SE527959C2 - Piston rotor machine and internal combustion engine - Google Patents
Piston rotor machine and internal combustion engineInfo
- Publication number
- SE527959C2 SE527959C2 SE0401518A SE0401518A SE527959C2 SE 527959 C2 SE527959 C2 SE 527959C2 SE 0401518 A SE0401518 A SE 0401518A SE 0401518 A SE0401518 A SE 0401518A SE 527959 C2 SE527959 C2 SE 527959C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- rotor
- wing
- expander
- housing
- compression
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
- F01C1/352—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the vanes being pivoted on the axis of the outer member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F01C1/04—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents of internal-axis type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
- F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
- F01C11/004—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Description
O OI IQ io n 0 I o nu 0000 Ile u 0 o I uno OI O 527 959 hållande till att vingen närmar eller tjärmar sig kontaktlinjen. Denna egenskap är särskilt an- vändbar i nämnda förbrärmingsmotor, där en eller flera kompressorenheter och kraft- eller expanderenheter kan kopplas ihop så att det till synes paradoxalt alstras kompression ren ex- panderande volym i förbränningskammaren. Detta är fördelaktigt i strävan att närma sig en isotermisk kompression. Det kan åstadkommas av kylare mellan enheterna. Det förklaras i detalj nedan. Det är också enkelt att ändra rotationsriktriingen på en kompressor fören annan tillämpning, som att omvandla ett flödestryck till en roterande rörelse, t.ex. kompnmerad luft eller ett tlödestryck från en extern förbränning. O OI IQ io n 0 I o nu 0000 Ile u 0 o I uno OI O 527 959 holding the wing approaching or tarring the contact line. This property is particularly useful in said combustion engine, where one or more compressor units and power or expander units can be connected together so that, seemingly paradoxically, compression generates pure expanding volume in the combustion chamber. This is advantageous in the effort to approach an isothermal compression. This can be accomplished by coolers between the units. It is explained in detail below. It is also easy to change the direction of rotation of a compressor before another application, such as converting a fl pressure pressure into a rotating motion, e.g. compressed air or a soldering pressure from an external combustion.
Tätnin EftersoEn vingen 4 är fästad mellan omgivande väggar och mot rotorhuset, så behöver den ingen topptätning eller sidotätningar som hos wankelmotom. Tätningsringama 16, fig. 13 och dess spår kan konstrueras med en tvärsnittsvinkel på omkring 45 grader för att täta ordentligt i hömen, dvs. både mot omgivande väggar och så nära som möjligt mot den inre cirkulära ytan hos rotorhuset l (kontaktlinjen).Sealing After the wing 4 is attached between the surrounding walls and against the rotor housing, it does not need a top seal or side seals as with a wankel motor. Sealing rings 16, fi g. 13 and its grooves can be constructed with a cross-sectional angle of about 45 degrees to seal properly in the seam, i.e. both against surrounding walls and as close as possible to the inner circular surface of the rotor housing 1 (contact line).
Kylning Den yttre rotorn har kylflänsar för effektiv kylning under rotationen. De centrala delarna av rotom tillsammans med den gemensamma axeln och den ände av vingen som vetter mot ro- torcentrum är i öppen kontakt med luften omkring, som genom den fläktverkan rotatronen åstadkommer, bidrar till att kyla maskinen. Vingen själv har också luftkanaler för kylning.Cooling The outer rotor has cooling fins for efficient cooling during rotation. The central parts of the rotor, together with the common shaft and the end of the wing facing the rotor center, are in open contact with the surrounding air, which, through the effect of the rotatron, contributes to cooling the machine. The wing itself also has air ducts for cooling.
Gasflödet regleras av ventiler.The gas flow is regulated by valves.
Förbränningsmotorn Under åren har många altemativa törbräimingsmotorer konstruerats för att eliminera nackde- lama med den konventionella kolvmotorn med fram- och återgående kolvar. Gasturbinen, stirlingmotom och wankelmotom är några exempel på altemativa motorer som det har och fortfarande forskas kring och som det satsas pengar på. Men dessa motorer har begränsade ti llämpningsområden, där deras speciella fördelar kan användas. Miljökraven får allt större betydelse och många idéer har stupat på dessa krav och andra problem. De traditionella kolv- motorema är därför fortfarande de dominerande motorema på marknaden.Internal combustion engine Over the years, many alternative dry combustion engines have been designed to eliminate the disadvantages of the conventional reciprocating piston engine. The gas turbine, Stirling engine and Wankel engine are some examples of alternative engines that it has and is still being researched and on which money is being invested. However, these motors have limited application areas, where their special advantages can be used. Environmental requirements are becoming increasingly important and many ideas have fallen on these requirements and other problems. The traditional piston engines are therefore still the dominant engines on the market.
Vad beträffar uppfinningens tillämpning som förbränningsrnotor så är syftet att få en bättre förbränningsprocess och göra det möjligt att använda altemativa bränslen, t. ex. vätgas. Dess- utom är syftet att väsentligt öka verkningsgraden, som indirekt påverkar miljön genom lägre förbrukning och mindre giftigt utsläpp.As far as the application of the invention as an internal combustion engine is concerned, the aim is to have a better combustion process and make it possible to use alternative fuels, e.g. hydrogen. In addition, the aim is to significantly increase efficiency, which indirectly affects the environment through lower consumption and less toxic emissions.
Nackdelar med den vanliga kolvmotorn l. Process i en endavolvm I nutida kolvmotorer sker alla fyra takterria: insug, kompression, förbränning och utblåsning i en enda volym. Det kan anses fördelaktigt att dela taktema med mer än en volym för att upp- nå den bästa verkningsgraden. 2. Vevmekanismen Kolvmotoms vevmekanism och den därmed sammanhängande kolvrörelsen samt tröghets- kraftema hos de fram- och återgående kolvama har i decennier varit föremål för uppfinnares 527 959 och forskares tankemöda för bättre lösningar. Därför har många förslag pä kolvrotormotorer framställts sedan många år tillbaka. 3. Verkningsggaden _ _ Ett annat område som ständigt är under utveckling, är strävan att öka verkningsgraden. Enligt termodynarniken har den s.k. camot-processen den högsta teoretiska 'termiska verkningsgra- den. Rudolph Diesel försökte på sin tid att få sin motor att arbeta enligt denna process i så stor utsträckning som möjligt. Men den är svår att tillämpa på vanliga motorer.Disadvantages of the standard piston engine l. Process in a single-volume engine In modern piston engines, all four roof series take place: intake, compression, combustion and exhaust in a single volume. It can be considered advantageous to divide the beats by more than one volume in order to achieve the best efficiency. 2. The crank mechanism The piston engine's crank mechanism and the associated piston movement as well as the inertial forces of the reciprocating pistons have for decades been the subject of thinkers '527,959 and researchers' thinking for better solutions. Therefore, many proposals for piston rotor motors have been made for many years. 3. The efficiency _ _ Another area that is constantly evolving is the effort to increase efficiency. According to thermodynamics, the so-called The camot process has the highest theoretical 'thermal efficiency'. Rudolph Diesel tried in his time to get his engine to work according to this process as much as possible. But it is difficult to apply to ordinary engines.
Det har också länge varit känt att verkningsgraden och därmed bränsleförbrukningen i stor utsträckning sammanhänger med kompressionsförhällandet. Utvecklingen har därför gått mot att tillverka motorer med allt högre kompressionsförhållande. Men den begränsande faktom har varit bränsleegenskapema och, beträffande dieselmotorer, det höga kompressionsnycket som kräver tunga konstruktioner. Trots att de höga topptrycken vid förbränningen *YCÉS Vara en viktig parameter för en hög verkningsgrad, har det på olika sätt varit en strävan att Järnna ut dessa topptiyck mot ett högre medeltryck. Men det är svårt att genomföra det i den traditio- nella kolvrnotom. 4. Kompressionsförhållandet _ En förbränningsmotor, och då speciellt ottomotorn, har sin optimala verkningsgrad vid en given hastighet och belastning. Vid delbelastning minskar verkningsgraden på grund av att iriloppstrycket minskar genom gasspjällets strypning. Detta sänker i sin tur det kompres- _ sionstryck som ger den bästa verkningsgraden. Därför har det ansetts önskvärt att kunna van- era kompressionsförhållandet vid olika belastning. Den föreslagna motorn enligt uppfinningen löser detta problem på ett enkelt sätt.It has also long been known that the efficiency and thus the fuel consumption is to a large extent related to the compression ratio. The trend has therefore been towards manufacturing engines with an ever higher compression ratio. But the limiting factor has been the fuel properties and, in the case of diesel engines, the high compression torque that requires heavy constructions. Although the high peak pressures during combustion * YCÉS Be an important parameter for a high efficiency, it has in various ways been an effort to iron out these peak pressures to a higher average pressure. But it is difficult to implement it in the traditional piston note. 4. The compression ratio _ An internal combustion engine, and especially the otto engine, has its optimum efficiency at a given speed and load. At partial load, the efficiency decreases due to the inlet pressure decreasing due to the throttle throttling. This in turn lowers the compression pressure giving the best efficiency. Therefore, it has been considered desirable to be able to accustom the compression ratio at different loads. The proposed engine according to the invention solves this problem in a simple way.
Ett annat problem är den höga kompressionstemperaturen som stiger vid högre kompressions- förhållande. Det ökar kompressionsarbetet och ger högre kväveoxidutsläpp. Därför har det gjorts försök med olika system av kylare för laddluftkylning. 5. Utloppsgasemas energi De förbrända gaserna i den vanliga kolvmotom har, när de lämnar motom, fortfarande ett stort energiinnehåll. En engelsman, James Atkinson, introducerade i slutet på 1800- talet en kolvmotor med en komplicerad vevmekanism, med en förlängd expansionstakt för att utnyttja detta energiinnehåll. Det noterades då att dessa motorer hade en högre verkningsgrad än jäm- förbara motorer vid den tiden. Men eftersorn vevmekanismen blev klumpig, gjordes försök med följande generationers motorer attnärma sig atkinsoncykeln genom att kontrollera komp- ressions- och exparisionsintervallen med styrning av ventilerna. Men detta gav inte lika bra resultat som i den tidigare atkinsonmotorn. 6. Rensiglning Utblâsning av de förbrända gaserna i utrymmet mellan kolvtoppen i övre dödläget och top- plocket är ett annat område som har resulterat i omfattande ansträngningar av förbättringar.Another problem is the high compression temperature which rises at higher compression ratios. It increases the compression work and gives higher nitrogen oxide emissions. Therefore, experiments have been made with different systems of coolers for charge air cooling. 5. Exhaust gas energy The combustion gases in the standard piston engine, when leaving the engine, still have a high energy content. An Englishman, James Atkinson, introduced in the late 19th century a piston engine with a complicated crank mechanism, with an extended rate of expansion to utilize this energy content. It was then noted that these engines had a higher efficiency than comparable engines at that time. But after the crank mechanism became clumsy, attempts were made with the next-generation engines to approach the Atkinson cycle by controlling the compression and excision intervals with control of the valves. But this did not give as good results as in the previous Atkinson engine. 6. Sealing Blowing out the burned gases in the space between the top of the piston in the upper dead center and the top of the top is another area that has resulted in extensive efforts for improvement.
Fullständig renspolning kan knappast uppnås i en traditionell kolvmotor, ettersom utlopp- sventilen stänger vid kolvens övre vändläge och det finns restgaser kvar i nämnda volym. 7. Momentarmen Längden av momentannen påverkar vridmomentet. Ju längre arm desto större vridmoment.Complete purge can hardly be achieved in a traditional piston engine, as the outlet valve closes at the upper turning position of the piston and residual gases remain in the said volume. 7. The torque arm The length of the torque affects the torque. The longer the arm, the greater the torque.
Vridrörelsens kraftlinje i en vanlig motor är nästan lodrätt mot rotationscentrurn vid övre 527 959 vändläget och några grader därefter. Det gör momentarmen väldigt liten, och då när den mesta av energin alstras. Mycket kraft går därför förlorad 8. Ventiler _ _ Insug och utblåsning fordrar ventiler. Traditionella kolvmotorer har två eller flera ventiler i varje cylinder. Det gör motorn komplex och dyrbar.The power line of the rotary motion in a normal motor is almost vertical to the center of rotation at the upper 527 959 turning position and a few degrees thereafter. This makes the torque arm very small, and then when most of the energy is generated. A lot of power is therefore lost 8. Valves _ _ Intake and exhaust require valves. Traditional piston engines have two or two valves in each cylinder. This makes the engine complex and expensive.
Lösningar. l. Process i mer än en volym , Föreliggande uppfinning är mycket användbar för alternativa tillämpningar. Eftersom maski- nen kan arbeta som kompressor, luñmotor eller expander, är det möjligt att kombinera två eller flera maskiner för den bästa verkningsgraden. Den här beskrivningen redovisar endast två lösningar, ett förslag med två maskiner och ett annat med tre maskiner. 2. Vevmekanismen Föreliggande uppfinning är konstruerad som en rotationskolvmaskin och på grund av det be- hövs inte den traditionella vevmekanismen. Uppfinningen löser nämnda problem och kan byggas enligt den s.k. brytonprincipen, d.v.s. en motor med två enheter där insugning och kompression sker i en enhet och förbränning, expansion och utblåsning sker i en annan enhet.Solutions. l. Process in more than one volume, The present invention is very useful for alternative applications. Since the machine can work as a compressor, luñmotor or expander, it is possible to combine two or more machines for the best efficiency. This description presents only two solutions, one proposal with two machines and another with three machines. 2. The Crank Mechanism The present invention is designed as a rotary piston machine and therefore the traditional crank mechanism is not needed. The invention solves the said problem and can be built according to the so-called the bryton principle, i.e. an engine with two units where intake and compression take place in one unit and combustion, expansion and exhaust take place in another unit.
Ett annat förslag visar, som nämnts ovan, tre maskiner: två kompressorer och en krattenhet (expander). Rotaionskolvprincipen gör det möjligt att undvika de tröghetskrafler av en vevmekanism och möjliggör därför en högre hastighet. 3. Verkningsgaden I förslaget med tre maskiner kan man närma sig camotprocessen, som är en vármeprocess med den högsta verkningsgraden. Kompressionen görs mer eller mindre isoterrnisk i den första kompressorn med ansluten kylare. Iden andra kompressorn (adiabatisk) fortsätter en isentropisk kompression tills en ventil öppnas i expanderenheten, där kompressionen fortsätter till en bestämd nivå. Då stängs ventilen och gasen antänds. När vingen i expandem rör sig från kontaktlinjen och framåt, så förändras volymen i denna kompressions- och förbrännings- kammare från noll till en önskvärd volym. Trots volymökriingen kan kompressionstrycket i den expanderande volymen hållas konstant eller t.o.m. stegras. Detta tycks vara en paradox, men beror på den öppna förbindelsen med kompressorn då ventilen är öppen och volym- minskningen i kompressorn år större än volymökriingen i expanderns kompressions- och för- bränningskammare. Detta sänker kompressionsvärmet och minskar sålunda kvåveoxid utsläp- pen men ökar verkningsgraden. 4. Komgressionsförhållandet Kompressionsförhållandet är variabelt under motorns gång av en anordning som påverkar insugningsventilens öppnings- och stängningstider via en yttre påverkan. Detta är en fördel vid delbelastning. - Processen har inga vändande massor som i den vanliga kolvmotorn, utan liknar mer processen i en gasturbin. Det gör att kompressionsförhållandet kan vara högre än i vanliga motorer och förbränningstrycket vara mer utjärnnat. 527 959 5. Utloppsgasemas energi _ _ Föreliggande uppfinning gör det lättare att uppnå fördelaktiga parametrar i det att storleksrela- tionen mellan enheterna, kompressor/er och expander kan ömsesidigt väljas fritt beroende på önskad tillämpning. Till exempel kan expandem ha ett större expansionsförhållande än komp- ressionsförhållande i kompressom. All energi i utloppsgaserna kan därför utnyttjas. 6. Rensælning _ _ Utloppsvolymen i expandern går under varje varv mot noll-volym, när vingen rör sig mot kontaktlinjen. Detta är en fördel vid gasväxling. Det blir ingen blandning av färska och för-w brända gaser. lnloppsventilen har ingen kontakt med utloppsporten och konstruktionen ar dar- för säker mot ofrivillig tändning. Detta torde vara en fördel vid användning av vätgas. 7. Momentarmen _ _ Uppñnningen har ingen vevmekanism men en fast vinge med en momentann med i det nar- maste konstant längd som överför kraft till en roterande rörelse utan förluster. 8. Ventiler _ Endast en ventil behövs, och då för att reglera inloppsflödet. Utloppskanalen är ständigt öp- pen.Another proposal shows, as mentioned above, three machines: two compressors and a rake unit (expander). The rotary piston principle makes it possible to avoid the inertia requirements of a crank mechanism and therefore enables a higher speed. 3. The efficiency street In the proposal with three machines, one can approach the camot process, which is a heating process with the highest efficiency. The compression is made more or less isothermal in the first compressor with connected radiator. In the second compressor (adiabatic), an isentropic compression continues until a valve is opened in the expander unit, where the compression continues to a certain level. Then the valve closes and the gas ignites. As the wing in the expander moves from the contact line and forward, the volume of this compression and combustion chamber changes from zero to a desired volume. Despite the volume increase, the compression pressure in the expanding volume can be kept constant or even stegras. This seems to be a paradox, but is due to the open connection with the compressor when the valve is open and the volume reduction in the compressor is greater than the volume increase in the expander's compression and combustion chamber. This lowers the compression heat and thus reduces nitrogen oxide emissions but increases efficiency. 4. The compression ratio The compression ratio is variable during engine operation by a device that affects the opening and closing times of the intake valve via an external influence. This is an advantage in case of partial load. - The process has no turning masses as in the regular piston engine, but is more similar to the process in a gas turbine. This means that the compression ratio can be higher than in ordinary engines and the combustion pressure can be more evened out. 527 959 5. Exhaust gas energy _ _ The present invention makes it easier to achieve advantageous parameters in that the size relationship between the units, compressor / s and expander can be freely chosen mutually depending on the desired application. For example, the expander may have a larger expansion ratio than the compression ratio in the compressor. All energy in the exhaust gases can therefore be utilized. 6. Sealing _ _ The outlet volume of the expander goes during each turn towards zero volume, when the wing moves towards the contact line. This is an advantage in gas exchange. There will be no mixture of fresh and pre-burned gases. The inlet valve has no contact with the outlet port and the construction is therefore safe against involuntary ignition. This should be an advantage when using hydrogen. 7. The torque arm _ _ The winding has no crank mechanism but a fixed wing with a torque of almost constant length which transmits force to a rotating motion without losses. 8. Valves _ Only one valve is needed, and then to regulate the inlet fl fate. The outlet duct is constantly open.
Flera alternativa sammansâttiiingar är möjliga inom uppfiriningens vida tillämpningsområde.Several alternative compositions are possible within the wide scope of the invention.
Vad gäller förbränningsmotor är här nedan, för enkelhetens skull, endast två alternativ be- skrivna: alt 1; en kompressor med tillhörande kylare + en expander sammßfllwPlfflade med varandra med en gemensam ihålig axel, Fig. 12 och alt 2; en kompressor, benämnd ”Kl” med tillhörande kylare + ännu en kompressor, benämnd ”K2” + en expander, sammankopplade i med varandra på samma sätt, schematiskt visad i Fig. 16. u o u o 0000 o 0 I I o 00 0 o I 0 o o o I 00' o o oooo o o o 0 oo o oo ooo ooo Beskrivning av ritningarna Fi g. 1. visar en rotorkolvmaskin, till exempel en kompressor, i törstorat snitt längs linjen A - A i Fig. 2. " Fig. 2. visar samma maskin från inloppssidan.As far as the internal combustion engine is concerned, for the sake of simplicity, only two alternatives are described below: alt 1; a compressor with associated cooler + an expander combined with each other with a common hollow shaft, Fig. 12 and alt 2; a compressor, called "K1" with associated radiator + another compressor, called "K2" + an expander, connected in each other in the same way, schematically shown in Fig. 16. uouo 0000 o 0 II o 00 0 o I 0 ooo I 00 'oo oooo ooo 0 oo o oo ooo ooo Description of the drawings Fig. G. 1. shows a rotary piston machine, for example a compressor, in a dry section along the line A - A in Fig. 2. "Fig. 2. shows the same machine from the inlet side.
Fi g. 3. visar samma maskin i perspektiv.Fig. 3. shows the same machine in perspective.
Fi g. 4. visar samma maskin i snitt längs linjen B-B i F ig. 5.Fig. 4. shows the same machine in section along the line B-B in Fig. 5.
Fig. 5. visar samma maskin i vy från sidan.Fig. 5. shows the same machine in side view.
Fi g. 6. visar en rotationskolvmaskin konstruerad som en expander i en förbränningsmotor i snitt längs linjen C-C i Fig. 7, och blottar ventilmekanismen.Fig. 6 shows a rotary piston machine constructed as an expander in an internal combustion engine in section along the line C-C in Fig. 7, and exposes the valve mechanism.
Fi g. 7. visar samma expander i vy från sidan.Fig. 7. shows the same expander in side view.
Fig. 8. visar samma maskin i. snitt längs linjen D-D i Fig. 9, och blottar utloppskanalen och en tandanordning (här ett tändstift).Fig. 8. shows the same machine in section along the line D-D in Fig. 9, and exposes the outlet duct and a toothed device (here a spark plug).
Fi g. 9. visar samma maskin i samma vy som i Fig. 7.Fig. 9. shows the same machine in the same view as in Fig. 7.
OC I 00 0000 000 I O OO 00 0 0 c 0 0 000 in :coon 527 959 Fig. 10. visar samma maskin i snitt längs linjen E-E i Figl 1, och blottar del av ventilmeka- nismen. (12 och 13).OC I 00 0000 000 I O OO 00 0 0 c 0 0 000 in: coon 527 959 Fig. 10. shows the same machine in section along the line E-E in Figl 1, and exposes part of the valve mechanism. (12 and 13).
Fig.11. visar samma maskin i vy från sidan som i Fig. 7 och Fig. 9.Fig.11. shows the same machine in side view as in Fig. 7 and Fig. 9.
Fig. 1 la. visar en expander i förstorat snitt längs linjen F-F i Fig. 1 lb.Fig. 1 la. shows an expander in enlarged section along the line F-F in Fig. 1 lb.
Figl lb. visar samma maskin i vy framifrån.Figl lb. shows the same machine in front view.
Pig. 12. visar en förbrånningsmotor i snitt med kompressor, kylare och expander samman- ' kopplade med varandra.Pig. 12. shows an internal combustion engine with compressor, radiator and expander connected to each other.
Fig. 13. visar en rotor i perspektiv med tåtningsanordningen 16 samt vingens stödhalvor 8 exponerad.Fig. 13. shows a rotor in perspective with the sealing device 16 and the support halves 8 of the wing exposed.
Fig.14. a) visar en expanderrotor i perspektiv med ett exempel på ett ventil arrangemang. b) visar samma rotor med en splittrad vy som visar ventilmekanismen tydligare.Fig.14. a) shows an expander rotor in perspective with an example of a valve arrangement. b) shows the same rotor with a split view that shows the valve mechanism more clearly.
Fig.l5. visar ventillyftaren och justerkarnrnen 13: i a) splittrad vy, b) kammen i övre läge och c) kammen i nedre läge.Fig. 15. shows the valve lifter and the adjusting core 13: i a) split view, b) the cam in the upper position and c) the cam in the lower position.
Fi g. 1 6. visar en schematisk vy av en isotermisk kompressor (Kl) med en mellankylare och en adiabatisk kompressor (K2) samt en expander sammankopplade.Fig. 1 6. shows a schematic view of an isothermal compressor (K1) with an intercooler and an adiabatic compressor (K2) and an expander connected together.
Fig. l 7 - 21. visar schematiska vyer av flödet i olika positioner av vingen under ett varv.Fig. 1 7 - 21. shows schematic views of the flow in different positions of the wing during one revolution.
Fig.22. visar ett diagram med volym- och tryckkurvor. Det syfiar endast till att grovt belysa förbranningsmotoms process och inte betraktas som en fardig analys.Fig.22. shows a chart with volume and pressure curves. It only serves to roughly illuminate the process of the internal combustion engine and is not considered a complete analysis.
Arbetsbeskrivning av en rotationskolvmaskin.Job description of a rotary piston machine.
Maskinen består av en rotor 2, som år excentriskt placerad i ett roterande hus 1 med anligg- ning mot nämnda hus 1 (kontaktlinjen 2a) och vars rotor 2 har en diameter mindre an nämnda hus, så att det därmed bildas ett utrymme mellan rotorns 2 yttre omkrets och husets 1 inre cirkelyta. På grund av den excentriska placeringen har nämnda utrymme sin största tvärsnitt- syta mitt emot kontaktlinjen 2a. På husets 1 inre cirkelyta år tåstad en vinge 4, vars syfte år att tillsammans med omgivande ytor skapa variabla volymer. På grund av att vingen 4 omsluts av rotorn 2 genom ett urtag i denna, kommer nämnda rotor att följa med i rotationen. Vingen överför dessutom kraft till eller från rotorhuset 1, beroende på maskinens tillämpningsområde.The machine consists of a rotor 2, which is eccentrically placed in a rotating housing 1 abutting said housing 1 (contact line 2a) and whose rotor 2 has a diameter smaller than said housing, so that a space is thereby formed between the rotor 2 outer circumference and the inner circle surface of the housing 1. Due to the eccentric location, said space has its largest cross-sectional area opposite the contact line 2a. On the inner circular surface of the house 1, a wing 4 is toasted, the purpose of which is to create variable volumes together with the surrounding surfaces. Because the wing 4 is enclosed by the rotor 2 through a recess therein, said rotor will follow the rotation. The blade also transmits power to or from the rotor housing 1, depending on the application area of the machine.
Rotorhuset 1 och rotom 2 är var för sig lagrad i ett stativ 14. Rotom 2 år inte belastad med något vridmoment utom det som orsakas av dess egen friktion. En transmission 9a överför kraft till eller från (beroende på tillämpning) en axel 9b för extema kraftrnottagare respektive givare. Rotom 2 har inlopps- och utloppskanaler 6, vilka oberoende av varandra leder via and- ra arislutria kanaler 5 till öppningar på rotorns 2 yttre cirkelyta i närheten av och på vardera sidan av vingen 4. Rotom 2 har på vardera sidan axiala urtag Sa, vars syfte är att balansera och kyla rotorn Värmen evakueras genom intilliggande hål 9 ut till omgivningen Uppfin- ningens tillämpning som kompressor har en backventil 17 monterad, fig.20. Vingen 4 är om- given av två stödhalvor 8, som är ledbart inpassade i rotom 2, för att under vingens, i förhål- lande till rotom, oscillerande rörelse hela tiden under rotationen täta mot vingen 4. Tätnings- anordningen 16, fig. 13, består av en ring på vardera sidan om rotorn 2 inpassade i spår. Kolv- ringama och dess spår kan konstrueras med diagonalt tvärsnitt på cirka 45 grader för att täta dels mot intilliggande gavlar och dels så nära som möjligt mot rotorhusets 1 inre cirkelyta.The rotor housing 1 and the rotor 2 are each stored in a frame 14. The rotor 2 is not loaded with any torque except that caused by its own friction. A transmission 9a transmits power to or from (depending on the application) a shaft 9b for extreme power receivers and sensors, respectively. The rotor 2 has inlet and outlet channels 6, which independently lead via other arislutria channels 5 to openings on the outer circular surface of the rotor 2 near and on each side of the wing 4. The rotor 2 has on each side axial recesses Sa, whose The purpose is to balance and cool the rotor. The heat is evacuated through adjacent holes 9 to the surroundings. The wing 4 is surrounded by two support halves 8, which are articulated in the rotor 2, so that during the wing, in relation to the rotor, oscillating movement is constantly sealed against the wing 4 during the rotation. The sealing device 16, fig. 13 , consists of a ring on each side of the rotor 2 fitted in grooves. The piston rings and their grooves can be constructed with a diagonal cross section of approximately 45 degrees to seal partly against adjacent ends and partly as close as possible to the inner circular surface of the rotor housing 1.
Arbetsbeskrivning av en iörbränningsmotor.Job description of an internal combustion engine.
Som förbränningsmotor kan uppfinningen konstrueras med en eller flera kompressorer och en eller flera expandrar sarnmankopplade med varandra. Beskrivningen redogör i det första al- terriativet för en motor med en kompressor och en expander, fi g. 12. I kompressom sker in- loppstakten och kompressionstakten. I expandem sker förbrännings- och utloppstakten. I det andra altemativet är ytterligare en kompressor K2 ansluten, schematiskt visad i fig.l7-2l.As an internal combustion engine, the invention can be constructed with one or two compressors and one or two expanders interconnected. In the first alternative, the description describes an engine with a compressor and an expander, fi g. 12. The inlet rate and the compression rate take place in the compressor. In the expander, the combustion and discharge rate takes place. In the second alternative, another compressor K2 is connected, schematically shown in fi g.l7-2l.
Mellan enhetema är det möjligt att ansluta en kylare 18 för att reducera kompressionsvärrnet.Between the units it is possible to connect a cooler 18 to reduce the compression guard.
Expanderenheten har samma konstruktion som beskrivits ovan för kompressorn, men har dessutom en inloppsventil 7 och en tändanordning 10, fig. 6 respektive fig.8. Ett exempel på ett ventilsystem visas i ñg. 14 och fig. 15. Ventillyftararmen 11 har en nille 12, som, när den rullar mot den justerbara kanimen 13, överför kraft via armen l 1 till ventilen 7, som då öpp- nar.The expander unit has the same construction as described above for the compressor, but also has an inlet valve 7 and an ignition device 10, Fig. 6 and Fig. 8, respectively. An example of a valve system is shown in ñg. 14 and Fig. 15. The valve lifter arm 11 has a needle 12 which, when rolling against the adjustable rabbit 13, transmits force via the arm 11 to the valve 7, which then opens.
Kompressor och expander är i det här exemplet av tillämpning så anslutna till varandra, att när vingen 4 i kompressom har roterat ett stycke och skapat en volymminskning och dänned ett visst tryck, så öppnas ventilen 7 av den justerbara kammen 13, som kan påverkas av en yttre anordning (här illustrerad av ett enkelt handtag 15). Flödet fortsätter in i förbrânningsut- rymmer i expandem, där tändning och förbränning inträffar och arbetsfasen startar.In this example of application, the compressor and expander are so connected to each other that when the wing 4 in the compressor has rotated a bit and created a volume reduction and thus a certain pressure, the valve 7 is opened by the adjustable cam 13, which can be actuated by a outer device (here illustrated by a simple handle 15). The flow continues into the combustion chambers in the expander, where ignition and combustion occur and the working phase begins.
Hela processen börjar med insugning av luft eller gas till kompressom, fig.12, genom kanalen 6 i den ihåliga axeln. Rotorkanalema 5 på vardera sidan om vingen 4 utmyrmar i motsvarande volym framför respektive efter vingen 4. Från kompressom förs det komprimerade flödet via en kylare 18, i det första alternativet till expandem och i det andra alternativet till kompres- som K2 för ytterligare kompression in till expandem.The whole process begins with the suction of air or gas to the compressor, Fig. 12, through the channel 6 in the hollow shaft. The rotor channels 5 on each side of the wing 4 rotate in corresponding volume before and after the wing 4. From the compressor, the compressed fl is passed via a cooler 18, in the first alternative to the expander and in the second alternative to the compressor K2 for further compression into expandem.
Det andra altemativet beskrivs mer detalj erat enligt följande.The second alternative is described in more detail as follows.
Syñet med två kompressorer är att nänna sig camotprocessen, som är välkänd i den terrnody- namiska världen för att ha den bästa teoretiska tenniska verkningsgraden. Där beskrivs den första kompressionsfasen vara isoterrnisk, d.v.s. värmet som alstras vid kompressionen avleds till omgivningen genom kylning. Den följande fasen är isentropisk kompression. Vännen som alstras bevaras nu i så stor utsträckning som möjligt före förbränningen. Det är inte möjligt att genomföra båda kompressionsfaserna i den vanliga kolvmotorn, där alla takterna sker i en och samma volym. Därför uppvisar föreliggande uppfinning en lösning med två kompressorer.The aim of two compressors is to approach the camot process, which is well known in the world of ternodynamics for having the best theoretical tennis efficiency. There, the first compression phase is described as isothermal, i.e. the heat generated by the compression is dissipated to the environment by cooling. The next phase is isentropic compression. The friend that is generated is now preserved as much as possible before incineration. It is not possible to carry out both compression phases in the ordinary piston engine, where all the beats take place in one and the same volume. Therefore, the present invention presents a solution with two compressors.
Den första Kl, fi g. 16-21, har stora kylande ytor och kombinerad med en kylare 18 avleds all värme som alstras till omgivningen (isotermiska fasen). Den andra kompressom K2 har en mindre volym jämfört med Kl så att volymforhållandet mellan de två bestäms till det opti- mala för bästa verkningsgrad. 'K2 tar emot det förkomprimerade flödet Kl (kurvan a i ñg.22) och fortsätter i sin tur att komprimera in i expandem till önskad nivå.The first Kl, fig. 16-21, has large cooling surfaces and combined with a cooler 18 dissipates all heat generated to the environment (isothermal phase). The second compressor K2 has a smaller volume compared to K1 so that the volume ratio between the two is determined to the optimum for best efficiency. 'K2 receives the precompressed fl fate Kl (curve a in ñg.22) and in turn continues to compress into the expander to the desired level.
Se figurerna 17 - 22. l kompressom Kl har insugnings- och kompressionstaktema börjat ett nytt varv. I expandem pågår arbetsfasen. De n-e enheterna har nått läget i fig. 17 och diagram fig.22. Ventilen 7 i expandem är stängd. (Observera att ventilen i figuren visas som en öppen klajff för att markera ett avbrutetflöde in i expandem.) I läget fig. 18 har trycket, kurvan b, 00000: 0 p 000000 527 959 nått den nivå som visas i diagram ñg.22. Ventilen 7 har just öppnat (stängd klafl) i expandera och kompressionen fortsätter samtidigt i K2 och expandem upp till läget i fig.l9, där flödet avbryts av ventilen 7 som stänger och förbränningen börjar. Tryckkurvan lutar uppåt från om- kring 180 grader till drygt 240 grader (motsvarande 0 respektive 80 i expandem). Genom att följa kurvorna för volymförándringen är det lätt att se att volymminskningen är större i komp- ressorerria än volymminskningen i expandem. Detta förklarar tryckökningen i en expanderan- de volym.See Figures 17 - 22. In the compressor K1, the suction and compression rates have begun a new round. In the expander, the work phase is in progress. The nth units have reached the position in Fig. 17 and diagram fi g.22. Valve 7 in the expander is closed. (Note that the valve in the fi clock is shown as an open flap to mark an interrupted fl fate into the expander.) In the position fig. 18, the pressure, curve b, 00000: 0 p 000000 527 959 has reached the level shown in diagram ñg.22. The valve 7 has just opened (closed kla fl) in expand and the compression continues simultaneously in K2 and expands up to the position in fi g.l9, where fl fate is interrupted by the valve 7 which closes and the combustion begins. The pressure curve slopes upwards from around 180 degrees to just over 240 degrees (corresponding to 0 and 80 respectively in the expander). By following the curves for the volume change, it is easy to see that the volume decrease is greater in compressor series than the volume decrease in the expander. This explains the increase in pressure in an expanding volume.
En kanal l9 är föreslagen i rotom KZ, som öppnar när expanderventilen 7 har stängt och låter flödet passera in i inloppsvolymen, ñg.20. I laget figll börjar ett nytt varv. En backventil 17 hindrar kvarvarande flödestryck i kylaren strömma tillbaka till kornpressorn Kl utan istallet till KZ. lnloppstrycket i KZ ökar igen ungefär vid läget i fig.l8.A channel 19 is proposed in the rotor KZ, which opens when the expander valve 7 has closed and allows fl fate to pass into the inlet volume, ñg.20. In the team ll gll a new round begins. A non-return valve 17 prevents the remaining flow pressure in the radiator from flowing back to the grain presser K1 instead of to KZ. The inlet pressure in KZ increases again approximately at the position in fi g.l8.
Claims (1)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0401518A SE527959C2 (en) | 2004-06-15 | 2004-06-15 | Piston rotor machine and internal combustion engine |
EP05752063A EP1802848A1 (en) | 2004-06-15 | 2005-06-13 | Rotary machine and internal combustion engine |
PCT/SE2005/000884 WO2005124105A1 (en) | 2004-06-15 | 2005-06-13 | Rotary machine and internal combustion engine |
US11/569,755 US20070280844A1 (en) | 2004-06-15 | 2005-06-13 | Rotary Machine and Internal Combustion Engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0401518A SE527959C2 (en) | 2004-06-15 | 2004-06-15 | Piston rotor machine and internal combustion engine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0401518D0 SE0401518D0 (en) | 2004-06-15 |
SE0401518L SE0401518L (en) | 2005-12-16 |
SE527959C2 true SE527959C2 (en) | 2006-07-18 |
Family
ID=32710041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0401518A SE527959C2 (en) | 2004-06-15 | 2004-06-15 | Piston rotor machine and internal combustion engine |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070280844A1 (en) |
EP (1) | EP1802848A1 (en) |
SE (1) | SE527959C2 (en) |
WO (1) | WO2005124105A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE541426C2 (en) * | 2017-05-26 | 2019-10-01 | Olofsson Aake | Machine for converting a pressurized flow into kinetic energy |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105179237B (en) * | 2008-02-18 | 2019-05-03 | 南洋理工大学 | Rotary blade type compressor and its manufacturing method |
WO2011087457A1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-21 | Nanyang Technological University | Fixed vane assembly |
WO2011099933A1 (en) * | 2010-02-09 | 2011-08-18 | Nanyang Technological University | Revolving vane expander |
US8613269B2 (en) * | 2010-09-11 | 2013-12-24 | Pavel Shehter | Internal combustion engine with direct air injection |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2044873A (en) * | 1933-11-21 | 1936-06-23 | Cecil J Beust | Rotary compressor |
US3165093A (en) * | 1962-09-25 | 1965-01-12 | Iron Mine Co Of Venezuela | Rotary internal combustion engine |
US3298331A (en) * | 1965-04-15 | 1967-01-17 | James L Butler | Rotary heat engine |
US3360192A (en) * | 1965-08-24 | 1967-12-26 | Peters Ag Claudius | Dry compressor |
US4003682A (en) * | 1975-07-14 | 1977-01-18 | John William Stein | Rotary piston engine having continuous torque characteristics |
US4673343A (en) * | 1984-04-13 | 1987-06-16 | Moore Jesse C | Rotary vane pump |
US4773836A (en) * | 1984-04-13 | 1988-09-27 | J. C. Moore Research Inc. | Rotary vane pump |
US5379736A (en) * | 1994-07-25 | 1995-01-10 | Anderson; Stanley R. | Gas compressor/expander |
GB9913438D0 (en) * | 1999-06-09 | 1999-08-11 | Imperial College | A rotary pump |
US6349695B1 (en) * | 2001-03-05 | 2002-02-26 | Charles Matthew Lee | Articulated vane rotary internal combustion machine |
HRP20020009B1 (en) * | 2002-01-07 | 2007-08-31 | Krajnović Branko | Two-process rotary internal combustion engine |
US6599113B1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-07-29 | Charles Matthew Lee | Independent vane rotary gas compressor |
US6659066B1 (en) * | 2002-06-24 | 2003-12-09 | Charles Matthew Lee | Gear synchronized articulated vane rotary machine |
US6749411B1 (en) * | 2003-05-20 | 2004-06-15 | Charles Matthew Lee | Rotary vane hydraulic power device |
-
2004
- 2004-06-15 SE SE0401518A patent/SE527959C2/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-06-13 US US11/569,755 patent/US20070280844A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-13 WO PCT/SE2005/000884 patent/WO2005124105A1/en active Application Filing
- 2005-06-13 EP EP05752063A patent/EP1802848A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE541426C2 (en) * | 2017-05-26 | 2019-10-01 | Olofsson Aake | Machine for converting a pressurized flow into kinetic energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0401518L (en) | 2005-12-16 |
WO2005124105A1 (en) | 2005-12-29 |
EP1802848A1 (en) | 2007-07-04 |
US20070280844A1 (en) | 2007-12-06 |
SE0401518D0 (en) | 2004-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8424284B2 (en) | High efficiency positive displacement thermodynamic system | |
US5540199A (en) | Radial vane rotary engine | |
US7937943B2 (en) | Heat engines | |
US6301891B2 (en) | High efficiency, air bottoming engine | |
US6880494B2 (en) | Toroidal internal combustion engine | |
US8210136B2 (en) | Two-stroke opposed cylinder internal combustion engine with integrated positive displacement supercharger and regenerator | |
EA006116B1 (en) | Rotary machine and thermal cycle | |
WO2011091576A1 (en) | Zero-leakage external combustion heat engine | |
US20060124101A1 (en) | Rotary vane engine and thermodynamic cycle | |
SK6949Y1 (en) | Rotary vane engine | |
US20070280844A1 (en) | Rotary Machine and Internal Combustion Engine | |
JP5525371B2 (en) | External combustion type closed cycle heat engine | |
JP3521183B2 (en) | Heat engine with independently selectable compression ratio and expansion ratio | |
US9200515B2 (en) | Ristau conical rotor orbital engine | |
CN101818665B (en) | Rotary volume-variable expansion compression engine | |
CN107448281A (en) | Oval engine | |
CN104791084A (en) | Deep expansion internal combustion engine | |
JPH03117658A (en) | External combustion type rotary piston engine | |
CN103061873A (en) | Efficient double four-stroke internal combustion engine | |
JP2005076557A (en) | Stirling engine | |
EP1461518A1 (en) | Two-process rotary internal combustion engine | |
CN208281051U (en) | A kind of set square component, piston assembly and rotary combustion engine | |
CN208281054U (en) | Half axis of a cylinder of one kind, inner cylinder body and rotary combustion engine | |
WO2012093786A2 (en) | Stirling cycle-based heat engine system | |
WO2010017778A1 (en) | Rocking-valve rotary-cylinder type capacity-variable mechanism and rotary engine associated |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |