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Die
Erfindung betrifft Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Rotationsmotoren,
deren Arbeitsteile oszillierende Bewegungen um eine an einem Rotor
festgelegte Achse ausführen.
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Bekannt
ist eine Rotationsverbrennungskraftmaschine, enthaltend einen Rotor
mit radialen und sich längs
erstreckenden Stützen
und Längsschaufeln,
die im Bereich ihres Außendurchmessers schwenkbefestigt
sind, wobei die Schaufeln Träger aufweisen,
die ein Führungsmittel
kontaktieren, wobei der Rotor in einem zylindrischen Gehäuse positioniert
ist, das an seinen Stirnseiten durch Seitenwände begrenzt ist und eine Einlaßöffnung und
eine Auslaßöffnung aufweist,
wobei eine Arbeitskammer definiert ist durch die Außenoberfläche einer
Längsschaufel,
die zylindrische Oberfläche
des Gehäuses und
durch die Seitenwände
des Gehäuses.
Eine koaxiale Abtriebswelle ist vorgesehen, die zusätzliche radiale
Stützen
und Kniehebeleinrichtungen aufweist, die an den Rotorarbeitsschaufeln
angelenkt sind. (UdSSR Erfinderzertifikat Nr. 151 8555, IPC F 02
B 53/00, 1989 veröffentlicht).
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Die
Luft in der Maschine wird komprimiert durch Rotation von benachbarten
Schaufeln des Rotors und durch Rotation der Abtriebswelle um die Stützen, wenn
auf einem Nocken eine Kurvenrolle der Gelenkverbindung der benachbarten
Schaufeln abrollt.
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Ein
Nachteil der bekannten Erfindung ist das Vorhandensein einer zusätzlichen
Abtrebswelle, die des weiteren bei einer variablen Geschwindigkeit
bezüglich
des Antriebswellen-Rotationswinkels rotiert, was die Konstruktion
dieser Vorrichtung komplex macht. Es muß angemerkt werden, daß bei dieser Lösung, wie
bei vielen Verbrennungskraftmaschinen, nur die Außenseite
der Schaufeln (eine Seite eines Zylinders bei Kolbenbrennkraftmaschinen)
bei dem Arbeitszyklus teilnimmt. Aus der Sicht des Arbeitszyklus
wird der Raum unter den Schaufeln nicht verwendet.
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Dieser
Nachteil ist bei einer anderen technischen Lösung überwunden, und zwar bei einer
Rotationsverbrennungskraftmaschine, die einen Rotor mit Längsklappen
aufweist, die an diesem im Bereich des Außendurchmessers entlang seiner
Rotationsachse schwenkbeweglich gelagert sind und die die Räume voneinander
trennen, die darin an beiden Seite von jeder der Klappen angeordnet
sind, und wobei der Rotor in einem zylindrischen Gehäuse installiert
ist, an dessen Stirnseitenwand eine geschlossene ovalförmige Führung in
Kontakt mit den Trägern
der Klappen angeordnet ist, und eine Leitung zum Gasaustausch zwischen
den Räumen
an beiden Seiten der Klappen angeordnet ist. Die Stirnseitenflächen der
Klappen und die Oberflächen
der benachbarten Stützen,
die die Stirnseitenflächen
der Klappen kontaktieren, sind einander zugeordnet, kontaktieren
sich gegenseitig, wobei jede der Klappen den Kompressionsraum von
dem Arbeitsraum trennt. Ansaug- und Auslaßöffnungen sind vorgesehen. (US-Patent
Nr. 5 261 365, NPC 123–241,
1993 veröffentlicht;
US-Patent Nr. 5 345 905, NPC 123–241, 1994 veröffentlicht).
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Ein
vorteilhaftes Merkmal dieser Lösung
ist, daß beide
Seiten einer Klappe an dem Arbeitszyklus des Motors teilnehmen,
wobei eine Seite als eine Wand des Kompressionsraumes teilnimmt
und die andere Seite als eine Wand des Arbeitsraumes teilnimmt.
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Diese
technische Lösung
hat eine Anzahl wesentlicher Nachteile. Die Träger sind in der Form zylindrischer
Stifte an den Stirnseitenflächen
der Klappen gebildet. Dies hat zur Folge, daß in einer derartigen Anordnung
stets Gasverlust auftreten wird, der durch Schlitze in der Rotorwand
und in der Gehäusewand
erfolgt. Ein Versuch zum Reduzieren dieser Verluste gemäß US-Patent
Nr. 5 261 365, NPC 123–241,
1993 veröffentlicht,
und US-Patent Nr. 5 3435 905, NPC 123-241, 1994 veröffentlicht, durch Verdicken
der Klappenwand hat eine Abnahme der Volumina der Arbeitsräume und
der Kompressionsräume
zur Folge.
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Als
ein Ergebnis der Tatsache, daß die
Trägerstifte
an den Klappen befestigt sind (als ein integraler Bestandteil der
Klappen hergestellt) und Übertragung
der Arbeitskräfte
auf den Motor durch diese Stifte bewirkt wird, muß ihre Auslegung
stärker
sein und sie müssen
notwendigerweise auf beiden Seiten der Klappen positioniert sein.
Andernfalls, wenn die Stifte auf nur einer Seite positioniert sind,
müssen
sie viel größer gemacht
werden, was eine vergrößerte Leckage
zur Folge haben wird. Des weiteren kann es in dem Fall, daß die Stifte
auf einer Seite der Klappenstirnfläche angeordnet sind, vorkommen,
daß die Klappe
schief steht und sich fest frißt
und sogar ein Ausfall des Motors kann auftreten. Ein Verstärken der Stifte
und ein Erhöhen
der Steifigkeit der Klappen durch Vergrößen ihrer Abmessungen ist hier
auch nicht akzeptabel, da dies eine Reduzierung der Arbeitsvolumina
des Motors zur Folge haben wird.
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Ein
weiterer Nachteil ist, daß in
einem derartigen Motor der Träger
in einer Hochtemperaturzone angeordnet ist, er nicht gut gekühlt werden
kann und akzeptable Arbeitsbedingungen für die Reibungspaarung von Träger und
Führungsnut
nicht bereitgestellt werden kann.
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Ein
sehr wesentlicher Nachteil der in dem US-Patent Nr. 5 261 365, NPC
123–241,
1993 veröffentlicht,
und dem US-Patent Nr. 5 345 905, NPC 123-241, 1994 veröffentlicht, offenbarten Lösungen ist,
daß die
Führung
für die
Träger,
die in der Form von Nuten an den Stirnwänden des Gehäuses gebildet
ist, eine komplexe Gestalt aufweist. Dies hat zur Folge, daß mit einer
derartigen Nut:
- a) es praktisch unmöglich ist,
eine ausreichend hohe Frequenz der Rotorrotation des Motors zu erreichen;
- b) es technisch schwierig ist, eine hochpräzise Fertigung und hohe Qualität der Nutoberfläche zu erreichen.
Das Material, aus dem dieses Teil hergestellt sein sollte, sollte
einerseits leicht zu bearbeiten sein und sollte ausreichend duktil
sein im Hinblick darauf, daß es
Stoßbelastungen
ausgesetzt ist, und andererseits sollte es eine sehr hohe Härte aufweisen,
so daß es
fähig sein
könnte,
für eine
langdauernde Periode unter Bedingungen kontinuierlicher Reibung
der Nut-Träger-Paarung zu
arbeiten.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Führung mit einer derartigen
Form zu schaffen, daß sie, während sie
eine gute Glätte
der Bewegung des Trägers
darauf bereitstellt, mit hoher Qualität der Arbeitsoberflächen einfach
herzustellen ist. Das Erreichen dieser Aufgabe macht es möglich, hohe
Frequenzen der Rotorrotation des Motors zu erzielen.
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Zusätzliche
Aufgaben der Erfindung sind das Schaffen normaler Arbeitsbedingungen
für die
Paarung Träger-Führung im
Hinblick auf Temperatur, Qualität
der Schmierung, und weiterhin das Erzielen eines Drehmoments an
dem Rotor des Motors, das auch auf der Reaktionskraft beruht, die
während
Abgasauslaß (durch
Nutzung eines Turboeffekts) erzielt wird.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß bei einem
Rotationsturbobrennkraftmotor enthaltend einen Rotor mit Längsklappen,
die an dem Rotor im Bereich seines Außendurchmessers entlang der
Rotationsachse schwenkbar angebracht sind und Räume voneinander trennen, die
auf beiden Seiten jeder der Klappen angeordnet sind, wobei der Rotor
in einem zylindrischen Gehäuse
angeordnet ist, an dessen Stirnseitenwand eine geschlossene Führung in Kontakt
mit Trägern
der Klappen angeordnet ist, und eine Leitung zum Gasaustausch zwischen
den auf beiden Seiten der Klappen angeordneten Räumen, ein Führung vorgesehen ist, die an
der Stirnseitenwand des Gehäuses
angeordnet ist, als eine ringförmige
Führung
gebildet ist und ihre Längsachse
mit einer Exzentrizität
relativ zu der Rotationsachse des Rotors angeordnet ist. Die Aufgabe
wird auch dadurch gelöst,
daß die
ringförmige
Führung
in einem schwimmenden Ring gebildet ist, der koaxial zur Führung ist
und an der Stirnseitenwand des Gehäuses angeordnet ist.
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Die
Erfindung ist darin neu, daß jeder
Träger in
der Form einer Kurbel gebildet ist, die außerhalb der Wand positioniert
ist und mit einer Klappe derart starr verbunden ist, daß die Rotationsachsen
der Kurbel und der Schwingklappe zusammenfallen, und ein zweites
Ende der Kurbel die Führung
kontaktiert.
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Des
weiteren kann die Erfindung mit den folgenden Merkmalen versehen
sein:
- a) ein zweite Stirnseitenwand des Rotors
ist derart gebildet, daß sie
die Stirnseitenwand des Gehäuses
direkt kontaktiert, wobei diese Wand eine Ansaugöffnung, die mit einem Raum
unter einer Klappe verbunden ist, und auch einen Einlaß und einen
Auslaß der
Gasaustauschleitung aufweist, wobei der Einlaß der Gasaustauschleitung gegenüber dem
Raum unter der Klappe in dem Bereich des minimalen Abstandes zwischen
der Klappe und der Rotationsachse des Rotors und der Auslaß der Gasaustauschleitung gegenüber dem Raum über der
Klappe angeordnet ist, die Ansaugöffnung in einer Winkelstellung
in einem Bereich der maximalen Verlagerung des Führungsprofils bezüglich der
Rotationsachse des Rotors angeordnet ist; der Einlaß und der
Auslaß der Gasaustauschleitung
und auch eine Abgasöffnung
ist in einer Winkelstellung im Bereich der minimalen Verlagerung
des Führungsprofils
bezüglich
der Rotationsachse des Rotors angeordnet;
- b) der Motor ist als eine Einheit aus zwei einzelnen Motoren
gebildet, die sich an den Stirnseitenwänden der Gehäuse gegenüberliegen,
wobei die Wände
die Stirnseiten der Rotoren direkt kontaktieren, Wellen der Rotoren
fest miteinander verbunden sind, wobei die Wände der Gehäuse eine integrale Stirnseitenwand
der Einheit bilden, und Exzentrizitäten der Längsachsen der Führungen der
zwei Motoren in Richtungen ausgerichtet sind, die zu den Rotationsachsen
der Rotoren entgegengesetzt sind;
- c) ein zusätzlicher
Raum, der mit dem vorhandenen Raum kommuniziert, ist an der Rotorwand unter
jeder der Klappen gebildet, eine Durchgangsöffnung, die mit dem Einlaß der Gasaustauschleitung
kommuniziert, ist in der Wand des zusätzlichen Raumes gebildet;
- d) der Einlaß der
Gasaustauschleitung an der Stirnseitenwand des Gehäuses weist
eine Segmentnut auf, die in der Richtung entgegengesetzt zur Rotationsrichtung
des Rotors ausgerichtet ist;
- e) der Rotor ist entlang seines Außendurchmessers mit einer Wand
versehen, wobei tangentiale Öffnungen,
beispielsweise in der Form von Schlitzdüsen, in der Wand gebildet sind;
- f) die Ansaugöffnung
ist gekrümmt
gebildet und erstreckt sich in einer Richtung, die entgegengesetzt
zur Rotationsrichtung des Rotors ist.
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Indem
die Führung
ringförmig
gebildet ist, wird es möglich,
die maximal hohen Frequenzen der Rotorrotation in einem derartigen
Motor zu erzielen, wobei die Frequenzen erreicht werden aufgrund
der Glattheit der Rollbewegung des Führungsprofils und aufgrund
der Qualität
der Arbeitsoberflächen
der Führung.
Hohe Präzision
bei der Herstellung, hohes Oberflächenfinish, Qualität der Oberflächenschicht
in Bezug auf Härte
und Beschichtungen sind in diesem Fall leicht gewährleistet.
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Das
Anordnen der Längsachse
der ringförmigen
Führung
mit einer Exzentrizität
relativ zu der Rotationsachse des Rotors gewährleistet zyklisches Schwenken
der Klappen, wenn eine Führung
verwendet wird, die im Hinblick auf die Technologie die Einfachste
ist. Jede Klappe, die ihren Träger
verwendet, der an einer mit einer Exzentrizität relativ zur Rotationsachse
des Rotors gebildeten Führung
rollt, wird für
eine vollständige
Umdrehung des Motors über
ihre Außenseite
eine Kompression der Luft über der
Klappe und eine Expansion des Heißgases ausführen, und die Innenseite der
Klappe wird das Ansaugen der Luft sicherstellen, ihre geringfügige Vorkompression
und den Transfer dieser vorkomprimierten Luft, um den Raum oberhalb
der Klappe durchzublasen und diesen Raum mit Luft für weitere
Kompression darin zu füllen.
In einer vollständigen
Umdrehung des Rotors ermöglicht
es die Klappe, den vollständigen
Zyklus eines Zweitaktmotors auszuführen. Die Anzahl solcher vollständiger Zyklen
während einer
Umdrehung des Rotors wird mit der Anzahl der an dem Rotor vorgesehenen
Klappen übereinstimmen.
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Indem
die ringförmige
Führung
in einem schwimmenden Ring gebildet ist, der koaxial zur Führung und
an der Stirnseitenwand des Gehäuses
angeordnet ist, wird es möglich,
daß als
Ergebnis der ringförmigen
Rotation dieses Rings alle neuen Regionen des Rings das zweite Ende
des Trägers
kontaktieren, was seine Lebensdauer verlängert. Rotation des schwimmenden
Rings relativ zum Gehäuse
reduziert die Relativgeschwindigkeit des Endes des Trägers und
der Führung.
Darüber
hinaus ist der schwimmende Ring ein ausgezeichneter Dämpfer. Eine
ringförmige
Nut, die die Führung
sein wird, ist in diesem Ring leicht herzustellen.
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Indem
jeder Träger
in der Form einer Kurbel hergestellt ist, die außerhalb der Seitenwand des
Rotors angeordnet ist, wobei ein Ende der Kurbel die Führungsnut
kontaktiert, werden sowohl die Kurbel selbst wie auch der Kontaktpunkt
mit der Führung
in der Zone relativ niedriger Temperaturen angeordnet, wodurch es
möglich
wird, eine zuverlässige Ölkühlung an
dieser Stelle zu organisieren. Bei einer solchen Anordnung deckt
die Seitenwand des Rotors jetzt die Hochtemperaturzone zuverlässig ab.
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Durch
das starre Verbinden der Kurbel mit einer Klappe in einer solchen
Weise, daß ihre
Rotationsachsen zusammenfallen, wird nun das von der Klappe auf
die Kurbel bewirkte Drehmoment über
die Schwenkwelle übertragen,
wobei die Welle leicht abgedichtet werden kann. Das Verstärken dieser
Anordnung wird nicht schwierig sein, da sogar eine wesentliche Verstärkung des
Schwenkteils eine minimale Reduzierung des Arbeitsvolumens der Motorräume verursachen
wird. Die Möglichkeit
der Übertragung
großer
Drehmomente über
ein System von Kurbeln, die an einer Seite des Rotors angeordnet
sind, läßt die zweite
Wand des Gehäuses
frei und macht es möglich,
sie für
andere Zwecke zu nutzen, die für den
Motor sehr wichtig sind.
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Indem
die zweite Stirnseite des Rotors in direktem Kontakt mit der Stirnseitenwand
des Gehäuses
gebildet ist, wird die zweite Stirnseitenwand des Gehäuses ein
Teil der Räume
oberhalb und unterhalb jeder der Klappen und daher ist es leicht,
die Ansaugöffnung,
wobei der erforderliche Arbeitsbereich bereitgestellt ist, und auch
den Einlaß und
den Auslaß der
Gasaustauschleitung an dieser Wand zu bilden.
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Durch
das Anordnen des Einlasses der Gasaustauschleitung gegenüber dem
Raum unter der Klappe in dem Bereich des minimalen Abstandes zwischen
ihr und der Rotationsachse des Rotors und ihres Auslasses – gegenüber dem
Raum oberhalb der Klappe, und durch das Drehen der Ansaugöffnung in
eine Winkelstellung in dem Bereich des maximalen Versatzes des Führungsprofils
bezüglich
der Rotationsachse des Rotors, und durch das Anordnen des Einlasses
und des Auslasses der Gasaustauschleitung und auch der Abgasöffnung im
Bereich des minimalen Versatzes des Führungsprofils bezüglich der
Rotationsachse des Rotors ist es möglich, den ausgewählten Betriebszyklus
des vorgeschlagenen Motors, d. h. den Zweitaktzyklus, auszuführen.
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Indem
die Einheit als aus zwei Motoren bestehend gebildet wird, die sich
mittels der Stirnseitenwände
der Gehäuse
gegenüberliegen,
die unmittelbar die Stirnseiten der Rotoren kontaktieren, und indem
die Rotorwellen miteinander starr verbunden werden, wird eine einzige
Stirnseitenwand der Einheit erzielt. Mit einer solchen einzigen
Stirnseitenwand der Einheit, wobei die Wand in direktem Kontakt
mit zwei eine einzige Gesamtheit bildenden Rotoren ist, und indem
die Exzentrizitäten
der Längsachsen
der Führungen
dieser Motoren in Richtungen ausgerichtet werden, die entgegengesetzt
zu der Rotationsachse der Rotoren sind, wird ein praktisch ausbalanziertes
System aus zwei Rotoren bereitgestellt. In diesem System wird das
erzwungene Ungleichgewicht des einen Rotors, das im Betrieb des Motors
auftritt, kompensiert durch das entgegengesetzt gerichtete erzwungene
Ungleichgewicht des anderen Rotors, das aufgrund der Bewegung der Klappen
auftritt. Des weiteren wird die Notwendigkeit der Installierung
zweier Schwungrad-Gegengewichte, wie beim Wankelmotor, vermieden.
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Durch
das Bereitstellen eines zusätzlichen Raumes
an der Rotorwand unter jeder der Klappen, wobei der Raum mit dem
vorhandenen Raum kommuniziert und eine Durchgangsöffnung in
der Wand aufweist, wobei die Öffnung
mit dem Einlaß der
Gasaustauschleitung kommuniziert, wird ein Raum gebildet, mit dem
der Vorkompressionsdruck in dem Raum unter der Klappe angepaßt werden
kann. Dieser Druck muß während des
Betriebsablaufs eines Motors ausgewählt werden, wobei berücksichtigt werden
muß, daß dieser
Druck minimal sein sollte, da Energie verbraucht wird, jedoch sollte
er ausreichend sein, um garantiertes Ausblasen der Abgase aus dem
Raum oberhalb der Klappe und Füllen
des Raumes mit Frischluft bereitzustellen.
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Indem
der Einlaß der
Gasaustauschleitung an der Stirnseitenwand des Gehäuses mit
einer Segmentnut, die entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des
Rotors ausgerichtet ist, versehen ist, ist es möglich, den Vorkompressionsdruck
in dem Raum unter der Klappe einzustellen. Dies wird möglich in
Anbetracht der Tatsache, daß die
Luft zum Ausblasen ursprünglich
von Zonen mit niedrigerem Luftdruck entnommen wird.
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Indem
der Rotor an seinem Außendurchmesser
mit einer Wand mit tangentialen Öffnungen versehen
ist, wird es möglich,
auch ein Drehmoment an dem Rotor aufgrund von der Reaktionskraft
zu erzielen, die während
dem Ausblasen der Heißgase durch
diese Öffnungen
bewirkt wird, d. h. es gibt die Möglichkeit den Turbineneffekt
zu nutzen und eine fast vollständige
Expansion der Heißgase
bis auf Atmosphärendruck
zu haben. Der Turbineneffekt wird verstärkt, wenn die tangentialen Öffnungen
in der Form von Schlitzdüsen
gebildet sind.
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Indem
die Ansaugöffnung
gekrümmt
gebildet ist, verlängert
in die Richtung entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Rotors,
kann zusammen mit dem Vergrößern des
Ansaugbereichs das Ansaugen praktisch sofort beginnen, nachdem die
komprimierte Luft aus dem Raum unter der Klappe zum Ausblasen evakuiert
worden ist, und dies bedeutet, daß es keinen negativen Druck
(Vakuum) unter der Klappe geben wird, und kein Aufwand an Energie
dafür erforderlich
sein wird.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
des vorgeschlagenen Motors entlang der Linie B – B, wobei eine Führung gezeigt
ist als eine ringförmige
Nut an der Stirnseitenwand des Gehäuses;
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2 zeigt
einen Längsschnitt
des Motors entlang der Linie B – B
mit einer ringförmigen
Führung
in der Form eines schwimmenden Ringes;
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3 zeigt
einen Querschnitt des Motors entlang der Linie A – A im Bereich
der Klappen;
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4 zeigt
einen Querschnitt des Motors entlang der Linie C – C im Bereich
einer Kurbel;
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5 zeigt
einen Längsschnitt
einer Motoreinheit;
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6 zeigt
einen Querschnitt des Motors entlang der Linie D – D, wobei
eine Wand, die tangentiale Öffnungen
in der Form von Schlitzdüsen
aufweist, entlang des Außendurchmessers
des Rotors gebildet ist.
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Ein
Rotationsturbobrennkraftmotor enthält einen Rotor 1 mit
Längsklappen 2,
die unter Verwendung von Schwenkgelenken 3 im Bereich des
Außendurchmessers
des Rotors 1 entlang seiner Rotationsachse angebracht sind.
Jede Klappe trennt einen Raum 5 unterhalb einer Klappe
und einen Raum 6 oberhalb der Klappe voneinander. Der Rotor 1 ist
in einem zylindrischen Gehäuse 7 montiert,
an dessen Stirnseitenwand 8 eine geschlossene ringförmige Führung 9 angeordnet
ist, die Träger 10 der
Klappen 2 kontaktiert. Die Längsachse 11 der Führung 9 ist mit
einer Exzentrizität „e" relativ zu der Rotationsachse 4 des
Rotors 1 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Längsachse 11 der
Führung 9 vertikal
aufwärts
verlagert in Bezug auf die Rotationsachse 4 des Rotors 1,
wenn auch, was den Motor anbelangt, die Richtung der Exzentrizität keine
Bedeutung hat. Eine zweite Stirnseitenwand des Gehäuses 7 ist
in der Form einer entfernbaren Abdeckung 12 gebildet, die
in direktem Kontakt mit einer Stirnseite 13 des Rotors 1 ist,
weist eine Ansaugöffnung 14 auf, die
in einer Winkelstellung im Bereich des maximalen Versatzes des Profils
der Führung 9 in
Bezug auf die Rotationsachse 4 des Rotors 1 angeordnet
ist und mit den Räumen 5 unter
den Klappen 2 verbunden ist. Die Ansaugöffnung 14 kann in
der Richtung entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Rotors 1 gebogen
und verlängert
sein. Eine Leitung 15 zum Ausführung von Gasaustausch zwischen
Räumen 4 und 5 ist
in der Abdeckung 12 auch vorgesehen. Ein Einlaß 16 der
Gasaustauschleitung 15 ist gegenüber dem Raum 5 unter
der Klappe 2 im Bereich seines minimalen Abstandes von
der Rotationsachse 4 des Rotors 1 angeordnet,
und ein Auslaß 17 ist
gegenüber
dem Raum 6 oberhalb der Klappe 2 angeordnet. Dabei
sind der Einlaß 16 und
der Auslaß 17 der
Gasaustauschleitung 15 in einer Winkelstellung im Bereich
des minimalen Versatzes des Profils der Führung 9 in Bezug auf
die Rotationsachse 4 des Rotors 1 angeordnet.
Die andere Stirnseite des Rotors 1 ist mit einer Stirseitenwand 18 versehen.
Jeder Träger 10,
der zum Rotieren seiner Klappe 2 bezüglich des Schwenkgelenks 3 dient,
ist in der Form einer Kurbel 19 gebildet, die von der Wand 18 entfernt
angeordnet ist und mit der Klappe 2 im Bereich des Schwenkgelenks 3 fest
verbunden ist, so daß sowohl
die Kurbel 19 wie auch die Klappe um eine Achse 20 des Schwenkgelenks 3 rotieren
können.
Die Führung 9 ist in
Kontakt mit einem weiteren Ende 21 der Kurbel 19. Die
ringförmige
Führung 9 kann
in der Form einer Nut 22 in einem schwimmenden Ring 23 gebildet
sein, der koaxial zu der Führung
ist und bezüglich
seines Innendurchmessers an einer verschleißfesten Anpaßbuchse 24 angeordnet
ist, die wiederum an der Stirnseitenwand 8 des Gehäuses 7 fest
angebracht ist. Die ringförmige
Nut 22 weist zwei ringförmige
Arbeitsoberflächen 25 und 26 auf,
die mit den Enden 21 der Kurbel 19 in Kontakt
sind. Ein Ölraum 27 ist
zwischen der Wand 18 des Rotors 1 und der Stirnseitenwand 8 des
Gehäuses 7 gebildet. Öl liefernde Öffnungen 28 sind
in der Anpaßbuchse 24 unter
dem schwimmenden Ring 23 angeordnet. Die Öffnungen 28 sind
mit Öl
liefernden Öffnungen 29 des
Gehäuses 7 in
dem Bereich des minimalen Versatzes gekoppelt, die wiederum mit
einem Ölversorgungssystem
gekoppelt sind. Eine Abgasöffnung 30 ist
in einer Winkelstellung an dem Gehäuse 7 in dem Bereich des
minimalen Versatzes des Profils der Führung 9 in Bezug auf
die Rotationsachse 4 des Rotors 1 angeordnet.
Eine Zündkerze 31 ist
an dem Gehäuse 7 innerhalb
desselben und gegenüber
den Räumen 6 angeordnet.
Die Zündkerze
ist in einer Winkelstellung im Bereich des maximalen Versatzes des
Profils der Führung 9 in
Bezug auf die Rotationsachse 4 des Rotors 1 angeordnet.
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Zwei
Motoren sind in einfacher Weise als eine integrale Einheit angeordnet.
In der Einheit liegen sich zwei separate Motoren mittels der Abdeckungen 12 gegenüber, wobei
die Abdeckungen in diesem Fall eine integrale Stirnseitenwand 32 bilden. Exzentrizitäten „e" der Längsachsen 11 der
Führungen 9 dieser
zwei Motoren sind in Richtungen entgegengesetzt zur Rotationsachse 4 des
Rotors 1 ausgerichtet. Die Einheit weist einen gemeinsamem Ölraum 33 auf
und ihre zwei Rotoren haben eine gemeinsame Welle 34. Es
gibt zwei Ansaugöffnungen 14,
die in der integralen Wand 32 mit radialen Einlaßleitungen 35 gebildet
sind, die dazu dienen, Luft in den linken und den rechten Motor
zu liefern.
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Ein
zusätzlicher
Raum 37, der mit dem Raum 5 kommuniziert und an
seiner Wand eine Durchgangsöffnung 38 aufweist,
die mit dem Einlaß 16 der Gasaustauschleitung 15 kommuniziert,
kann an der Wand 36 des Rotors 1 unter jeder Klappe 2 gebildet sein.
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Der
Einlaß 16 der
Gasaustauschleitung an der Abdeckung 12 kann mit einer
Segmentnut 39 versehen sein, die in der Richtung entgegengesetzt
zu der Rotationsrichtung des Rotors 1 ausgerichtet ist.
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Der
Rotor 1 kann an seinem Außendurchmesser mit einer Wand 40 versehen
sein, in der tangentiale Öffnungen 41 in
der Form von beispielsweise Schlitzdüsen gebildet sind.
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Die
ringförmige
Führung 9 kann
auch in der einfachsten Weise insbesondere in der Form einer ringförmigen Nut 42 an
der Stirnseitenwand 8 des Gehäuses 7 gebildet sein
(1).
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Der
Motor arbeitet in der folgenden Weise:
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Wenn
die Klappe 2 in der obersten Position ist, strömt atmosphärische Luft über die
Ansaugöffnung 14 in
den Raum 5 unter der Klappe 2, und wenn der Rotor
rotiert, erfolgt eine Vorkompression der Luft. Maximale Vorkompression
wird bewirkt, wenn sich der Rotor um eine halbe Umdrehung dreht. Wenn
die Klappe 2 im Bereich der obersten Position ist, wird
die Luft in dem Raum 6 über
der Klappe 2 um das maximale Maß komprimiert. In diesem Moment wird
Brennstoff in den Raum 6 eingespritzt, seine Verbrennung
erfolgt und die hohe Energie aufweisende Gasmischung beginnt auf
die Klappe 2 zu wirken, wodurch das Volumen in dem Raum 6 oberhalb der
Klappe 2 vergrößert wird.
Wenn sich der Rotor 1 um eine halbe Umdrehung dreht, ist
der Raum 5, der in diesem Moment die darin komprimierte
Luft enthält,
in einer Position gegenüber
dem Einlaß 16 der Gasaustauschleitung 15,
und diese Luft strömt über die
Leitung 15 und durch ihren Auslaß 17 in den Raum 6,
der in diesem Moment maximales Volumen und demzufolge minimalen
Druck aufweist. Das Abgas wird aus dem Raum 6 ausgestoßen und
der Raum wird mit Frischluft aus dem Raum 5 gefüllt. Das
verlagerte Gas wird über
die Auslaßöffnung 30 in die
Atmosphäre
abgelassen. Bei weiterer Rotation des Rotors 1 beginnt
die Kompression der Luft in dem Raum 6 und die auf einen
Höchstwert
komprimierte Luft ist in dem obersten Punkt angeordnet. Atmosphärische Luft
wird in den Raum 5 über
die gebogene Ansaugöffnung 14 angesaugt.
Die Klappe 2 ist wieder in dem obersten Punkt und der Arbeitszyklus wiederholt
sich. Da es vergleichsweise viele Klappen an dem Motor gibt, gibt
es so viele Zyklen während einer
Umdrehung des Rotors wie es Klappen an dem Rotor gibt.
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Bei
dem Rotor 1 mit der Wand 40 an seinem Außendurchmesser
wird, wenn der Rotor 1 in der untersten Position ist, Gas
von dem Raum 6, das ausgeblasen wird, und die Luft, die
das Ausblasen ausführt
und von dem Raum 5 kommt, zu den tangentialen Öffnungen 41 in
der Wand gelenkt, wodurch der „turbinenartige" Effekt in dem Rotor
geschaffen wird und ein zusätzliches
Drehmoment an dem Rotor erzeugt wird.
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Die
Einheit, die aus zwei Motoren besteht, die sich an den Abdeckungen 13 gegenüberliegen und
in diesem Fall eine integrale Stirnseitenwand 32 bilden,
arbeitet derart, daß,
wenn die Rotoren rotieren, ihre erzwungenen Ungleichgewichte in
entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind und ein praktisch ausbalanziertes
System aus zwei Rotoren erreicht ist. Somit wird die Notwendigkeit
der Installation zweier Flügelrad-Ausgleichsgewichte
wie z. B. beim Wankelmotor vermieden.
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Der
zusätzliche
Raum 37, der an der Wand 36 des Rotors 1 unter
jeder Klappe 2 gebildet ist und eine Durchgangsöffnung 38 aufweist,
die mit dem Einlaß 16 der
Gasaustauschleitung 15 kommuniziert, steuert durch sein
Volumen die Vorkompression, die in dem Raum 5 unter der
Klappe 2 erfolgt. Die Segmentnut 39 an der Abdeckung 13,
die an dem Einlaß 16 der
Gasaustauschleitung 15 beginnt und in die Richtung entgegengesetzt
zur Rotationsrichtung des Rotors 1 gerichtet ist, führt die
gleiche Funktion aus.
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Somit
macht es die ringförmige
Führung möglich, daß sich die
Kurbel auf ihrer hochqualitativen Oberfläche gleichmäßig bewegen kann, wodurch es
möglich
ist, eine ausreichend hohe Rotationsfrequenz des Motors zu erzielen.
Wie es aus dem oben vorgestellten Beispiel ersichtlich ist, ist
ein Zyklus eines Zweitaktmotors, der ein ausgezeichnetes System
zum Ausblasen der Abgase aufweist, die Arbeitsräume mit Frischluft füllt und
des weiteren eine Vorkompression aufweist, in einfacher Weise erreicht.
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Die
tangentialen Öffnungen
an der Außenwand
des Rotors machen es möglich,
daß der
Rotor bis auf hohe Drehzahlen bewegt werden kann infolge der Ausströmung der
Abgase dort hindurch. Somit zeigt sich eine Turbinenstufe des Motors,
die ein zusätzliches
Drehmoment erzeugt. In Anbetracht diese Umstandes ist der Titel
der Erfindung ein Rotationsturbinenmotor.
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Fig. 1
- 18
- Stirnseitenwand
- 12
- entfernbare
Abdeckung
- 14
- Ansaugöffnung
- 1
- Rotor
- 13
- Stirnseite
- 4
- Rotationsachse
- 16
- Leitungseinlaß
- 15
- Gasaustauschleitung
- 21
- Ende
der Kurbel 19
- 10
- Träger
- 8
- Stirnseitenwand
- 19
- Kurbel
- 20
- Schwenkachse
-
Fig. 2
- 21
- anderes
Ende der Kurbel 19
- 23
- schwimmender
Ring
- 24
- Anpaßbuchse
- 4
- Achse
- 11
- Längsachse
- 29
- Öl liefernde Öffnungen
in dem Gehäuse
- 28
- Öl liefernde Öffnungen
- 8
- Stirnseitenwand
- 10
- Träger
-
Fig. 3
- 31
- Zündkerze
- 40
- unterste
Position
- 5
- Raum
- 6
- Raum
- 2
- Klappe
- 7
- Gehäuse
- 3
- Schwenkgelenke
- 36
- Rotorwand
- 37
- zusätzlicher
Raum
- 38
- Öffnungen
- 39
- Segmentnut
- 44
- oberste
Position
- 16
- Leitungseinlaß
- 17
- Leitungsauslaß
- 43
- Bereich
der obersten Position
- 42
- Einspritzung
- 41
- Arbeitsweg
- 14
- Ansaugöffnung
-
Fig. 4
- 22
- Nut
- 11
- Führungslängsachse
- 9
- ringförmige Führung
- 4
- Achse
- 19
- Kurbel
-
Fig. 5
- 14
- Ansaugöffnung
- 35
- Einlaßkanal
- 33
- Ölraum
- 34
- Welle
- 35
- Einlaßleitung
- 32
- Stirnseitenwand
-
Fig. 6
- 31
- Zündkerze
- 30
- Auslaßöffnung
- 40
- Wand