KR20160092997A - 외부 연소/팽창 챔버를 구비하는 로터리 피스톤 엔진 - Google Patents

외부 연소/팽창 챔버를 구비하는 로터리 피스톤 엔진 Download PDF

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Abstract

이는 실린더/피스톤 블록들과 컨버터 휠이 동일한 회전 속도로 주 회전축 주위를 회전하는 엔진에 관한 것이다. 실린더/피스톤 블록들의 사이에는 컨버터 휠이 있고, 컨버터 휠은 피스톤의 이동을 컨버터 휠의 회전과 실린더/피스톤 블록들의 회전으로 전환한다. 하나의 실린더/피스톤 블록은 연소/팽창 챔버를 향하여 공기/매질을 가압한다. 그리고 또 다른 실린더/피스톤 블록은 연소/팽창 챔버에서 발생하는 반응으로부터 에너지를 생산한다. 배기 실린더/피스톤 블록은 흡기 실린더/피스톤에 비하여 더 큰 행정 체적을 가진다. 컨버터 휠은 이의 회전축에 대하여 안정적이고, 다른 방향으로 이동하지 않는다. 엔진의 실린더/피스톤 블록들과 컨버터 휠은 세 개의 파트가 서로 직접적으로 연결되므로, 동일한 회전 속도를 가진다. 또한, 엔진은 압력 기반이 아닌 체적 기반이다.

Description

외부 폭발/팽창 챔버를 구비하는 로터리 피스톤 엔진{ROTARY PISTON ENGINE WITH EXTERNAL EXPLOSION/EXPANSION CHAMBER}
이는 실린더/피스톤 블록들과 컨버터 휠이 동일한 회전 속도로 주 회전축 주위를 회전하는 엔진에 관한 것이다. 실린더/피스톤의 수와 행정체적(stroke volume)은 엔진에 필요한 요구 조건에 따라 달라질 수 있다. 실린더/피스톤 블록의 사이에는 피스톤의 이동을 컨버터 휠의 회전과 실린더/피스톤 블록의 회전으로 전환하는 컨버터 휠이 있다.
피스톤은 둥근 형상이고, 주위의 밀폐링(tightening rings)에 의해서 분리된다. 모든 피스톤은 각각의 실린더 내에 위치하고, 실린더/피스톤 블록들은 (각 파트에 대한)볼 베어링 상의 동일한 주 회전축 주위를 회전한다.
이러한 경우에, 상기 엔진은 연소/팽창 챔버를 향하여 공기/매질을 가압하는 하나의 실린더/피스톤 블록을 가진다. 그리고 연소/팽창 챔버에서 발생하는 반응으로부터 에너지를 획득하는 또 하나의 실린더/피스톤 블록을 가진다. (만약 연료가 사용되는 경우)촉매 내에서 또는 그 전에 연속적인 연소/팽창이 있고, 촉매를 통과하는 것은 연소 효율을 100%로 만든다.
그 후 팽창된 기체/매질은 잉여 에너지를 추출하도록 매니폴드를 거쳐 흡기 실린더/피스톤과 비교하여 X배 큰 행정체적을 가지는 배기 실린더/피스톤 블록으로 향한다.
컨버터 휠은 본 엔진의 특징 중 하나이다. 컨버터 휠은 둥글고; 원형을 형성하며 실린더/피스톤 블록과 같이 동일한 주 회전축 주위를 두른다. 컨버터 휠의 회전 각은 실린더/피스톤 블록과 상이하기 때문에, 피스톤과 컨버터 휠 사이의 거리는 변위에 따라 달라진다.
피스톤 로드는 또 다른 회전 각을 가지는 컨버터 휠 상에 위치하기 때문에, 접촉을 유지하되 파손되지 않도록, 컨버터 휠 주위를 회전하는 방향 및 컨버터 휠에 비하여 옆으로 이동하는 방향인, 두 개의 서로 다른 방향으로 컨버터 휠에서 이동할 수 있어야 한다.
컨버터 휠은 회전 축에 대하여 안정적이고, 다른 방향으로 이동하지 않는다. 컨버터 휠이 회전하면, 이에 따라 실린더/피스톤 블록이 회전하고, 피스톤 로드가 실린더 내의 피스톤을 밀고 당긴다.
흡기 실린더/피스톤 블록 내의 피스톤에 대한 컨버터 휠의 거리(회전 직경)는 서로 다른 출력비(power ratio)를 가지도록 배기 실린더/블록 내의 실린더에 대한 컨버터 휠의 거리보다 작다. 이는 엔진이 하나의 방향으로 작동하는 것을 유지해준다(그러므로 엔진 내에서 서로 다른 실린더/피스톤 블록의 피스톤 로드는 상이한 길이를 가진다).
엔진 내의 실린더/피스톤 블록들과 컨버터 휠은 동일한 회전 속도를 가져야 하며, 이는 완벽한 동기화를 유지하도록 3개의 모든 파트가 코그휠(cogwheels)과 로드로 상호 연결되기 때문이다.
암매니폴드(Female manifolds) 내에 위치하는 수매니폴드(Male manifolds)는 조인트를 윤활시키고 금속의 파괴를 제한하도록 형성된 공동(sinus formed)의 밀폐링(tightening rings)에 의해서 밀폐된다.
엔진의 가장 약한 파트는 완벽하게 밀폐되지 않은 매니폴드 일 것이나, 엔진의 다른 파트들은 그 수가 적고 잘 조립되어 있으며, 동력 손실이 크지 않으므로, 본 엔진은 더 많이는 아니더라도, 적어도 50% 내지 60%의 효율을 제공할 것이다.
본 엔진은 회전식이므로, 매우 작으며 무겁지 않고, 보다 많은 출력을 제공할 것이다. 로터리 엔진은 높은 램피지(rampage)의 가능성을 가지므로, 크기가 작을지라도 훨씬 큰 출력을 제공할 수 있다. 외부 연소는 공기 또는 다른 매질을 팽창시키기 위하여, 천연 가스, 저급 연료 및 열 전달까지도 포함하는 거의 모든 종류의 가연성 연료를 연소시킬 수 있다.
실린더/피스톤 블록과 컨버터 휠의 구성은 유체 및 기체의 수송이 필요한 경우, 다양한 펌프, 냉각 장치, 냉동 장치, 유압 펌프 및 다른 모든 곳에 사용될 수 있다.
도 bb 시리즈
상기 일련의 도면들은 하나의 실린더/피스톤 블록이 컨버터 휠과 함께 회전하는 방식을 도시한다. 일부 세부 사항은 생략되었으며, 이는 단지 회전 메커니즘을 이해하기 위한 것이다. 컨버터 휠 전에 옆으로 이동하는 피스톤 로드 상의 조인트는 생략된다.
도 1bb
1- 제3 실린더 내부에서 (실린더 길이의 = OCL) 최대인 제3 피스톤
2- 제2 실린더 내부에서 (실린더 길이의) 50%인 제2 피스톤
3- 최대 행정 체적(stroke volume)을 가지며 중심으로부터 최대로 이격된 제1 피스톤
4- 피스톤 로드와 컨버터 휠 사이의 조인트
5- 컨버터 휠(H)
6- 제2 실린더 내부에서 실린더 길이의 절반인 제2 피스톤의 표면
7- 제2 피스톤과 피스톤 로드 사이의 조인트
8-
도 2bb, 1/8 회전(45도 회전) 후
1- 제3 피스톤은 제3 실린더 내부에서 실린더 길이의 3/4이다.
2- 제2 피스톤은 제2 실린더 내부에서 실린더 길이의 1/4이다.
3-
도 3bb, 1/8 회전(45도 회전) 후
1- 제4 피스톤은 제4 실린더 내부에서 실린더 길이의 100%이다.
2- 제3 피스톤은 제3 실린더 내부에서 실린더 길이의 50%이다.
3- 제2 피스톤은 최대 행정 체적을 가지며, 중심으로부터 최대로 이격된다.
도 4bb, 1/8 회전(45도 회전) 후
1- 제4 피스톤은 제4 실린더 내부에서 실린더 길이의 3/4이다.
2- 제3 피스톤은 제3 실린더 내부에서 실린더 길이의 1/4이다.
도 5bb, 1/8 회전(45도 회전) 후
1- 제1 피스톤은 제1 실린더 내부에서 실린더 길이의 100%이다.
2- 제4 피스톤은 제4 실린더 내부에서 실린더 길이의 50%이다.
3- 제3 피스톤은 최대 행정 체적을 가지며, 중심으로부터 최대로 이격된다.
도 6f- 영어
전체 엔진의 개략도
A- 흡기 실린더/피스톤 블록을 향하는 신선한 공기/매질의 흡입
B- 공기/매질 및 매니폴드를 통하여 실린더/피스톤 블록으로부터 배출되는 압축된 공기/매질의 흡입
C- 연소/팽창 챔버를 향하는 압축된 공기/매질
D- 연료의 주입, 가열 또는 액체 가스 등의 주입
E-
F- 연료의 연소/기체/매질의 팽창
G- 연료가 사용되는 경우의 촉매
H- 매니폴드를 통하여 실린더/피스톤 블록으로 향하는/으로부터 배출되는 팽창된 기체/매질
I-
J- 엔진으로부터 배출되는 배기
K-
L- 배기 실린더/피스톤 블록을 향하는 팽창된 기체/매질
Z- 동기화된 회전을 보장하도록 실린더/피스톤 블록들 사이의 안정화된 로드
도 7, 영어
실린더/피스톤 블록의 평면 단면도. 볼 베어링과 회전 메커니즘을 도시한다.
A- 피스톤 로드
B- 배기 실린더/피스톤 블록의 피스톤 로드와 (도 5에 자세히 도시된)컨버터 휠 사이의 조인트
C- 컨버터 휠
D- 실린더/피스톤 블록으로부터 최대 수직 거리를 가지는 컨버터 휠. 상기 도면은 위에서 도시한 것이므로, 혼동될 수 있다.
E- 실린더/피스톤 블록과 최단 거리를 가지는 컨버터 휠
I- 흡기 실린더/피스톤 블록의 피스톤 로드와 컨버터 휠 사이의 조인트. 여기에서 회전 직경은 B의 회전 직경보다 작다. 본 도면은 오직 각각의 피스톤 로드에 대한 회전 직경만을 도시한다.
도 8aa, 영어
A- 연소/팽창 챔버를 향하는 압축 공기
B- 주 회전축
C- 흡기 매니폴드, 흡기 실린더/피스톤 블록을 향하는 신선한 공기
D- 연소/팽창 챔버로 공기를 압축하기 위한 흡기 실린더/피스톤 블록
E- 연소/팽창 챔버를 향하여 공기를 압축하는 피스톤
F- 피스톤과 피스톤 로드 사이의 조인트
G- 피스톤에서 컨버터 휠까지의 피스톤 로드
H- 컨버터 휠
I- 흡기 피스톤 로드와 컨버터 휠 사이의 조인트(도 5)
J- 주 회전축에 대한 컨버터 휠의 회전 조인트
K- 3개의 모든 회전 파트들 사이에서 동기화된 안정적 속도 및 램페이지(rampage)를 유지하기 위한, 컨버터 휠과 실린더 블록들 사이의 코그휠(cogwheel) 연결
L- 흡기 실린더/피스톤 블록의 행정 체적/면적보다 X 배 큰 행정 체적/면적의 실린더를 포함하는 배기 실린더/피스톤 블록
M- 배기 실린더/피스톤 블록으로부터의 배기 가스
N- B와 같음, 타단을 도시
O- 연소/팽창 챔버에서 매니폴드를 통하여 배기 실린더/피스톤 블록으로 향하는 팽창된 기체/매질
P- 회전 암에 의하여 엔진으로부터 나오는 초과된 출력
Q- 엔진으로부터 나오는 초과된 출력을 획득하기 위한 회전 암과 실린더/피스톤 블록 사이의 코그휠
Z- 완벽하게 동기화된 회전을 위하여 코그휠 내의 개구 사이를 지나 실린더/피스톤 블록들을 연결하는 로드
도 9- 영어
실린더/피스톤 블록의 실린더로의/실린더로부터의 공기/매질의 통로가 이루어지는 수매니폴드(Male manifold) 바로 아래의 매니폴드
A - 실린더로의/실린더로부터의 공기/매질의 통로가 이루어지는 수매니폴드 바로 아래의 암매니폴드(Female manifold) 및 이의 내부 형상. 사분의 모든 부분이 제1 실린더와 직접적으로 연결된다.
B- 엔진 쉘에 고정되어 위치하고, 암매니폴드 내부에 위치하는 수매니폴드.
C- 중심과 가장 가까운 피스톤과 피스톤 로드
D- 실린더/피스톤 블록들과 컨버터 휠이 회전하는 주 회전축. 주 회전축은 엔진 쉘에 고정된다.
E- 볼 베어링 상을 회전하는 주 회전축 상의 실린더/피스톤 블록
F- 인접한 암매니폴드와 직접적으로 접촉하고, 기체/매질의 통과를 위한 실린더/피스톤 블록의 상부의 유동 채널.
G- 암매니폴드에서 실린더 채널 개구 사이의 이격 영역
H- 최대 행정 체적을 가지며 주 회전축으로부터 가장 먼 피스톤 로드와 피스톤.
도 10, 영어
컨버터 휠 전 및 컨버터 휠 상의 피스톤 로드 조인트
G 피스톤에서 비롯되는 피스톤 로드
B 컨버터 휠 전에, 옆으로 이동하는 피스톤 로드 상의 제1 조인트
I 컨버터 휠 주위에서 회전 이동을 가능하게 하는 피스톤 로드와 컨버터 휠 사이의 제2 조인트
H 제2 조인트 중간의 컨버터 휠
10A- 단면도
10B- 측면도
10C- 조인트가 제거된 피스톤 로드
도 11a- 영어
매니폴드 구조
A- 수매니폴드의 흡기/배기 채널
B- 수매니폴드의 흡기 채널과 배기 채널 사이의 이격 부분
C- 수매니폴드 상의 밀폐링
D- 실린더의 공기/매질 흡기/배기 채널
F- 암매니폴드의 실린더 흡기/배기 채널 사이의 이격 부분
도11a- 영어
NO 1: 상호 이격된 매니폴드를 도시
NO 3: 암매니폴드 안에 설치된 수매니폴드를 도시. 밀폐링은 내부에 위치하므로 도시되지 않는다.
본 엔진/발명은 모든 운송 수단의 종류 및 화학적 반응 또는 물리적 물질로부터 운동에너지와 움직임의 생산이 필요한 곳에 사용될 수 있다.
화학적 물질은 탄화수소 또는 물질의 팽창 또는 물질의 연소를 생성하는 기타 물질일 수 있으며, 물질적 물질은 열, 빛 또는 팽창 챔버 내에서 팽창을 생성하는 기타 물리적 에너지 파동일 수 있다.
상기 엔진은 자동차 및 오토바이, 자전거, 비행체 및 기타 기기와 같은 다른 운송 수단의 구동을 위하여 사용될 수 있다.
또한, 본 시스템은 유체 및 기체를 수송하기 위한 다양한 시스템에서 기체 및 유체를 펌핑하는데 사용되거나 냉장 시스템과 같이 과압 및 가압을 생성하기 위하여 사용될 수도 있다.

Claims (1)

  1. 내부에 장착된 피스톤을 구비하는 회전 엔진 블록과 비교하여 서로 다른 회전각을 가지는 회전 컨버터 휠을 구비하는 엔진의 유형으로서, 상기 회전 엔진 블록과 상기 컨버터 휠은 동일한 회전축(본 경우에 동일한 주 회전축) 주위를 회전한다. 시스템의 상기 주 회전축은 상기 컨버터 휠과 상기 엔진 블록에 대하여 동일하나, 상기 주 회전축에 대한 회전각은 서로 상이하다. 상기 엔진 블록 내의 프스톤은 피스톤 로드에 의해서 컨버터 휠과 접촉한다.

    서로 다른 이동 파트에 대한 상기 주 회전축은 본 시스템에서와 마찬가지로 서로 다른 위치에 고정될 수 있고, 상기 시스템 전체를 지날 필요는 없다.

    이러한 구성은 첨부된 도면에 도시되어 있지 않다.
KR1020167012912A 2013-10-22 2014-02-04 외부 연소/팽창 챔버를 구비하는 로터리 피스톤 엔진 KR20160092997A (ko)

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