SE436782B - Expansionsskivrotormotor - Google Patents

Description

Üfiüinïïle-'I avgränsade rummen; Fig. 3 visar rotorerna vridna ett halvt varv i förhållande till fig. 2; Fig. 4 visar i perspektiv rotorerna monterade på var sina ihåliga drivaxlar som över en kuggväxel är kopplade för ro- tation i motsatta riktningarna; Pig. 5, 6 och 8 viaar axiella tvärsnitt genom rotormotorn sedd ovanifrån med rotorernas positioner i olika faser av motorns arbetscykel; Pig. 7, 9 och 10 visar axiella tvärsnitt genom motorn sedd underifrån; Fig. 11 är en sprängbild av en förkammare; Pig. 12 är en perspektivbild visande en bränslefördelare; och Pig. 13 är en sprängbild som schematiskt visar en motor- sats av tvâ par skivrotorer monterade på två axlar med 90° fasförskjutning mellan paren.

En skivrotormotor måste ha minst ett par rotorer eftersom volymändringarna av den ena rotorn förutsätter en noga styrd samverkan med den andra och vice versa.

Under hänvisning till fig. 1 - 4 består huvuddelarna av en skivrotormotor enligt uppfinningen av ett par med varandra samverkande skivrotorer 1,2 som med ihåliga rotoraxlar 3,4 är roterbart lagrade i var sitt av två axelparallella cy- linderlopp 5,6 (fig. Z) av ett motorhus 7 med kylflänsar 8.

Cylinderloppen 5,6 har i axiellt tvärsnitt formen av en i mitten öppen åtta (8) och kommunicerar med varandra genom en port 9 (fig. 2) mellan de insnörningar 10,11 av motor- blocket som bildas mellan cylinderloppen 5 och 6.

Varje rotor 1,2 uppvisar en halvcylindrisk del 12,13 med minskad radie, medan den andra halvcylindriska delen 14,15 har nästan lika stor radie som cylinderloppet 5,6 så att èèóàvsn-1 den under motorns gång kan rotera i detta med glidpassning. Övergångarna mellan rotorernas 1,2 tjockare och smalare de- lar bildar två par evolventkuggliknande avrullningsytor 16,17 och 18,19.

Rotorernas 1,2 axlar 3,4 är kopplade till varandra över en kuggväxel 20,21 (fig. 4) för kraftöverföring mellan axlarna och för rotation i motsatta riktningarna med lika varvtal.

S0m bäßt framgår av fíg. 2 och 3 ockuperas porten 9 mellan cylindrarna 5 och 6 under ett rotationsvarv av rotorernas 1,2 tjockare halvcylindriska delar 14,15 under knappt ett halvt varv vardera. Under det i fig. 2 visade ena halva var- vet, då porten 9 alltså hålls stängd av den högra rotorns 2 tjockare del 15, blir den vänstra rotorns l cylinderrum ge- nom kontaktpunkten eller nypet 22 mellan rotorerna uppdelat i ett första rum 23 och ett andra rum 24. Med den i fig. 2 visade medursrotationen av den vänstra rotorn 1 ökas voly- men av det första rummet 23 till ett maximum samtidigt som volymen av det andra rummet 24 blir mindre. Samtidigt med de två avskilda rummen 23,24 i den första rotorn 1 finns i den andra rotorn 2 bara ett enda, odelat rum 25. Det inses lätt att rotorns 1 första rum 23 under detta första halva varv av motorns arbetscykel utgör expansionsrummet och att det andra rummet 24 utgör kompressionsrummet, medan de av- slutande faserna av arbetscykeln ~ utsugningen av förbrän- ningsgaserna från det just avslutade expansionssteget och inblåsningen av hetluft - sker i det odelade rummet 25.

I det andra halva varvet blir rollfördelningen mellan ro~ torernas 1,2 arbetsfaser spegelbilden i förhållande till det första halva varvet, såsom visas i fig. 3. Det före fas- växlingen odelade rummet 25 i den andra (högra) rotorn 2 har nu blivit uppdelat i ett expansionsrum 23' och ett kom- pressionsrum 24' samtidigt med att det i den första rotorn 1 denna gång bara finns ett enda, odelat rum 25'. Även om det för uppfinningen speciellt nya ligger i det dub- ßwlflšll-"i belcylindriska motorblocket 7 med rotorerna 1 och 2, skall nu i korthet beskrivas hur motorn i övrigt är konstruerad och hur den är tänkt att arbeta.

I varje rotor finns en inbyggd centrifugalkompressor 26,27 (fig. 1) för att genom kanaler 28,29 i rotoraxlarna suga till sig den förkomprimerade luftmängden som från ett inte visat överladdningsaggregat levereras till de ihåliga ro- toraxlarnn. Denna lußtmassa samlas i en inre, ringformig samlingskanal 30,31 (fig. 1) för att i rätt ögonblick genom centrifugalkraftens verkan genom en gasport 32 och en U- formad kanal 33 (fig. S, 8 och 9) inpressas i rummet 25 resp. 25“ i cylinderblocket. Denna luftmängd tjänar samti- digt till att kyla rotorerna 1,2. Efter ett halvt varv av rotorn 2 komprimeras luften i rummet ZS. På grund av rota- tionen förvandlas rummet 25 till två nya rum 23 (expan- sionsrum) och 24 (kompressionsrum).

Den komprimerade heta luften i slutsteget pressas genom en korsningskanal 34 till en i cylinderlocket 306 ingjuten förkammare 35 (fig. 11), som består av ett cylindriskt vir- velhus och en.tangentiell inloppsledníng 36 för insprutning av bränsle från en trycktank.

Bfänslet förvärms av avgaserna i en ej visad värmeväxlare och doseras till förkamrarna 35 med en bränslefördelare 37 (fig. 12). Denna består av ett stationärt, cylindriskt hus 38 med ett fördelarhuvud 39 som drivs synkront med rotor- axlarna 3 och 4. Fördelarhuvudet 39 har en central inlopps- kanal 40 för motorbränslet och en med denna kommunicerande ntloppskanal 41 för bränslets fördelning till skivrotorer- nas 1,2 förksmmare 35. Fördelarhuset 38 är tillslutet med ett lock 42 med en central inloppsledning 43 för bränsle- tillförseln mitt för fördelarhuvudets 39 inloppskanal 40, och två diametrala utloppsledningar 44,45 gående till var sin av skivrotorernas 1,2 förkammare 35.

För att återgå till fig. ll har till förkammarens 35 bot- ten anslutits en korsningskanal 46. Varje gång som det med- 820473144 roterande fördelarhuvudet 39 i fig. 12 genom ledningen 44 el- ler 45 bringas att kommunicera med bränsleinloppet 36 av skivrotorernas 1,2 i tändögonblicket högkomprimerade förkam- mare 35, förgasas och antänds det samtidigt insprutade bräns- let genom kompressionsvärmet. Bränsleflamman breder ut sig och vid öppnandet av en gasport 47 i motorns cylinderlock rusar de heta gaserna genom korsningskanalen 46 in i skivro- torns expansionsrum 23. När rotorn drivits runt ungefär ett fjärdedels varv, öppnar en andra gasport i cylinderlocket förbindelse mellan expansionsrummet 23 och kompressorns 26,27 luftkanal, varigenom avgaserna i expansionsrummet drivs ut genom en utsugningskanal S0 och ersätts med förvärmd frisk- luft för nästa expansionsfas.

Vid start med kall motor används på känt sätt ett glödstift 481 I fíg. S - 10 visas olika faser av motorns arbetscykel. Den i figurerna med siffran 1 betecknade skivrotorn har i den följande beskrivningen kallats "den första rotorn" och skiv- rotorn 2 "den andra rotorn". Den första rotorns förkammare har betecknats §35 och den andra rotorns förkammare har be- tecknats 235. Andra delar har betecknats på analogt sätt.

Skivrotorerna l och 2 fullbordar var för sig en sekvens av fyra arbetsfaser - insugning, kompression, expansion, ut- blåsning - varför egentligen endast förloppet för den ena skivrotorn skulle behöva beskrivas. Förloppet för den andra skivrotorn är spegelvänt och fasförskjutet 1800 i förhål- lande till den första skivrotorn.

Förkamrarna l35,235 är anordnade att med var sina korsninga- kanaler l46,246 i tändögonblicket anslutas till sin respek- tive skivrotors expansionsrum l23,223 och hållas anslutet till detta under större delen av expansionsfasen, dvs i praktiken högst ett fjärdedels varv.

I fig. 5 har den första rotorn l fullbordat sin expansions- fas och den andra rotorn 2 börjat sin expansionsfaa genom ßÉÜÉÜÉIæ-'ü ß att gasporten 247 öppnat och den genom kompressionstrycket i förkammaren 235 upphettade och antände bränsleluftbland- ningen strömmar över till expansionsrummet 223 genom kors- ningskanalen 246.

I fig. 6 har inblâsningen av förvärmd luft i rummet 125 i den första rotorn 1, komprimeringen i rummet 224 i den andra rotorn 2 och expansionen i rummet 223 i samma rotor avslut- tatßu I fíg. 7 har komprimeringen i rummet 124 i den första rotorn l och utsugningen av avgaser från rummet 225 i den andra rotorn 2 börjat. De svarta punkterna i fig. 7 och 10 bety- der stängd kanalport.

I fig. 8 komprimeras luften i rummet 124 i den första ro- torn 1 och expansionen av den i förkammaren 130 antände bränsleluftblandningen fortsätter genom korsningskanalen 146 in i expansionsrummet l23 i den första rotorn l. I den andra rotorn 2 börjar förvërmd luft att genom den U-formiga knnalen 233 strömma in i rummet 225.

I fig. 9 börjar utsugningen av avgaserna från den första ro- torns l expansionsrum 123 genom avgaskanalen 150. Den andra 'rotorn 2 befinner sig i läge för att spärra U~kanalen 233 och förhindra inströmning av luft i rummet 225. I virvel- kammaren 135 blandas den genom kanalen 134 inpressade luf- ten och det genom kanalen 136 inpressade bränslet till en förvärmd bränsleluftblandníng.

I fig. 10 avslutas utsugningen av avgaser från rummet 123 genom avgnskanolen 150. Kompressionen av luften i rummet 224 tar sin början. Korsningskanalens 246 gasport 247 är stängd. * Rotorernas l och 2 inre anordningar tjänar som värmeväxla- re för den luft som från kompressorerna 25,27 leds till förkamrarna 135. Men uppnår praktiskt taget fullständig förbränning och därigenom minskad bränsleförbrukning och ökad verkningsgrad. 8204734-1 Avgaserna utsugs med hjälp av en högeffektiv vakuumpump som är dubbelverkande i så måtto att den ena änden suger och den andra änden utblâser. På utblåsningssidan finns ett gas- turbinhjul som på samma axel driver en centrifugalpump, vil- ken kallas överladdningsaggregat. Detta aggregat levererar komprimerad luft till skivrotorernas ihåliga axlar.

Fig. 13 är en sprängbild som schematiskt visar en komplett motorsats av två par tvillingrotorer 30l,302 och 40l,402 med två tillhörande ihåliga axlar 303,304 sant två kompletta luftkylda rotormotorhus, vart och ett bestående av ett cy- linderblock 305 resp. 405, ett cylinder- eller topplock 306 resp. 406 och ett bottenlock 307 resp- 407. Topplocken 306 och 406 är försedda med en ingjuten förkammare av den ii fig. 12 schematiskt visade konstruktionen, och bottenlocken 307 och 407 innehåller avgasrör med värmeväxlare för kyl- ning av motorn och förvärmning av förbränningsluften.

Vid motorsatsens ena ände är rotoraxlarna 303,304 kopplade till varandra över en kuggväxel 308,309 för rotation i mot- satta riktningarna med lika varvtal.

Motorsatsen avslutas på motsatta sidan om topplocket 406 av ett överladdningsaggregat 3l0 med vakuumpump (ej visad).

Som framgår av fig. 13 är rotorparen 30l,302 och 40l,402 fasförskâutna 900 i förhållande till varandra. Tidigare nämndes7rotorerna av ett enda rotorpar är fasförskjutna 1800, vilket innebär att man med den i fig. 13 visade fyr- cylindriga skivrotormotorn får fyra jämnt fördelade tänd- ningar för varje varv av rotoraxlarna.

Då expansionsfasen varar under minst ett fjärdedels varv och expansionsfasen för nästa skivrotor har börjat innan expansionsfasen för den första rotorn hunnit tona ut, kan motorn drivas vibrationsfritt med praktiskt taget konstant vridmoment.

Expansions-skivrotormotorn enligt uppfinningen är av en en- üfifilæfiålwl 8 kel konstruktion som väntas kunna tillverkas standardiserad i olika storlekar som kan täcka behoven på de mest skiftan- de områden, t.ex. bil- och traktormotorer, motorer för att driva lok, och för att driva elgeneratorer för små och sto~ ra elverk, drivning av propellrar för flygplan, helikoptrar, svävare, fartyg, trädgårdsredskap, skotrar, motorsågar etc.

Motorn skall i princip kunna arbeta med vilket flytande el- ler gasformigt bränsle som helst, t.ex. dieselolja, bensin eller gasol, fastän konstruktionen givetvis måste anpassas till bränslet. I det här beskrivna fallet har det antagits att den arbetar med dieselolja.

Claims (4)

820l+734-1 PATENTKRAV

1. l. Expansions-skivrotormotor, k ä n n e t e c k n a d genom kombinationen av: a) ett motorblock (7) som uppvisar minst ett par med va- randra axelparallella eylinderlopp (5,6) som i axiellt tvär- snitt har formen av en i mitten öppen åtta och kommunicerar med varandra genom en mellan cylinderloppen bildad port (9); ett par i var sitt av nämnda två axelparallella cylinderlopp (5,6) på parallella axlar (3,4) i lagerförsedda ändväggar av motorblocket roterbart lagrade skivrotorer (1,2), var och en uppvisande en halvcylindrisk del (l2,l3) med reducerad radie, medan den andra halvcylindriska delen (l4,l5) har nästan lika stor radie som cylinderloppet (5,6) så att den under motorns gång med glidpassning kan rotera i detta, varvid övergångsde- larna mellan skivrotorernas tjockare och smalare delar uppvi- sar evolventkuggliknande avrullningsytor; och en kuggväxel (20,2l) som drivbart förbinder skivrotorernas axlar (3,4) med varandra för rotation i motsatta riktningar med lika varvtal, varvid rotorerna (1,2) är anordnade att vid sin rotation i var sitt av de båda cylinderloppen (5,6) omväxlande med varandra avgränsa tre rum (23,24,25) som under rotationen genomgår de faser som kännetecknar motorns arbetscykel, nämligen ett ex- pansionsrum (23), ett kompressíonsrum (24) och ett slutet rum (25) för utsugning av förbränningsgaser och inblåsning av för- värmd förbränningsluft; och b) en till var och en av skivrotorerna ansluten förkamma- re (fig. ll) för framställning av en bränsleluftblandning och dennas tändning och injektering i motorns cylinderrum.

2. Skivrotormotor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att förkammaren består av: a) en cylindrisk blandningskammare (35) med en tangen- tiell korsningskanal (34) för tillförsel av komprimerad het luft från den andra rotorn; BZÛk-'ßle-i “lo b) en andra tangentiell inloppsledning (36) för insprut- ning av förvärmt bränsle i blandningskammaren (35); och c) en från blandningskammarens (35) botten utgående kors- ningskanal (46) genom vilken bränsleluftblandningen i tänd- ningsögonblicket kan inpressas i den tillhörande skivrotorns expansíonsrgm,

3. Skivrotormotor enligt något av kraven l och 2, k ä n n e~ t e c k n a d av en i varje rotor (1,2) inbyggd centrifugal- kompressor (26,27) som är anordnad att suga till sig förbrän- ningsluft från tillförselkanaler (28,29) i rotoraxlarna (3,4) och inpressa luften i blandningskammarens (35) tangentiella korsningskanal (34).

4. Skivrotormotor enligt något av kraven l~3, k ä n n e - t e c k n a d av en synkront med rotoraxlarna (3,4) drívbar bränslefördelare (37) för dosering av bränsle omväxlande till skivrotorernas (102) respektive förkammare (l35,235).