mit den angeschlos senen Gliedern, seine Kreisbewegung aus Trägheit fort.
Nach Überschreitung des Fensters 3' beginnt der Kreisprozess wieder von Neuem.
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Der Gegenstand der Erfindung wurde anhand eines be= vorzugten AusfUhrungsbeispieles
erläutert. Es sind selbstverständlich Änderungen in Anordnung und Ab= messungen
mbglich, ohne den Schutzumfang zu verlas= sen.
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