NO126527B - - Google Patents

Description

Innretning for spyling og høykompresjon ved roterende forbrenningsmotorer.

Foreliggende oppfinnelse angår innretninger for spyling og høykompresjon i

roterende forbrenningsmotorer. Disse innretninger kan særlig fordelaktig anvendes

ved roterende motorer som er beskrevet i

norsk patent nr. 94 479, norsk patent nr.

94 480 og norsk patent nr. 94 482.

I alminnelighet tilveiebringes spyling

og høykompresjon ved hjelp av slike innretninger som en kompressor anbrakt ved

siden av motoren som f. eks. kan drives av

denne motor.

I henhold til foreliggende oppfinnelse

utgjør spylings- og høykompresjonsinnret-ninger en integrerende del av selve motoren og den eneste forandring foretatt i

motoren består i at det er tilsluttet ytter-ligere avtetningsrotorer. Innretningene og

deres virkemåte vil nå for enkelhets skyld

beskrives under henvisning til fig. 1 og 2,

og mere spesielt til fig. 1, idet den på fig.

2 viste innretning er analog med den som

er vist på fig. 1.

Den på fig. 1 viste motor omfatter en

sentral rotor R forsynt med tre stempler

di, d2 og d3, anordnet i en innbyrdes avstand av 120° i forhold til aksen av denne

rotor, en forbrenningsmotor M forsynt med

2 diametralt motsatte fordypninger Ei og

Eo, idet hver av disse fordypninger står i

forbindelse med et innenfor nevnte rotor

anbrakt forbrenningskammer (Ci og Cs)

og to avtetningsrotorer H og G, hver av

hvilke er forsynt med to diametralt motsatte fordypninger (E3, Eit E5, Eo) gjennom hvilke stemplene av den sentrale rotor skal passere. Avtetningsrotorene gis

en slik diameter at de kan rulle oppå hver-andre uten å gli.

Denne anordning fører med seg at i det på fig. 1 viste tilfelle må avtetningsrotorene gis en slik diameter som er lik % av diameteren av den sentrale rotor og i det på fig. 2 viste tilfelle y2 av denne diameter. Synkronisering av rotorenes beve-gelser oppnåes ved hjelp av utvendige tannhjul.

Den sentrale rotor dreier seg i det indre av et sylindrisk hus eller lager med en diameter lik diameteren av den sentrale rotor pluss to ganger høyden av et stempel (med en viss klaring). Det kan sees av fig. 1 og 2 at det ringformete rom mellom den sentrale rotor og dens lager er opp-delt i 3 deler: Den del som ligger mellom rotorene G og M danner innløpskompre-sjonssonen Qa, den del som ligger mellom rotorene M og H danner ekspansjonseks-haustsonen Q(1 og den del som ligger mellom rotorene H og G og som tjener til kom-primering av spyle- og høykompresjons-gasser danner rommet for spylingskom-presjonen Qh. Innløpsåpningen i motoren A munner ut i lageret av den sentrale rotor mellom forbrenningsrotoren M og av-tetningsrotoren G i nærheten av sist-nevnte.. I det på fig. 1 viste tilfelle har man gitt åpningen A en slik beliggenhet at det hindres at innløpsgassene kan komme inn i spylingshøykompresjonssonen Qh. Denne anordning er imidlertid bare av interesse for det tilfelle at det gjelder tilførsel gjennom A av en brennbar blanding. I det tilfelle hvor brennstoff innsprøytes i forbrenningskammeret, kan man anbringe åpningen A meget nær til rotoren G, og det er mulig i dette tilfelle å anbringe rotorene G og H på en slik måte at man får for den samme spylingsbane lengre innløpskom-presjons- og ekspansjonsekshaustbaner. På fig. 1 er vist en kanal L som munner ut i lageret av rotoren G i nærheten av sonen Qa. Denne kanal som står i forbindelse med friluft, hindrer at det i fordypningene av rotoren G og i den del av sonen Qa som ligger mellom rotoren G og inn-løpsåpningen A, dannes et undertrykk på grunn av forskyvning av et av stemplene i den sentrale rotor i denne del av sonen Qa, hvilket undertrykk ville øke motstands-koblingen av motoren og bevirke en min-sking av spylingstrykket når fordypningen i rotoren G kommer i forbindelse med sonen Qh. Ekshauståpningen B munner ut i sonen Qd like ved rotoren H. Innløpsåpnin-gen for spylegassene C munner ut i. spylingssonen Qb like ved rotoren H.

I statormassen er anordnet en innfø-ringskanal F for spylegassene. Denne kanal forbinder lageret av rotoren G ved kompresjonssiden med lageret av rotoren M i hvilket den munner ut gjennom åpningen T av seksjonen q p anordnet på en slik måte at hver av fordypningene i.rotoren M i en viss tid setter i forbindelse kanalen F med overføringskanalen K. Denne tilstand tilveiebringes når den i projeksjon i et på aksene perpendikulært plan på fig. 1 viste avstand p n er mindre enn bredden c k av fordypningene. Beliggenhet av tennplugger og injektoren eller injektorer, profilen av stemplene og fordypningene, innretninger som sikrer innbyrdes avtetning av rotorene og tetning mellom rotorene og deres lagrer, avkjø-lingsinnretninger for den sentrale rotor, for de periferiske rotorer og statoren velges fortrinnsvis blant disse anordninger som er beskrevet i de foran nevnte paten-ter og i patent nr. 94 481.

Virkemåten av innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse i den utførelses-form som er vist på fig. 1, vil nå beskrives nærmere, idet det antas at motoren drives med en brennbar blanding.

Når den sentrale rotor R er satt i be-vegelse, f. eks. i pilretningen (i urviserens retning) ved hjelp av hjelpemotor, så som en liten elektrisk motor, suger stemplet di, etter at det har beveget seg forbi innløps-åpningen A, gjennom denne åpning en brennbar blanding som på denne måte ledes inn i innløpssonen Qa. Det følgende stempel d:i komprimerer deretter blandin-gen mellom stemplet og veggen av f orbren-ningsrotoren M inntil det øyeblikk hvor fordypningen E2 trer i forbindelse med sonen Qa. Den brennbare blandig blir da komprimert i forbrenningskammeret C2.

Den brennbare blanding tennes ved en gnist frembrakt av tennpluggen med passende fortenning for å oppnå det maksi-male trykk i det øyeblikk hvor stemplet d3 trenger så fullstendig som mulig inn i fordypningen E2 (stilling svarende til det øvre dødpunkt i en vanlig motor). Eksplo-sjon av de antente gasser vil da utøve sin drivkraft på stemplet d3 til å begynne med direkte og derpå ved hjelp av overførings-kanalen K. Stemplet di som da befinner seg i sonen Qb, suger inn bak seg spyle- og høykompresjonsgassene gjennom åpningen C. Når det følgende stempel d3 er gått forbi åpningen C, komprimerer det mellom seg og veggen av rotoren G de i sonen Qb tid-ligere innførte spyle- og høykompresjons-gasser inntil det øyeblikk hvor en av fordypningene i rotoren G setter i forbindelse sonen Qb med åpningen S av kanalen F. Spyle- og høykompresjonsgassen (f. eks. luft) vil da komprimeres i kanalen F inntil en av fordypningene i forbrenningsrotoren M setter i forbindelse kanalen F med overføringskanalen K. Beliggenheten av kanalene F og K velges imidlertid på en slik måte at de bare da settes i forbindelse ved hjelp av en av fordypningene i rotoren M når stemplet på hvilket finner sted motor ekspansjonen, avdekker ekshauståpningen B. Når denne forbindelse finner sted, fordriver trykkgassene som finnes i kanalen F de restgasser som er inneholdt i den fordypning gjennom hvilken ble til-veiebrakt forbindelsen og størstedelen av gassene som finnes i forbrenningskammeret og kanalen K inntil det øyeblikk hvor fordypningen på grunn av rotasjonen av rotoren M ikke lenger er i forbindelse med kanalen K.

Da forbindelsen mellom kanalen F og fordypningen varer ennå en viss tid, fyller fordypningen seg med gassen under høykompresjonstrykk. Denne tilleggs-mengde av trykkgass må tas i betraktning når det skal bestemmes hvor rik den bennbare blanding som innføres i Qa-sonen skal være i forhold til den ønskede endelige anrikning av totalmengden' av de komprimerte gasser som er inneholdt i den øvre

del av sonen Qa, fordypningen og forbrenningskammeret. Det skal her bemerkes at

åpningene av kanalene F og K i lageret av rotoren M fordelaktig kan anordnes i for-skjellige transversale soner for å oppnå en mere effektiv aksial spyling av fordyp-

ningen, forbrenningskammeret og kanalen K.

Den beskrevne innretning ifølge oppfinnelsen kan selvfølgelig anvendes for motorer med innsprøytningsmatning. I dette tilfelle er det selv mulig å innføre visse forenklinger og forbedringer. Såle-des kan innføringsbanen i sonen Qa for-lenges ved å anbringe innløpsåpningen A nærmere rotoren G, idet resirkulering i spylingssonen av en del av de innførte gasser gjennom fordypningene i rotoren G ikke lenger er forbundet med noen ulem-per.

Fig. 2 viser spylings- og høykompre-sjonsinnretningen ifølge oppfinnelsen an-vendt for en motor med utvendig forbrenningskammer av den art som er beskrevet i norsk patent nr. 94 482.

I tilfelle av innsprøytningsmatning kan virkemåten av motoren beskrives skje-matisk som følger (under henvisning til fig. 2): Ved slutten av innløpsbanen trer det gassformete brennstoff som er komprimert mellom stemplet di og veggen av rotoren M i forbindelse med kanalen Q og inntar da et rom som er dannet av den øvre del av sonen Qa, fordypningen Ei, kanalen Q, forbrenningskammeret, fordypningen E2 og den øvre del av sonen Qd. Etter innsprøyt-ning og tenning finner det sted en for-brenning ved konstant volum inntil forbindelsen mellom sonen Qa og kanalen Q er brutt på grunn av rotasjonen av rotoren M. Gassene ekspanderer da og deres drivkraft virker på stemplet d2. Et innhakk i veggen av lageret av den sentrale rotor i. i nærheten av åpningen i nevnte lager av forbrenningskammeret tillater en mer fullstendig ekspansjon av gassene og en kort-varig direkte forbindelse mellom forbrenningskammeret og ekshaustutløpet.

Spyle- og høykompresjonsinnretnin-gen er anordnet på lignende måte som på fig. 1, idet kompresjonen av de gjennom åpningen C i sonen Qb innførte spyle- og høykompresjonsgasser oppnås suksessivt ved hjelp av hvert stempel av den sentrale rotor. Beliggenhet av åpningen S av kanalen F er den samme som i det på fig. 1 viste tilfelle. Åpningen T av seksjonen p q av kanalen F i lageret av rotoren M er imidlertid annerledes anordnet. I projeksjon i et på rotorens akser perpendikulært plan er den anbrakt mellom åpningen av kanalen Q og åpningen av den i forbindelse med friluft stående kanal N, slik at hver fordypning i rotoren M suksessivt kan på en side sette i forbindelse kanalen F med kanalen N og på den annen side kanalen F med kanalen Q, uten at det er fare for at kanalen Q kommer i forbindelse med kanalen N og kanalen F med sonen Qa. For å oppnå dette er det tilstrekkelig at hver av avstander up og qs er, i projeksjon i et på rotorenes akse perpendikulært plan, mindre og hver av avstander us og qt større enn bredden ck av fordypningene. For det tilfelle hvor det ikke er anordnet en kanal N som står i forbindelse med friluft, er det tilstrekkelig at avstan-den qs i projeksjon i et på rotorenes akser perpendikulært plan er mindre enn ck, og at qt er større enn ck.

Anordning av kanalen N som står i forbindelse med friluft gjør det mulig å oppnå en dobbelt spyling: En første spyling når en av fordypningene i rotoren M bringer i forbindelse kanalene F og N og en annen spyling når den samme fordypning bringer i forbindelse kanalene F og Q. Mellom den første og den annen spyling fyller fordypningen seg med gassen som står under spylings- eller høykompresjons-trykk.

Når fordypningen derpå setter i forbindelse kanalen F med kanalen Q, blir de brente gasser som befinner seg i kanalen

Q, forbrenningskammeret og en del av

sonen Qd drevet i retning av ekshaustut-løpet av de gasser som befinner seg under

spyletrykk, idet stemplene av den sentrale

rotor da befinner seg i en slik stilling at

når det tas hensyn til innhakket i veggen av den øvre del av sonen Q(1, forblir forbrenningskammeret i en viss tid i direkte forbindelse med ekshaustutløpet.

Når denne forbindelse avbrytes, fylles for

en viss tid kanalen Q, forbrenningskammeret og den øvre del av sonen Qd med gass under høykompresjonstrykk inntil forbindelsen mellom kanalen F og kanalen Q opphører.

Den normale matning med brennstof-fet foregår deretter ved at kanalen Q settes i forbindelse med sonen Qa.

Det må bemerkes at det kan være fordelaktig å tilknytte til kanalen F en beholder med tilstrekkelig voluminnhold for å dempe pulseringer og for å utjevne for store trykkvariasjoner. Det er likeledes mulig å anordne en kanal med tilstrekkelig voluminnhold for å få de samme resul-tater. En klaffventil eller en ventil innstilt på de ønskede spyle- eller høykompresjons-trykk kan også anbringes i nærheten av åpningen T av kanalen F.

Selv om innretningen ifølge oppfinnelsen for enkelhets skyld bare ble beskrevet i forbindelse med to typer av roterende motorer, kan innretningen anvendes ved alle typer av roterende motorer hvor

kompresjon av gassene skjer ved forskyvning av et stempel av den sentrale rotor

idet ringformete rom som ligger mellom

den sentrale rotor og dens lager, uansett

hvor mange stempler den sentrale rotor

har, hvor mange der er av avtetningsrotorer og fordypninger i de periferiske rotorer.

Det må likeledes bemerkes at uansett

den type roterende motorer til hvilken

spyle- og høykompresjonsinnretningen

ifølge oppfinnelsen brukes, kan det ønskede spyle- og høykompresjonstrykk oppnås ved å velge på passende måte den rela-tive beliggenhet av rotorer G og H, idet

trykket blir desto større, jo større vinkel-avstanden mellom aksene av disse rotorer

i forhold til aksen av den sentrale rotor

er.

Til slutt må det bemerkes at trykkgass fått ved hjelp av innretningen ifølge

oppfinnelsen også kan anvendes for spyling og avkjøling av statoren og av rotorene.

Claims (4)

1. Roterende forbrenningsmotor om-fattende en stator forsynt med et sentralt

hulrom og flere periferiske hulrom som munner ut i nevnte sentrale hulrom, en sentral rotor koaksialt anbrakt i det sentrale hulrom hvilken rotor omfatter flere roterende stempler, og flere periferiske rotorer som hver er anbrakt i et periferisk hulrom slik at deres sentrale akser er pa-rallelle med den sentrale akse av den sentrale rotor og oppdeler det ringformete rom mellom den sentrale rotor og dens lager i innbyrdes tette avdelinger, idet hver av nevnte periferiske rotorer omfatter fordypninger gjennom hvilke nevnte stempler kan passere, og idet i det minste en av disse periferiske rotorer er permanent til-knyttet til i det minste et forbrenningskammer og til en innføringskanal for den brennbare trykkgass som på et slikt sted munner ut i lageret av nevnte rotor at de i denne kanal inneholdte gasser tillater suksessiv spyling av de brente gasser som befinner seg i forbrenningsrommet og gjør det mulig å oppnå en høykompresjon ved at de fyller nevnte rom med den brennbare trykkgass, karakterisert ved at kompresjon av de brennbare gasser som skal tjene til spyling og til oppnåelse av høykompre-sjon, frembringes ved forskyvning av stemplene av den sentrale rotor i den del av det ringformete rom som ligger mellom to følgende periferiske rotorer som ikke støter opp til et forbrenningskammer.

2. Roterende motor som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at forbindelsen mellom den del av det ringformete rom hvor spyle- og høykompresjonsgassene er komprimert og kanalen som fører disse gasser til huset av en til et forbrenningskammer tilsluttet rotor, tilveiebringes ved hjelp av fordypninger i denne av to føl-gende periferiske rotorer mot hvis vegg de suksessive stempler av den sentrale rotor komprimerer spyle- og høykompresjons-gassene.

3. Roterende motor som angitt i på-stand 2, karakterisert ved at innførings-åpningen (A fig. 1) for de brennbare gasser munner ut i det ringformete rom i en slik avstand i forhold til den umiddelbart ovenfor nevnte åpning anbrakte periferiske rotor at innføringsgassene ikke kan trenge inn i fordypningene i nevnte rotor og at samtidig en kanal (L) ved hjelp av nevnte fordypninger setter i forbindelse med friluft og den del av nevnte ringformete rom som ligger mellom innføringsåpningen og nevnte rotor.

4. Roterende motor som angitt i på-stand 2, karakterisert ved at det på inn-føringskanalen for de komprimerte spyle-gasser er anordnet en beholder, slik at den sammen med nevnte kanal danner et i fri forbindelse stående reserverom.