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Beschreibung mit Patentansprüchen Titel: Ringzylinder - Verbrennungskraftmaschine
mit der Bezeichnung, C z a i k a M o t o r Anwendungsgebiet: Die Ringzylinder -
Verbrennungskraftmaschine nachfolgend kurz Ringrotor genannt, ist für alle Anwendungsgebiete
herkömmlicher Verbrennungsmotoren und Verbrennungsturbinen, vom Großmotor über den
Fshrzeug- und Flugzeugmotor bis zum Kleinstmotor geeignet. Der Ringmotor eröffnet
der Konstruktion neue Möglichkeiten der Anpassung an die verschiedensten Verwendungsgebiete.
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Zweck: Durch die Erfindung des Ringmotors, einer neuartigen Konstruktion
von Verbrennungsmotoren, sollen die Nachteila bisheriger Bauarten, z. B. die verhältnismäßig-
groben schwingenden Massen, wie Kurbelwellen und Pleuelstangen, die bei Hubkolbenmotoren
erforderlich sind, oder die notwendigerweise ungünstige, keilförmige Gestalt der
Verbrennungsräume bei Drehkolbenmotoren (Wankelmotor), ausgeschaltet werden.
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(Bl. 2, Abs. 1) Stand der Motorentechnik und Kritik des Standes: Nach
dem Stand der heutigen Technik dominiert der Viertaktkolbenmotor, obwohl, wie schon
oben erwahnt, schwingende Massen durch weitere Massen ausgewuchtet werden müssen.
Die Verbrennungsturbine mit der heilten Verbrennungsseite, es fehlt der Wechselvon
Verbrennung und kalter Ladung, der einen erträglichen Temperaturmittelwert ergibt,
hat sich nur auf einem begrenztem Gebiet (Flugtechnik) durchsetzen können. Der Zweitaktmotor
ist zwar einfach, aber der Gaswechsel durch Spülung ist mit Verlusten verbunden.
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Aufgabe: Die fast ideale Gestalt des Verbrennungsraumes des Hubkolbenmotors
soll erhalten bleiben. Trotzdessen soll der Motor die Charakteristik und Laufruhe
eines Drehkolbenmotors haben. Ein energieverbrauchender Drehmomentwandler soll nicht
erforderlich sein, wie z. B. der hyciraulische Drehmomentwandler beim Drehkolbenmotor
des Ro 80, der einen hohen Treibstoffverbrauch zur Folge hat. (Bl. 3 Abs. 1) Ohne
besonderen Aufwand sollen die Vorteile des Gegenkolbenmotors, Fortfall der Zylinderköpfe,
Ringeinspritzung beim Dieselgegenkolbenmotor, Gegeneinanderlaufen der Kolben, die
dadurch ihre Massenkräfte gegenseitig aufheben, nutzbar gemacht werden. Die Wirkungsweise
von Vielzylindermotoren soll erzielt werden, ohne die Anzahl er beweslichen Teile
vermehren zu mussen.
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Lösung: Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß eine
neue Gestaltung von Zylinder und Kolben in Verbindung mit einer kinematisch neuen
Technik des Kolbentriebwerks angewan@t wird. Beim Ringmotor haben somit alle Elementarbauteile
des Verbrennungsmotors neue, zum Hubkolbenmotor von Grund auf unterschiedliche Konstruktionsmerkmale.
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Erzielbare Vorteile: Die erzielbaren Vorteile können, da sie zum Teil
aus vorhergehendem ersichtlich sind1 in Stichworten, wie folgt, zusammengefaßt werden.
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1.) Die Konstruktion des Ringmotors ist einfach und kompakt.
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2.) Der Ringmotor hat nur einen Zylinder, obwohl Vielzylinderwirkungsweise.
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3.) Unabhangig vom Arbeitsverfabren und der Kolbenzahl nur vier bis
maximal sieben bewegliche Teile.
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4.) Gestalt der Verbrennungsräume wie beim Hubkolbenmotor, obwohl
Drehkolbenarbeitsweise.
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5.) Arbeitsweise mit allen Vorteilen des Gegenkolbenmotors, ohne eine
besondere mechanische Verbindung der Kurbelwellen.
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6.) Keine schwingenden Massen wie beim Hubkolbenmotor, kein linear
schwingender Rotor wie beim Wankelmotor, nur Kreisschwingungen zweier Kolbenscheiben,
die ohne Unwucht sind. Die Kreisschwingungen überlagern die konstante Drehbewegung
des Motors. Die Massenkräfte der Kolben und Kolbenscheiben heben sich durch ihre
Gegenläufigkeit gegenseitig auf.
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7.) Hohe Drehzahlen und die damit verbundenen Vorteile können problemlos
erreicht werden da die Dichtungs- und Gleitprobleme im Wesentlichen denen des Hubkolbenmotors
entsprechen.
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8.) Das Drehmoment ist (siehe 9.) besser als beim Hubmotor.
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Es kann auf die Motorwelle bezogen, nach einem gewähltem Verhältnis
vervielfacht werden.
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9) Das expandierende Gas wirkt in allen Phasen des Arbeitshubes, ohne
Abweichung, unmittelbar im Arbeitssinn, also um die Achse des Notors auf einer Kreisbahn
drehend.
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lo.) iie geometrische Form des Ringzylinders, es steht bei kleinen
Außenmaßen, eine relativ große Zylinderlänge zur Verfügung, gestattet den Bau von
Langhubmotoren mit kleinen Baumaßen. Der Langhubmotor gewinnt im Zusammenhang mit
der Abgasentgiftung zunehmende Bedeutung.
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Jedoch auch für den Kurzhubmotor ist der Ringzylinder vorteilhaft
geeignet, denn die Anzahl der Kolben kann, bei gleicher Zahl der beweglichen Teile,
größer gewählt werden.
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Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele Das erste Ausführungsbeispiel
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgendem näher beschrieben.
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Kennzeichnend für den Ringmotor ist, daß er nur einen zu einem Kreisring
gebogenen Zylinder beitzt. Der Zylinder ist daher endlos. Der Querschnitt des Zylinders
ist eine Kreisfläche. Kreisen im Ringzylinder z. B. (ie in der Zeichnung dargestellt)
vier Doppelkolben, so entspricht ein solcher Notor dem bisherigen Begriff des Achtzylindermotors.
Je zwei entgegengesetzt liegende Doppelkolben-sind durch die zugehörige Kolbenscheibe
starr miteinander verbunden. ;3ie bilden ein Kolbenpaar. Die Kreisbewegung der Kolbenpaare
wird wechselnd beschleunigt und verzögert, sodaß im Zylinder Räume periodisch vergrößert
und verkleinert werden. (B1. , Abs. 2) Ringzylinder (1) mit Gehause und Zahnrad
(2) sind feststehend.
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Welle (3) und Schwungscheibe (4) sind miteinander fest verbunden.
Wird Welle (3) gedreht, so führen die Zahnräder (7) um -das Zahnrad (2) eine planetengleiche
Bewegung aus, (B1. 3 Abs. b) weil die Zahnräder (7) mit.den Exenterwellen (5) fest
verbunden, und letztere in der Schwungscheibe (4) gelagert sind. Die Exenter (6)
drehen sich in den Exentersteinen (8).
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Während die Radialbewegung der Exentersteine (8) infolge der Verschiebung
in den Führungen (9) der Kolbenscheiben (lo) und (11) wirkungslos ist, erfolgt eine
Drehbewegung der Kolbenscheiben (11) mit den Kolben A und B, und (lo) mit den Kolben
C und D in entgegengesetzter Richtung.
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Diese Drehbewegungen treten nur als wechselnde Beschleunigung und
Verzögerung der Kreisbewegung in Erscheinung. Dadurch entstehen die Hubraume. Da
das Ubersetzungsverhälnis der Zahnräder 2 : 1 ist, führen die Zahnräder (7) bei
einer Umdrehung um die Achse des Zahnrades (2), zwei Umdrehungen um die eigene Achse
aus. (Bl. 3, Abs. 3) Die Figur 2 (Ansicht von rechts) zeigt, daß diese Ausführung,
bez0en auf die Drehzahlen der Exenterwellen, einem Viertakt-Achtzylindergegenkolbenmotor
entspricht. Bezieht man die Arbeitstakte auf die Motorwelle (3), gewissermaßen,
vier Doppelarbeitstakte je Umdrehung, so könnte diese Ausführung mit einem 16- Zylindermotor
verglichen werden, was Laufruhe bedeutet. Das Arbeitsspiel des Ringmotors bei einer
Umdrehung cer Rotorwelle (3) ist wie folgt: 1.) Bei einer Drehung; um 9o Grad Ansaugen
beim Passieren des Einlasses (12).
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2.) Bei weiterer Drehung mu 90 Grad Kompression des Gemisches.
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3.) Das komprimierte Gemisch wird gezündet, bei weiterer Drehung um
90 Grad erfolgt der Arbeitshub (16).
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4.) Das verbrannte Gemisch wird beim ietzten Viertel der Umdrehung
(Gase ausgeschoben (17) ) durch den Auspuff (13) entfernt.
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Anm: In der Zeichnung, Figur 2, ibt die Aussparung in der kolbenscheibe
(10) für das Freigehen des unteren Exenterlagers um 22,5 Grad nicht gezeichnet,
um den unsichtbar gezeichneten Exenter mit Exenterstein und Exenterführung deutlich
zu machen.
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Das nachfolgend beschriebene 2. Ausführungsbeispiel soll die= Vielfalt
der Konstruktionsmöglichkeiten von Motoren nach dem Ringzylindersystem aufzeigen.
Ein Schiffsmotor mit- einer Leistung von mehreren tausend PS könnte wie folgt konzipiert
werden: Zweitakt- Dieselmotor mit Ladegebläse. Vier liingzylinder mit je 6 Doppelkolben.
Es stünden also auf den Reihenmotor hezogen, 48 Zylinder zur Verfügung. Bei diesem
Zweitakter mit Zahnrädern im Verhältnis 3 : 1 würden sich am Umfang eines Ringzylindors
3 Lade- und 3 Zündstellen ergeben. Die Wärme wird dahei am Umfang der Ringzylinder
gleichmäßig verteilt. Bei einer Umdrehung der Notorwelle ergeben sich 36 Zündungen.
l.-immt man hinzu, daß es ein Doppelkolbenmotor fest, so ergibt sich rechnerisch
die Wirkungsweise von 72 Zylindern. (Arbeitsweise der Turbine zugewandt) Das Triebwerk,
innenverzahnte Zahnräder im Verhältnis 3 : 1, könnte neben oder zwischen den Ringzylindern
gebaut, auf alle Kolbenscheiben gemeinsam wirken. Das führt bei dieser kompakten
Bauweise zu Gewichtsverminderung. w3s könnten höhere Drehzahlen gefahren werden,
da diese schon im Motor im Verhältnis 3 : 1 untersetzt werden.
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Bei diesem Motor käme auch der Vorteil, ringförmig gelegte Einspritzöffnungen,
die schräg eingeschnitten sind, um eine Kreis zirkulation und damit rasche Verteilung
des Brennstoffes zu bewirken, zum tragen.