DE3242431A1

DE3242431A1 - Drehkolben-heissgasmotor mit kontinuierlicher verbrennung

Info

Publication number: DE3242431A1
Application number: DE19823242431
Authority: DE
Inventors: Günter 4500 Osnabrück Osterburg; Heinrich 4512 Wallenhorst Stallkamp
Original assignee: MOTOS MOTOR GmbH
Current assignee: MOTOS MOTOR GmbH
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1984-05-17

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Drehkolben-Reißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Senkung des Brennstoffverbrauchs von Antriebsmotoren bei gleichzeitiger Anhebung ihrer Umweltfreundlichkeit ist ein Gebot unserer Zeit. Der aufgeladene Dieselmotor liegt in diesem Wettbewerb vorne, kann aber eventuell im Bereich größerer Motorleistungen von der Kleingasturbine noch eingeholt werden, wenn es gelingt, keramische Werkstoffe nutzbar zu machen, um ihren Brennstoffverbrauch und ihre Fertigungskosten zu senken. Da sie den Joule-Prozeß anwendet, hätte die Gasturbine aufgrund der kontinuierlichen Verbrennung Vorteile hinsichtlich der Schad stoffverminderung im Abgas. Eine' Strömungsmaschine wird aber bei Motorleistungen unter 250 KW den Verbrauch des aufgeladenen Dieselmotors nicht unterbieten können.
In diesen Leistungsbereich soll der Drehkolben- Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung vorstoßen.
Er kann den umweltfreundlichen Joule-Prozeß bei annehmbarer Motorgröße mit niedrigem Brennstoffverbrau ch ausführen, vorausgesetzt, daß er aus keramischen Werkstoffen gebaut werden kann, was jedoch weniger Schwierigkeiten, als bei der Kleingasturbine bieten dürfte. Beim Drehkolben- Heißgasmotor lassen sich eine Kompressions-und eine Expansionsmaschine in einem Aggregat vereinen, woraus sich durch die Teilbeaufschlagung gegenüber der Kleingasturbine ein großer kühlungsmäßiger Vorsprung ergibt, der sich wie die besseren Teilwirkungsgrade des Motors in der Senkung des Brennstoffverbrauchs und der Steigerung der spezifischen Leistung des Drehkolben-Heißgasmotors auszahlen wird.
Auch bei der Abgasaufladung von Verbrennungsmotoren bringt die als Kompressions- und Expansionsmaschine ausgeführte Bauart, besonders im Teillastbereich, erhebliche Vorteile gegenüber dem üblichen Turbolader. Als Verdichter, als Expansionsmaschine oder als kombiniertes Aggregat für viele technische Anlagen, z. B. Wärmepumpen oder Kältemaschinen kann die Erfindung zur Anwendung kommen.
In dem von F. Wankel geschriebenen Buch "Einteilung der Rotations-Kolbenmaschinen", Deutsche Verlagsanstalt Abteilung Fachverlag, Stuttgart, ist auf Seite 7 D III 16 (Kämmeingriff) eine außenachsige Maschine mit äußeren und inneren ruhenden Arbeitsraumwandungen abgebildet. Diese Drehkolbenmaschine wurde von Behrens 1866 erfunden und als Dampfmaschine und als Pumpe gebaut. Die Drehkolbenmaschine von Behrens arbeitete mit zwei Drehkolben, die sich auf den Stirnseiten der zwei Rotorscheiben befanden.
Bei der neuen Erfindung sind die Drehkolben seitlich an den geteilten Rotorscheiben angeordnet. Es können somit vier Drehkolben (1) (2) (3) (4) Fig. 1 an zwei Rotorscheiben (5) u. (6) Fig. 1 so angebracht werden, daß ein Auswuchten durch Gegengewichte an den Wellen (7) u.
(8) Fig. 1 entfällt.
Der Drehkolben-Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung besteht aus zwei Verdichterkolben (1) u. (2) Fig. 1 und aus zwei Expansionskolben (3) u. (4) Fig. 1. Beim Ansaugen u. Verdichten des Arbeitsmediums durch die zwei Verdichterkolben (1) u. (2) Fig. 1 arbeiten die zwei Expansionskolben (3) u. (4) Fig. 1 als Absperrteil.
Bei der Expansion und beim Ausschieben der heißen Arbeitsgase durch die zwei Expansionskolben (3) u. (4) Fig. 1 arbeiten die zwei Verdichterkolben (1) u. (2) Fig. 1 als Absperrteil.
Der Kompressionsraum (9) Fig. 2 (einseitig in Fig. 2 dargestellt) wird vom Auslaßdrehschieber (10) Fig. 2 angesteuert. Das Druckgas wird durch die Druckleitung (11) Fig. 2 in die Brennkammer (12) Fig. 2 geleitet, wo es in bekannter Weise durch Brennstoffzufuhr verbrannt wird. Der Expansionsraum (13) (in Fig. 2 einseitig dargestellt) wird durch den Einlaßdrehschieber (14) Fig. 2 sehr schnell geöffnet und geschlossen. Das heiße Arbeitsgas kam dann arbeitsleistend im Expansionsraum (13) Fig. 2 des Drehkolben-Heißgasmotors expandieren. Die Drehkolben dichten aufgrund ihrer langen Spaltflächen berührungslos ab. Besondere Elemente wie Dichtleisten sind nicht nötig, wenn man einen relativ niedrigen Leckverlust hinnimmt. Somit ist es möglich, die Restexpansion ohne große Reibungsverluste auszunutzen. Ein Teil des Wärmepotentials der Abgase kann in bekannter Weise durch den Wärmetauscher (15) Fig. 2 zurückgewonnen werden. Der Drehkolben- Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung und gleichförmig sich drehenden Kolben kann auch für hohe Drehzahlen ausgelegt werden, wodurch sich das Leistungsgewicht und das Bauvolumen reduzieren.
Weitere Vorteile sind: günstige Schadstoff-Emissionswerte, geräuscharmer Lauf, da die kontinuierliche Verbrennung kaum Geräusche verursacht. Schwingungsfreier Lauf und Vielstoffähigkeit.
Luftfilter: (16) Fig. 2 Außengehäuse: (17) Fig. 1 u. 2 Innengehäuse: (18) Fig. 1 u. 2 Abgasrohre: (19) Fig. 2 Absperrventil: (20) Fig. 2 Auspuff: (21) Fig. 2 Zahnräder: (22) Fig. 1 (Drehzahlverhältnis 1:1) Leerseite

Claims

Patentansprüche C Drehkolben-Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung und gleichförmig sich drehenden Kolben, die unmittelbar in sich aus zu wuchten sind und somit keine Lagerbelastung durch Fliehkräfte aufweis en, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben, an den Seiten der teilbaren Rotorscheiben (5) u. (6) Fig. 1 angeordnet sind und somit die Drehkolben (1) u. (2) Fig. 1 das Arbeitsgas ansaugen und verdichten und die Drehkolben (3) u. (4) Fig. 1 die Expansionsarbeit und das Ausschieben der Restgase übernehmen.
2 Drehkolben-Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung nach Anspruch 1 dadurch gekannzeichnet, daß die zwei Kompressionsräume durch einen beliebigen Drehschieber angesteuert werden
3 Drehkoiben-Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Expansionsräume durch einen beliebigen Drehschieber sehr schnell geöffnet und geschlossen werden.
4 Drehkolben-Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung nach Anspruch 1, 2, 3 dadurch gekannzeichnet, daß die Erfindung als Expansions-Kompressionsmàschine, Verdichter, Expansionsmaschine, Flüssigkeits-Druckpumpe oder als kombiniertes Aggregat für viele technische Anlagen, z. B. Wärmepumpen, Kältemaschinen oder Verbrennungsmotor-Lader zur Anwendung kommt.
5 Drehkolben-Heißgasmotor mit kontinuierlicher Verbrennung dadurch gekennzeichnet, daß die Erfindung je nach Verwendung aus beliebigen Materialien hergestellt werden kann.