DE3304168A1

DE3304168A1 - Zahnrotor-motor

Info

Publication number: DE3304168A1
Application number: DE19833304168
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 6607 Quierschied Wildanger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1983-07-21

Description

Dipl.-Ing.Alfred Wildanger 66o7 Quierschied

Beethovenstr.8

Zahnrotor-Motor

Gegenstand der Erfindung ist ein ventilloser Verbrennungsmotor für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit kontinuierlicher Verbrennung und mit nur zwei ineinandergreifenden,gegenläufig drehbar beweglichen Zahnrotoren in einem zweckentsprechenden Gehäuse.

Herkömmliche Verbrennungsmotoren sind in der Regel Hubkolbenmotoren mit oszillierenden Kolben,Pleuelstangen und Ventilgestänge,deren einseitig schwingenden Massen mit Gegengewichten ausgeglichen werden müssen,aus einer Vielzahl von Teilen hergestellt und kompliziert im Aufbau.Bereits geringe Abweichungen von der Sollwerteinstellung von Zündzeitpunkt und Ventilspiel verursachen bei diesen,durch eine rasche Folge von Explosions- oder Verbrennungshüben angetriebenen Motoren eine erhebliche Minderung der Leistung und des Wirkungsgrades.
Diese Nachteile haften dem Zahnrotor-Motor gemäß der Erfindung 5 nicht an.

Aufbau

Zwei zahnrad- oder zahnwalzenförmige Rotoren 1 mit zweckentsprechenden Verzahnungen,Durchmessern und Längen.mit ebenen oder geformten Seitenflächen,sind je mit einer Welle in einem gemeinsamen Gehäuse radial und parallel gegenüberliegend und in ständigem Eingriff der Verzahnung miteinander drehbar derart gelagert,daß mindestem #*^E'ein Zahn des- einen Rotors 1 mit beiderseitiger Flankenberührung der beiden entsprechenden,gegenüberliegenden Zähne des anderen Rotors 1 int Eingriff ist,und zwischen Zahnkopf des einen Zahnes und Zahnfuß der beiden anderen gegenüberliegenden Zähne ein zweckentsprechender Hohlraum verbleibt.

Das Gehäuse 2 ist mit inneren ebenen Seitenflächen ausgestattet,an denen die Seitenflächen der Rotoren 1 dichtschließend gleiten,und kann mit Dichtleisten oder sonstigen Vorkehrungen zur Abdichtung versehen sein.Die inneren Mantelflächen des Gehäuses 2 sind derart ausgebildet,daß sie jeden der beiden Rotoren 1,je radial gegenüberliegend und auf eine Länge,die dem Abstand von mindestens zwei Zähnen entspricht,mit geringstem Abstand dichtend umschließen.

Zwischen beiden,jeden Rotor 1 teilweise umschließenden Mantelflächen

Dipl.-Ing.Alfred Wildanger Zahnrotor-Motor

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des Gehäuses 2 sind im BereYch dfe'r'inr Betrierb"einwärtsdrehenden Zähne der Rotoren 1 Einlassöffnungen 3 für Frischluft oder Brennstoff-Luftgemisch angeordnet.Im Bereich der auswärtsdrehenden Zähne der Rotoren 1 sind Auslassöffnungen Zf für die Verbrennungsgase an-

ko geordnet.Zwischen den jeweils beiden öffnungen 4,3,kann im Gehäuse 2 eine weitere Öffnung 5 zum Ausspülen restlicher Verbrennungsgase aus-den Zehnzwischenräumen mittels Frischluft vorgesehen sein.Vor dem Eingriffspunkt der Zähne der beiden Rotoren 1 ist im Gehäusemantel 2 in Verbindung mit den die Rotoren 1 teilweise umschliessende Flächen eine Vorverdichtungskammer 6,und nach dem Eingriffspunkt eine zweckentsprechend geformte Brennkammer 7 mit Zündvorrichtung angeordnet.Die Brennkammer 7 kann mit Leitblechen zur gezielten Gas-führung versehen oder auch extern angeordnet seih. Das Gehäuse 2 ist in bekannter Weise mit Vorrichtungen zur Kühlung, Schmierung und Brennstoffzufuhr und -regelung ausgestattet.Ausserhalb des Gehäuses 2 können die Rotorwellen mit einem weiteren Zahnradpaar kraftschlüssig und derart miteinander verbunden sein,daß die Flankendrücke der Zähne der Rotoren 1 gegeneinander bei Leistungsabnahme an einer Rotorenwelle reduziert oder verhindert werden.

Die Leistungsabnahme kann an einer oder an beiden Wellen der Rotoren 1 erfolgen.Die Brennstoffzufuhr kann sowohl über Vergasereinrichtungen vor den Einlassöffnungen 3 als auch unter Druck über Einspritzvorrichtungen in die Vorverdichtungskammer 6 oder direkt in die Brennkammer 7 erfolgen.

Es kann vorteilhaft sein,im Bereich der axialen Enden der Rotoren 1 verschließbare separate Zu- und Abluftöffnungen im Gehäusemantel 2 ■vorzusehen und die Vorverdichtungskammer 6 und die Brennkammer 7 nicht bis zu den axialen Enden der Rotoren 1 zu führen,um die Zahnkopfenden, die an den ebenen Seitenflächen des Gehäuses2 gleiten, mittels Frischluftkühlung vor schädlich hohen Temperaturen zu schützen.

Funktion

Bei zweckentsprechender Drehrichtung der gegenläufigen Zahnrotoren wird durch die zwischen den einwärtsdrehenden Zähnen verbleibenden Hohlräume,abgedichtet durch Seitenflächen und Mantelflächen des die Rotoren 1 teilweise umschließenden Gehäuses 2,Frischluft oder Brennstoff-Luftgemisch durch die Einlassöffnungen 3 in die Vorverdichtungskammer 6 gefördert.Da das Fördervolumen der Zahnzwischenräume der beiden Rotoren 1 im Einlassbereich größer istals das,der im Eingriff sbereich zwischen den ineinandergreifenden Zähnen verbleibenden

Dipl.-Ing.Alfred Wildanger

Zahnrotor-Motor n-nnt+ot*

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Hohlräume,welche die Frischluft oder das Frischgas weiter in die Brennkammer 7 fördern,wird in der Vorverdichtungskammer 6 zunächst ein von der Differenz der beiden Volumina abhängiger Luft- oder Gasdruck aufgebaut.Das so vorverdichtete Mittel wird jeweils ab dem Ineinandergreifen der Zähne mit beiderseitiger FlankenberÜhrung i« Eingriffsbereich in den dort entstehenden Hohlräumen weiterverdichtet und in die hinter dem Eingriffsbereich angeordnete Brennkammer 7 gefördert.

Da;s Brennstoff-Luftgemisch oder die Frischluft,die durch die Einspritzvorrichtung mit Brennstoff angereichert ist,wird in der Brennkammer 7 mittels Glühkerze oder sonstiger Einrichtung zur Entzündung gebracht.

Der Expansionsdruck der verbrennenden Gase in der Brennkammer 7 wirkt einerseits hemmend auf die Flanken der sich überdeckend ineinandergreifenden ankommenden Zähne der Rotoren 1 im Eingriffsbereich, andererseits antreibend im Drehsinne auf die Flanken der sich in Sichtung adS. die Auslassöffnungen 4 hin bewegenden Zähne der beiden Rotoren 1 im Bereich dess zwischen Brennkammer 7 und Auslassöffnungen k die Rotoren 1 umschließenden Gehäusemantels 2. Nach Leistungsabgabe auf die Zahnflanken,durch die eine Drehung der Rotoren 1 im zweckentsprechenden Drehsinne bewirkt wird,entweichen die Verbrennungsgase jeweils durch die Auslassöffnungen 4· Die: Antriebskraft am Zahnkranzumfang der Rotoren T ergibt sich aus dem Verbrennungsdruck,multipliziert mit der Differenz der beaufschlagten Zahnflankenflächen,abzüglich der sonstigen Widerstände. In Abhängigkeit von Umdrehungsgeschwindigkeit und Zähnezahl der Rotoren 1 wird fast stetig Frischluft oder Frischgas in die Brennkammer gefördert,wodurch eine kontinuierliche Verbrennung und stetiger Antrieb der Zahnrotoren 1 erfolgt.

1o§ Bei zweckentsprechender Auslegung der zwischen den Zähnen im Eingriffsbereich verbleibenden Hohlräume wird bereits, dort durch Selbstzündung die Verbrennung eingeleitet,wodurch sich der Wirkunggrad des Zahnrotor-Motors noch erhöht.
Die Motorleistung kann durch vorgeschaltete Ladeluftverdichter weiter erhöht werden.

Der Zahnrotor-Motor kann auch als Heißluftmotor betrieben werden, indem die Brennkammer 7 in geeigneter Weise von außen erhitzt wird.

Dipl.-Ing.Alfred Wildanger

Die Vorteile des Zahnrotor-Motors gemäß der Erfindung gegenüber herkömmlichen Verbrennungsmotoren sind: a. Einfacher,kompakter,ventilloser und betriebssicherer Aufbau mit nur zwei gleichförmig rotierend beweglichen Teilen,in bekannter Technik kostengünstig herstellbar.

b. Betrieb mit allen flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, optimale Verbrennung zufolge beliebig zweckentsprechend zu

12o gestaltender - auch externer oder extern zu beheizender Brennkammer.

c. Gleichförmiger,turbinenähnlicher Rundlauf,großer Drehzahl-UBd Leistungsbereich.

d. Universelle Verwendbarkeit,auch zur Druckgaserzeugung.

In der Zeichnung Fig.1 sind die wesentlichen Teile des Zaihnrotor-Motors ohne Einrichtungen zur Brennstoffzufuhr, Zündung,Kühlung und Schmierung vereinfacht im Schnitt dargestellt:
1 Zahnrotoren

13o 2 Gehäuse

3 Einlassöffnungen
Jf Auslassöffnungen

5 Spülöffnungen

6 Vorverdichtungskammer

7 Brennkammer

Zweckentsprechende Drehrichtung sowie Ein- und Auslassrichtung ist durch Pfeile markiert.

Leerseite

Claims

Dipl.-Ing.AIfred Wildanger

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Patentanspruch

' ) Zahnrotor-Motor

als Verbrennungsmotor für flüssige und gasförmige Brennstoffe gekennzeichnet dadurch,daß

zwei zahnrad- oder zahnwalzenförmige Rotoren 1 mit zweckentsprechenden Verzahnungen,Durchmessern und Längen,mit parallelen Achsen und ebenen oder zweckentsprechend geformten Seitenflächen, \W? in einem gemeinsamen Gehäuse 2,welches mit Einlassöffnungen 3 und Auslassöffnungen if ,Vorverdichtungskammer 6 und Brennkammer 7, regelbaren Vorrichtungen für die Brennstoffzufuhr,Zündeinrichtung, und Einrichtungen zur Kühlung und Schmierung versehen ist, derart gelagert sind,daß sie an den Seitenflächen des Gehäuses, welches Diehtleistea oder sonstige Vorkehrungen für die Abdichtung erhalten kann,und an den zwischen Einlassöffnungen 3 und Vorverdacht ungskammer 6 sowie zwischen Brennkammer 7 und Auslassöffnungen Zf verbleibenden,radial dem Durchmesser der Rotoren 1 angepassten Gehäusemantelflächen 2,dichtschließend mit geringstem Abstand, gegenläufig drehbar gleiten können,so daß mindestens _t1e ein Zahn eines Rotors 1 mit beiderseitiger Flankenberiihrung der jeweils gegeüberliegenden beiden anderen Zähnen des anderen Rotors 1 im Eingriff ist,und zwischen Zahnkopf des einen Zahnes und Zahnfuß der beiden gegenüberliegenden Zähne ein zweckentsprechender Hohlraum verbleibt.