DE865551C

DE865551C - Aus Verdichter, Drehkolbenmaschine mit innerer. Verbrennung und Gasturbine bestehende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE865551C
Application number: DES1740A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl-Ing Sudek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-02-17
Filing date: 1950-02-17
Publication date: 1953-02-02

Description

Aus Verdichter, Drehkolbenmaschine mit innerer. Verbrennung und Gasturbine bestehende Brennkraftmaschine Drehkolbenbrennkraftmaschinen mit umlaufenden Kolben in !einem Ringraum und Drehschieber sind bekannt.
Die Nachteile dieser D:rehkolbenbrennkraftmaschinen bestehen darin, daß zwei Kammern erforderlich sind und irgendwelche Möglichkeiten für das überströmen der Gase vom Verdichterteil zum Motorteil durch Kanäle, die gesteuert werden, vorhanden sein müssen. Dieses überströmen der Gase muß in kürzester Zeit und demnach mit hohen Geschwindigkeiten erfolgen und führt zu verhältnismäßig hohen Verlusten. Ferner ist es außerordentlich schwierig, eine Abdichtung des Verdichterteils und des Motorteils in sich und auch gegeneinander vorzunehmen.
In Verbindung mit dem Patent 831 469 können obige Nachteile für die Drehkolbenbrennkraftmaschinen behoben werden. Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, unter Berücksichtigung :obiger Gesichtspunkte eine Drehkolbenbrennkraftmaschine so zu vereinfachen, daß insbesondere keine zwei Kammern erforderlich sind und: ein überströmender Gase vom Verdichterteil zum Motorteil fortfällt. Dies, wird nachstehend erreicht und ist an der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch Verdichter, D.rehkolbenmaschine und Turbine; Abb.2 zeigt einen Querschnitt durch die Drehkolbienmaschine bei verschiedenen charakteristischen Stellungen des Drehkolbens.
Der Verdichter i kann ein Vielzellenverdichter, Schraubenradverdichter, Rootsverdichter, Radialverdichter :oder A:cialverdichter sein, wobei die zweckmäßige Bauweise durch :die vorgegebene Förderleistung (Volumen, Druckunterschied) und Drehzahl gewählt wird. Die D:rehkölb;e=asichine 2 -. besteht aus einem Drehkolblen 3 mit seinem oder mehreren Zähnen q. besonderer Formgebung, die einen :oder mehrere zylindrische Drehschieber 5 durchlaufen- :derart, diaß in diesle hinein die Endverdichtung erfolgt und nach- weiterer Drehung hieraus nach Einspritzen von Kraftstoff und:Zündung eine Ausdehnung möglich ist, wobei durch dien Drehschieber und infolge der besonderen Formgebung der Zähne gleichzeitig die Trennung zwischen Verdichtungs- und Ausdehnungsraum der D:rehkolbemnaschine erfolgt. Der zylindrische Dmehschieber steuert dabei Beginn der Spülung, die im Gegenstrom :erfolgt, des für die Endverdichtung vorgesehenen Volumens. :der Dinehkolb,enmaschin:a und steuert ferner- das- weitere Nachströmien aus, dem Verbrennungsraum. Hierdurch verhält das im Verbrennungsraum - zurückbleibende Restgas geringe Spannung, so diaß bei Ladung finit Frischluft keine weitere Ausdehnung eintreten kann. Ebenso verbleiben keine Restgase im Verbrennungsraum, da ausreichende Spülung durch die vom Verdichter vorverdichtete Luft. einsetzen kann und durch die schon vorerwähnte Anordnung -der naschgeschalteten Turbine keine Spülverluste eintreten können. Dia ein Teil der Verdichtung :der Ladeluft nicht im Verbrennungsraum vor sich geht und in @diesem die Endverdichtung nach Herabsetzung der Wandungs.temperaturen durch die ausreichende Spülung erfolgt, :ergibt sich eine geringere Wärmeaufnahme der Ladung und somit ein besserer volumetrischer Wirkungsgrad. Der -Spüld-ruck- liegt wesentlich- höher als der Druck der Restgase, so :daß auch hierdurch eine 'Vergrößerung der Ladeluftmenge eintritt.
Nach der Zündung :erfolgt zunächst irr Ringraum der Dmehkolhenmaschine eine Ausdehnung der Arbeitsgase bis zur Herabsetzung lauf :eine für die Turbine 6 zulässige Temperatur. In diesem Zeitpunkt könnten die Arbeitsgase unmittelbar durch Leitschaufeln 7 in den Turbinemraum einströmen bei gleichzeitiger weiterer Ausdehnung im Ringraum der Drehkolbenmaschine. Auf der Gegenseite des Zahnes des Drehkolbens werden die restlichen Arbeitsgase in den Turbinenraum verdrängt. bis zum Zeitpunkt des Beginns edier Endverdichtung nach vorheriger ausreichender Spülung. Hierdurch ist die Einhaltung :der zulässigen Gaseintrittstemperatur in die Turbine möglich, die aus Festigkeitsgründen viel niedriger sein muß als in der Drehkolb:enmaschine, da in der Turbine .dieselben Teile immer wieder von Gas mit gleich hoher Temperatur beaufschlagt werden, während bei, der D:rehkolbenrnaschi. ;e die höchste Temperatur nur kurze Zeit auftritt und dessen Bauteile .eine wesentlich niedrigere Mitteltemperatur annehmen.
Dias Expansionsvolurnien ist, wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, größer als das Kompressionsvolumen. Die vorerwähnte Aufladung bringt daher keine .Verschlechterung des Wirkungsgrades mit sich, wie dies. bei Kolbenmotoren der Fall ist. Die Verdichtungsendtemperatur eines ICxaftstoff-Luft-Gemisches ist abhängig von der Oktanzahl des Kraftstoffies. Der aufgeladene Kolbenmotor benötigt zur Erreichung der noch- zulässigen Vierdichtungsendtemperatur lein kleineres Hubvolumen gegenüber dem nicht :aufgeladenen Kolbenmotor und besitzt somit auch ein kleineres Volumen zur Expansion, so daß der Wirkungsgrad schlechter wird. Da, wie schon erwähnt, die Ladung :eine geringere Wärmeaufnahme hat und die vorverdichtete Luft auf dem Wege vom Verslichter zur Drehkojbenmaschine noch Wärme abgibt, kann bei dem vorliegenden Antriebsmotor bei gleicher Oktanzahl höher . verdichtet werden, wodurch der thermische Wirkungsgrad verbessert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Aus Verdichter, Drehkolbenmaschine mit innerer Verbrennung und Gasturbine bestehende Brennkraftmaschine nach Patent 831 469, dadurch gekennzeichnet, .daß der Drehkolben der Drehkolhenrnaschine !einen oder mehrere Zähne besonderer Formgebung besitzt, derart, daß ein ,oder :mehrere Drehschieber, biestehend aufs :einem Hohlzylinder mit entsprechender Aussparung, durchlaufen werden -können, in die hinein die Endverdichtung .der Ladung verfolgt und mach weiterer Drehung und nach Einspritzen von Kraftstoff und Zündung leine Ausdehnung möglich ist, wobei der Drehschieber infolge der besonderen Formgebung der Zähne gleichzeitig leine Trennung zwischen Verdichtungs- und Ausdehnungsraum bewirkt und Steuerung des Beginns der Spülung und des Nachströmens aus dem Verbrennungsraum vornimmt.
2. Aus Verdichter, Drehkolbenmaschine mit innerer Verbrennung und Gasturbine bestehende Brennknaftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß !durch den Grad der B:eaufschlagung der Turbine und durch den umlaufenden Drehkolben ,einerseits die Gaseintrittstempieratur in die Turbine und andererseits die Höhe der Verdichtung gesteuert werden kann.
3. Aus Verdichter, Drehkolbenmaschine mit innerer Verbrennung und Gasturbine bestehende Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2; dadurch gekennzeichnet, :daß eine Spülung mit hochverdichteter Luft zum Zweck der Herabsetzung der Temperatur der Brennräumwandungen und einer günstigeren Füllung,ohne Leistungsverluste :erfolgen kann. q.. Aus Verdichter, Drehkolbenm.aschine mit innerer Verbrennung und Gasturbine bestehende Brennkraftmaschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsverhältnis in der D:rehkolbenmaschine größer als das Kompressionsverhältnis ist. Angezogene D,ruckschrifteri: Deutsche Patentschriften Nr. 4o6748, 624728.