NL1021386C1 - Oscillerende buismotor. - Google Patents

Description

]

Oscillerende buismotor.

De uitvinding heeft betrekking op een verbrandingsmotor waarbij het in dwarsdoorsnede wigvormige verdringer-element in de cilinder, ten opzichte 5 van haar lengteas, een slingerende beweging uitvoert. Deze beweging wordt begrend door in de cilinder gemonteerde, eveneens in doorsnede wigvormige balk waarin zich de kanalen bevinden voor de brandstoftoevoer. Na initiatie van de explosie wordt het verdringerelement verplaatst naar de andere zijde van de balk, terwijl onderweg, via sleufvormige poorten, de 10 uitlaatgassen, casu quo dampen, kunnen ontsnappen. Aan het einde van de slag staan de poorten voor de geforceerde luchttoevoer open en na een korte verplaatsing (na-ontsteking) wordt de brandstof toegevoerd en volgt opnieuw een explosie, geïnitieerd door een vonk of door spontane ( ontbranding in een voorverbrandingskamer. Het een en ander is afhankelijk ! 15 van de compressie en de gebruikte brandstof. De arbeidsslag is bepaald door de booglengte tussen de inlaat- en de uitlaatpoorten. In de praktijk zal dit neerkomen op een hoekverdraaiing van circa 90 graden. Het verdringerelement is inmiddels aangekomen aan de andere zijde van de wigvormige balk, verandert van richting en na een geringe hoekverdraaiing 20 vindt in omgekeerde richting plaats wat boven is omschreven. Over een hoek van ongeveer 20 graden vanaf de balk vindt compressie plaats, doch de verhitte, voorgecomprimeerde lucht die via de inlaatpoorten wordt aangevoerd is maatgevend voor de druk waarbij de explosie geïnitieerd wordt. De oscillerende buismotor is een dubbel werkende, tweetact motor en 25 dat impliceert dat per cyclus ongeveer de helft van de cilinderinhoud benut wordt voor de werkslagen. Evenals bij een conventionele motor geven meerdere samenwerkende cilinders een rustiger loop. In het gegeven voorbeeld is uitgegaan van vier cilinders, gesynchroniseerd en gefaseerd door een hydraulisch systeem waarbij de oliepomp is gemonteerd op de as 30 van de cilinder, terwijl de luchtpomp voor de geforceerde toevoer van hete 1021386 2 lucht zich eveneens op de motoras bevindt, dat wil zeggen per cilinder. De fase verschuiving van de verschillende cilinders kan op deze wijze nauwkeurig geregeld worden zonder gebruikmaking van een krukasmechanisme. Het ligt derhalve voor de hand om te kiezen voor een 5 hydraulische aandrijving op de wielen. Daarmee komen de voor een conventionele automobiel noodzakelijke onderdelen zoals koppeling, versnellingsbak, cardankoppelingen, cardanas, differentieel en remmen te vervallen. De cilinders worden voorzien van half bolvormige fronten waardoor de holle, van een verdeelschot voorziene assen zijn gestoken. Elke 10 as aan de ene zijde uitgerust met een spoelluchtpomp en aan de andere zijde met een oliepomp. Deze oliepompen voeren, na gelijkrichting, de olie naar de eigenlijke, direct op de wielen gemonteerde standaard hydromotoren. De afdichtingstrippen lopen door tot op de holle as waardoor er, in tegenstelling tot de Wankelmotor, geen zogenaamde “dode hoeken” ontstaan. De 15 buismotor volgens de vinding leent zich in het bijzonder voor de verbranding van waterstof, maar ook biogas en alcohol kunnen als brandstof dienen. Het moge duidelijk zijn dat de motor volgens de vinding een aantal specifieke voordelen heelt ten opzicht van andere motoren. Zo wordt het verdringerelement niet scheef belast zoals dat bij een zuigermotor het geval 20 is. Ook is er geen sprake van aanzienlijke dilatatieverschillen. Dit, opgeteld bij de eerder genoemde voordelen ten opzichte van conventionele verbrandingsmotoren maakt toepassing in combinatie met waterstof aantrekkelijk. Om de bij verbranding van waterstof grote vrijkomende warmtehoeveelheden zo veel mogelijk te benutten, wordt rondom de 25 cilinders een mantel aangebracht waardoor de buitellucht geleid wordt alvorens te worden toegevoerd aan de verbrandingsruimte tussen verdringerelement en balk. In dat opzicht kan de oscillerende buismotor als een semi-heteluchtmotor beschouwd worden. Ook de nog in de uitlaatgassen aanwezige warmte wordt middels een warmte-uitwisselaar benut. De 30 vinding zal worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van de tekeningen, waarbij: 1021386 3 FIG. 1 de opstelling met olie- en luchtpomp geeft, F1G. 2 een dwarsdoorsnede toont over de eigenlijke buismotor, FIG. 3 idem in lengtedoorsnede F1G. 4 geeft een dwarsdoorsnede over de vier onderling hydraulisch 5 gekoppelde cilinders, F1G. 5 is een schema van de in fase verschoven verdringer-elementen en het na gelijkrichting afgeven aan de hydrometer.

FIG. 6 laat een blokschema van het luchtcirculatiesysteem zien.

Het verdringerelement 1 - in Fig. 2 in de stand waarin door de inlaatpoort 2 10 geforceerde luchttoevoer plaats vindt, aangeduid met de “beginstand” - is over haar volle lengte en over de halfcirkelvormige uiteinde 3 voorzien van tenminste een afdichtingstrip 4 welke doorloopt tot dicht aan de stilstaande holle as 5, teneinde lekkage tot een minimum te beperken. Ook de afdichtingstrip 6 tussen de scheidingsbalk 7 en de skirt 8 (het cilindrisch 15 deel van het verdringerelement 1) kan uit meerdere strippen bestaan.

Het verdringerlelement l(en de daarmede één geheel vormende skirt of bus 8) wentelt zich oscillerend om de stilstaande holle as 5 die over haar gehele lengte door een scheidingsschot 9 in twee compartimenten is verdeeld. Compartiment 10 dient voor de geforceerde luchttoevoer en compartiment 20 11 voor de uitlaatgassen en dampen die ontsnappen via de uitlaatpoorten 12 op het moment dat deze samenvallen met de overeenkomstige sleufgaten 13 in cilindrisch deel 8 van verdringerelement 1. De stilstaande cilinder 14 kan al dan niet één geheel vormen met de scheidingswand 7. Met het oog op de vervaardiging zal men de voorkeur geven aan montage achteraf, 25 bijvoorbeeld met een zwaluwstaartverbinding. De oliepompen 15 zijn onderling hydraulisch gekoppeld en zorgen, behalve voor de energieoverdracht op de hydromotoren 16 op de (niet getekende) wielen ook voor synchronisatie en gefaseerde bewegingen. Alvorens de bol- of buisvormige oliepompen 15 hun energie kunnen overdragen aan de 30 hydromotoren 16 vindt gelijkrichting van de oliestroom plaats door middel van een stelsel van terugslagkleppen 17. Een compensatietank 18 voorkomt 1021386 4 het ontstaan van luchtbellen in het hydraulisch systeem. De door de luchtpompen 19 aangevoerde koellucht wordt via de ontmantelde ruimte 20 langs de hete wand 14 geleid, die daardoor afkoelt tot een aanvaardbare temperatuur. Vervolgens passeert de aldus opgew'armde lucht via een 5 regelafsluiter 21 de warmte-uitwisselaar 22 op de uitlaat of knalpot (niet getekend.)

De aldus tot een hoge temperatuur verhitte lucht bereikt via de inlaatpoorten 2 de ruimte 23 tussen de scheidingswand of balk 7 en het verdringerelement 1. Deze verhitte lucht draagt, tezamen met de expanderende stoom ingeval 10 van waterstof als brandstof wordt uitgegaan, substantieel bij aan de verbetering van het totaal rendement, doch ook aan de initiatie van de explosie. Het moge duidelijk zijn dat met de oscillerend buismotor volgens de vinding en de hiermede inherente wijze van aandrijving van een automobiel een grote mate van efficiëntie wordt bereikt, terwijl deze motor 15 in het bijzonder geschikt is voor waterstof als brandstof omdat zonder bijzondere technische problemen een zeer grote compressie en expansieverhouding gerealiseerd kan worden; de lengte van de cilinders is vrijwel onbeperkt bij een uiterst korte verblijftijd.

1021386

Claims (6)

1.Oscillerende buismotor waarbij het in dwarsdoorsnede wigvormige, van 5 een skirt of ring voorziene verdringerelement ten opzichte van haar lengteas radiaal heen en weer slingert in een door halfbolvormige fronten afgesloten cilinder, met het kenmerk dat de brandstof, bij voorkeur waterstof, wordt geïnjecteerd door kanalen, aangebracht in een eveneens wigvormige scheidingsbalk. De voor de verbranding noodzakelijke hoeveelheid lucht 10 wordt middels een luchtpomp geforceerd via inlaatpoorten in de verbrandingsruimte gebracht, echter pas na het passeren van respectievelijk de koelmantel en de in de uitlaatgasstroom ingebouwde warmtewisselaar. Deze verhitte lucht draagt op deze wijze bij aan het rendement.

2. Oscillerende buismotor volgens conclusie 1, met het kenmerk , 15 d a t de krukasoverbrenging zoals gebruikelijk bij conventionele J zuigermotoren is vervangen door een hydraulisch synchronisatie en faseringssysteem, zodanig dat de hiervoor noodzakelijke oliepompen tevens gebruikt worden om de op de wielen van de aangedreven automobiel gemonteerde hydromotoren, via een gelijkrichter te voeden, waardoor 20 koppeling, versnellingsbak, cardanas, cardankoppelingen differentieel en remmen komen te vervallen omdat al deze functies door het hydraulisch systeem overgenomen worden.

3. Oscillerende buismotor volgens conclusies l.met het kenmerk d a t de holle, stilstaande as is voorzien van een scheidingswand en de in 25 deze holle as gefreesde sleufgaten op enig moment van de oscillatie corresponderen met de overeenkomstige sleufgaten in de skirt van het verdringerelement, om op deze wijze toevoer van lucht en afvoer van afgewerkte gassen en dampen te bewerkstelligen. De sleufgaten in de skirt kunnen, weerszijden het verdringerlelement verwijd worden om de toevoer 30 van lucht op een eerder tijdstip mogelijk te maken ten behoeve van voorcompressie. ü 4 «Si ιΓ' UJ ^ Ki 9 i}

4. Oscillerende buismotor volgens conclusies l,met het kenmerk d a t voor onderzees vervoer ontworpen schepen hiermede worden uitgerust, waarbij de hydromotoren de schroef aandrijven.

5. Oscillerende buismotor volgens conclusies l,met het kenmerk 5. a t op de assen een tweede pomp voor lucht gemonteerd is die tezamen met de andere op de as gemonteerde pompen pulserende kracht geven. Ook kan daarvoor een op elke as gemonteerde waterpomp gebruikt worden waardoor een pulserende waterdruk stuwkracht ontstaat.

6. Oscillerende buismotor volgens conclusies l,met het kenmerk 10. a t deze wordt aangewend voor de opwekking van elektrische stroom door centrales, gebruik makend van de door sommige landen geëxporteerde waterstof; namelijk landen waar deze brandstof goedkoop geproduceerd kan worden, bijvoorbeeld door middel van geothermische energiebronnen. 1 0 Ê,’ 1 ,;. j ,J