DE20115205U1 - Asymmetric internally cooled pressure plate motor - Google Patents

Asymmetric internally cooled pressure plate motor

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DE20115205U1 DE20115205U DE20115205U DE20115205U1 DE 20115205 U1 DE20115205 U1 DE 20115205U1 DE 20115205 U DE20115205 U DE 20115205U DE 20115205 U DE20115205 U DE 20115205U DE 20115205 U1 DE20115205 U1 DE 20115205U1
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Description

2.1 Beschreibung FEG 33 a SEITE 1 von 52.1 Description FEG 33 a PAGE 1 of 5

Asymmetrischer - Innengekühlter - Druckplattenmotor Der in Schutzanspruch 1.1, 1.2 und 1.3 angegebenen Erfindung betrifft einen Asymmetrischen - Innengekühlten Druckplattenmotor indem innenliegend die Kühlung und der Kühlkreislauf direkt an den heißen Zonen vorgenommen wird und die sogenannte „ Kolbenfläche „ sprich Druckplatte von innen heraus gekühlt wird. Die Druckplatte wird mehrseitig zum Verfahren als 4 Takt - Motor genutzt wobei aber der Zeitablauf im Verfahren eines 2 Takt - Motors abläuft. Dies bedeutet eine optimalere Nutzung der vorhandenen Energieformen da nur noch wenige mechanische Bauteile bewegt werden müssen. . Asymmetrical - internally cooled - pressure plate engine The invention specified in claims 1.1, 1.2 and 1.3 relates to an asymmetrical - internally cooled pressure plate engine in which the cooling and the cooling circuit are carried out internally directly in the hot zones and the so-called " piston surface" or pressure plate is cooled from the inside. The pressure plate is used on several sides to operate as a 4-stroke engine, but the time sequence runs like a 2-stroke engine. This means a more optimal use of the available forms of energy since only a few mechanical components have to be moved.

Die bereits bekannten Symmetrischen - Druckplattenmotor sind in der Anzahl der Bauteile noch wesentlich aufwendiger und haben das Problem der erheblichen thermischen Belastung der Druckplatte bei Verwendung als Verbrennungsmotor. Werden herkömmliche Symmetrische - Druckplattenmotore als Druckluftmotore genutzt so ist bei erhöhtem Durchsatz von Druckluft eine erhebliche Abkühlung des gesamten Motors die Folge, wobei es hier zu erheblichen mechanischen Schäden und zu hohen Energieverlusten kommt. Um diese Schäden an den herkömmlichen Symmetrischen - Drückplattenmotoren zu verringern wird die benötigte Druckluft unter hoher Energiezufuhr gereinigt und unter hohem Aufwand entwässert um somit die Luftfeuchtigkeit erheblich zu verringern und mögliche Frostschäden zu vermeiden.The already known symmetrical pressure plate motors are much more complex in terms of the number of components and have the problem of considerable thermal stress on the pressure plate when used as a combustion engine. If conventional symmetrical pressure plate motors are used as compressed air motors, the increased throughput of compressed air results in the entire motor cooling down considerably, which leads to considerable mechanical damage and high energy losses. In order to reduce this damage to the conventional symmetrical pressure plate motors, the compressed air required is cleaned using high energy input and dewatered at great expense in order to significantly reduce the air humidity and prevent possible frost damage.

Darüber hinaus werden hier Steuerelemente zur Steuerung der Druckluft verwendet die bei hohen Niedrigtemperaturen ihren Dienst versagen. Dies führt immer wieder zu Störungen am herkömmlichen Symmetrischen - Druckplattenmotor.In addition, control elements are used to control the compressed air which fail at high or low temperatures. This repeatedly leads to malfunctions in the conventional symmetrical pressure plate motor.

Der Erfindung des Asymmetrischen - Innengekühlten Druckplattenmotors liegt die Aufgabe zugrunde diese vorher beschriebenen Schwierigkeiten und Probleme zu lösen und zugleich auch noch eine nennenswerte Energieeinsparung zu erreichen.The invention of the asymmetrical, internally cooled pressure plate motor is based on the task of solving the difficulties and problems described above and at the same time achieving significant energy savings.

Bedingt durch die Eingangs beschriebene Bauform ist es bei Verwendung des Asymmetrischen Druckplattenmotors mit Innenkühlung gelungen die thermischen Belastungen soweit zu regulieren daß hier eine Überbelastung gänzlich auszuschließen ist. Die Größe sowie das Gewicht des gesamten Asymmetrischen-Druckplattenmotors ob Verbrennungsmotor oder Druck-luftmotor ist im Vergleich zu herkömmlichen Symmetrischen Druckplattenmotoren durch Verwendung von Steuerscheiben, Steuerwalzen oder Steuernocken erheblich weiter reduziert und der Motor ist somit mit noch geringeren Energieaufwand zu betreiben.Due to the design described above, when using the asymmetrical pressure plate motor with internal cooling, it is possible to regulate the thermal loads to such an extent that overloading can be completely ruled out. The size and weight of the entire asymmetrical pressure plate motor, whether combustion engine or compressed air motor, is significantly reduced compared to conventional symmetrical pressure plate motors by using control disks, control rollers or control cams, and the motor can therefore be operated with even less energy.

2.1 Beschreibung2.1 Description

FEG 33 aFEG 33 a

Bei dem Asymmetrischen Innengekühlten-Druckplattenmotor wird an den längeren Seiten der Druckplatte ein Arbeitstakt ausgeführt und an den kürzeren Seiten die Vorverdichtung von angesaugter Frischluft vorgenommen. Dies ermöglicht ein 4-Takt Verfahren aber mit dem Vorteil eines 2-Takt Systems das keine Leerhübe mehr zur folge hat und dies ohne Gemischverluste. In den im Gehäuse untergebrachten Druckkammern, zwischen den Verdichterräumen und den Arbeitsräumen erfolgt die Zugabe des Kraftstoffes oder der Druckluft über die Elektromechanische-Einspritzdüse. Die somit vorverdichtete Außenluft die mit einer Eigentemperatur bedingt durch die Außentemperaturen ausgestattet ist wird nun durch diese Vorverdichtung auf eine wesentlich höhere Ausgangstemperatur gebracht und zum Betrieb des Asymmetrischen-Innengekühlten-Druckplattenmotor in die im Motorengehäuse befindliche Druckkammer eingelagert.In the asymmetrical internally cooled pressure plate engine, a working stroke is carried out on the longer sides of the pressure plate and the pre-compression of the fresh air taken in takes place on the shorter sides. This enables a 4-stroke process but with the advantage of a 2-stroke system that no longer results in idle strokes and without mixture losses. The fuel or compressed air is added via the electromechanical injection nozzle in the pressure chambers housed in the housing, between the compressor chambers and the working chambers. The outside air that is pre-compressed in this way, which has its own temperature due to the outside temperatures, is now brought to a much higher starting temperature by this pre-compression and stored in the pressure chamber in the engine housing to operate the asymmetrical internally cooled pressure plate engine.

Die in den Druckräumen befindlichen Elektromechanischen-Einspritzdüsen spritzen nun geregelt die erforderliche Menge Kraftstoff ein und es erfolgt augenblicklich die Verbrennung des Kraftstoffes durch Eigenzündung oder Fremdzündung. Der somit entstehende Verbrennungsdruck bewegt nun die Druckplatte in die ihr vorbestimmte Richtung. Am Ende des Bewegungsablaufs der Asymmetrischen-Innengekühlten-Druckplatte wird hier eine Auslaßöffnung durch die Steuerwalze freigegeben und das verbrannte Gasgemisch kann aus dem Arbeitsraum entweichen.The electromechanical injection nozzles located in the pressure chambers now inject the required amount of fuel in a controlled manner and the fuel is immediately burned by self-ignition or external ignition. The resulting combustion pressure now moves the pressure plate in the direction it is predetermined. At the end of the movement of the asymmetric internally cooled pressure plate, an outlet opening is opened by the control roller and the burned gas mixture can escape from the working chamber.

Die Erfindung ist nachstehend ah einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:The invention is explained below using an embodiment shown in the drawing.

Figur 1 als Asymmetrischer-Innengkühlter-Druckplattenmotor im TeilschnittFigure 1 as an asymmetric internally cooled pressure plate motor in partial section

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der Innenliegenden Asymmetrischer Druckplatte mit Abtriebswelle und beispielsweise einer Steuerscheibe.Figure 2 is an enlarged view of the internal asymmetric pressure plate with output shaft and, for example, a control disk.

Zur Verwendung des Asymmetrischen-Innengekühlten-Druckplattenmotors als Druckluftmotor sei zu erwähnen das hier die Innenkühlung 10 als Heizung bei extremen Außentemperaturen Verwendung findet. Wird der Asymmetrische-Innengekühlte-Druckplattenmotor jedoch als Verdichter genutzt so bleibt die Funktion der Innenkühlung 10 erhalten da es hier besonders wichtig ist, gekühlte Druckluft zu erzeugen um die hohen Energieverluste bei Erzeugung von Druckluft möglichst gering zu halten.When using the asymmetrical internally cooled pressure plate motor as a compressed air motor, it should be mentioned that the internal cooling 10 is used as a heater at extreme outside temperatures. However, if the asymmetrical internally cooled pressure plate motor is used as a compressor, the function of the internal cooling 10 is retained because it is particularly important here to generate cooled compressed air in order to keep the high energy losses when generating compressed air as low as possible.

Zur Beschreibung des Asymmetrischen-Innengekühlten-Druckplattenmotor als Druckluftmotor.To describe the asymmetrical internally cooled pressure plate motor as a compressed air motor.

Die rechteckige-kreissektorförmige Druckräume 5 und 6 mit unterschiedlichen Innenvolumen sind jeweils geteilt durch die Asymmetrische-Druckplatte 9.The rectangular-circular sector-shaped pressure chambers 5 and 6 with different internal volumes are each divided by the asymmetric pressure plate 9.

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2.1 Beschreibung FEO 33 a SEITE 3 von 52.1 Description FEO 33 a PAGE 3 of 5

Die zwei geteilten Druckräume 5 mit dem kleineren Innenvolumen oder kürzeren Seiten dienen jeweils zum Ansaugen und Verdichten der Außenluft die den Asymmetrischen Druckplatten-Druckluftmotor umgibt. Hier als „Verdichterräume"5 bezeichnet.The two divided pressure chambers 5 with the smaller internal volume or shorter sides each serve to suck in and compress the outside air that surrounds the asymmetric pressure plate compressed air motor. Referred to here as "compressor chambers" 5.

Die zwischen den kreissektorförmigen Druckräumen 5 und 6 im Gehäuse 1 befindlichen Druckkammern 2, hier bezeichnet als „Einspritzkammern" 2 dienen zur Aufnahme der vorverdichteten Druckluft aus dem „Verdichterraum" 5 . Zur weiteren Aufbereitung dieser vorverdichteten Außenluft dienen die hier angebrachten Einspritzdüsen 18 die je nach Steuerungsinterval die aus einem externen Tank herangeführte Druckluft in diese Druckkammern 2 einbringen.The pressure chambers 2 located between the circular sector-shaped pressure chambers 5 and 6 in the housing 1, referred to here as "injection chambers" 2, serve to receive the pre-compressed compressed air from the "compressor chamber" 5. The injection nozzles 18 attached here serve to further process this pre-compressed outside air, which, depending on the control interval, introduce the compressed air supplied from an external tank into these pressure chambers 2.

Die zwei geteilten Druckräume 6 mit dem größeren Innenvolumen, hier bezeichnet als „Arbeitsräume" 6 dienen jeweils zur Aufnahme des Arbeitsdruckes aus den „Einspritzkammern" 2 und zum Ausstoßen der entspannten Druckluft. Zur Funktion des Asymetrischen-Druckplatten-Druckluftmotors ist besonders der Arbeitsablauf in der Einspritzkammer 2 hervorzuheben. Der einzelne Arbeitsablauf im Asymetrischen-Druckplatten-Druckluftmotor findet wie folgt statt.The two divided pressure chambers 6 with the larger internal volume, referred to here as "working chambers" 6, each serve to absorb the working pressure from the "injection chambers" 2 and to expel the relaxed compressed air. The work sequence in the injection chamber 2 is particularly noteworthy for the function of the asymmetric pressure plate compressed air motor. The individual work sequence in the asymmetric pressure plate compressed air motor takes place as follows.

Der Arbeitsablauf wird nun mit Hilfe der Zusammenhänge zwischen Verdichterraum 5 , mit Einspritzkammer 2 und Arbeitsraum 6 dargestellt.The workflow is now illustrated with the help of the relationships between the compressor chamber 5 , the injection chamber 2 and the working chamber 6.

Wird nun über einen Anlasser, der auf das Schwungrad 16 wirkt, eine Drehbewegung ausgeführt, so wird über die mechanische Verbindung zur Abtriebswelle 11'die Einlaßöffnung 7 des Verdichterraumes 5 geöffnet, über die Bewegung der Asymmetrischen-Druckplatte wird in dem geöffneten Verdichterraum 5 der zum Eigenansaugen bedingte Negativdruck erzeugt, und die Außenluft wird angesaugt. Nach dem der geöffnete Verdichterraum 5 die Außenluft angesaugt hat wird dieser über die Steuerwalze 17 an der Abtriebswelle 11 geschlossen.If a rotary movement is now carried out by a starter which acts on the flywheel 16, the inlet opening 7 of the compressor chamber 5 is opened via the mechanical connection to the output shaft 11', the movement of the asymmetric pressure plate generates the negative pressure required for self-suction in the opened compressor chamber 5 and the outside air is sucked in. After the opened compressor chamber 5 has sucked in the outside air, it is closed via the control roller 17 on the output shaft 11.

Durch die entgegengesetzte Bewegung der Asymmetrischen-Druckplatte 9 erfolgt im Verdichterraum 5 die Verdichtung. Diese verdichtete Luft sprich „Heiße-Druckluft" wird nun über die Einlaßsteuerung 3 der Druckkammer 2 oder auch genannte Einspritzkammer 2 die sich im Gehäuse zwischen dem Verdichterraum 5 und dem Arbeitsraum 6 befindet zwischengelagert.The opposite movement of the asymmetric pressure plate 9 causes compression in the compressor chamber 5. This compressed air, i.e. "hot compressed air", is then temporarily stored via the inlet control 3 of the pressure chamber 2 or also called injection chamber 2, which is located in the housing between the compressor chamber 5 and the working chamber 6.

In diese heiße verdichtete Luft in der Einspritzkammer 2 wird nun über eine Elektromechanischgesteuerte Einspritzdüse 18 die aus einem externen Drucklufttank gespeicherte kalte Druckluft eingespritzt.The cold compressed air stored in an external compressed air tank is now injected into this hot compressed air in the injection chamber 2 via an electromechanically controlled injection nozzle 18.

Durch die in der Einspritzkammer 2 zwischengelagerten heißen Druckluft wird nun diese eingespritzte Kaltluft erwärmt und es entsteht eine weitere erhebliche Drucksteigerung und somit Ausdehnung der bisher zwischengelagerten Druckluft.The hot compressed air temporarily stored in the injection chamber 2 now heats up this injected cold air, resulting in a further significant increase in pressure and thus an expansion of the previously temporarily stored compressed air.

2.1 Beschreibung FEG 33 a SEITE 4 von 52.1 Description FEG 33 a PAGE 4 of 5

Nach diesem in sich geschlossenen Vorgang und da zuvor der Arbeitsraum 6 durch die Bewegung der Asymmetrischen-Druckplatte 9 über den Auslaßkanal 8 entlüftet wurde und dieser Auslaßkanal 8 nun geschlossen ist wird nun durch das Öffnen des Auslaßkanals 4 in der Einspritzkammer 2 die Verbindung zum Arbeitsraum 6 geöffnet. Die hier ausströmende Druckluft besitzt nun ein erhöhtes Temperaturpotential das zum einen den nötigen Druck auf die Druckplatte 9 erzeugt um diese in die vorbestimmte Richtung zu bewegen und zum anderen ein sogenanntes Einfrieren des Motors verhindert.After this self-contained process and since the working chamber 6 was previously vented by the movement of the asymmetric pressure plate 9 via the outlet channel 8 and this outlet channel 8 is now closed, the connection to the working chamber 6 is opened by opening the outlet channel 4 in the injection chamber 2. The compressed air flowing out here now has an increased temperature potential, which on the one hand generates the necessary pressure on the pressure plate 9 to move it in the predetermined direction and on the other hand prevents the engine from freezing.

Die Asymmetrischen Druckplatte 9 ist über die Abtriebswelle 11 mit einem außenliegenden Hebel 14 verbunden der wiederum an einem Pleuel 15 befestigt ein Schwungrad 16 antreibt das somit die Energie der Druckluft energiesparend und effektiv nutzbar in eine Drehbewegung überträgt.The asymmetric pressure plate 9 is connected via the output shaft 11 to an external lever 14 which in turn is attached to a connecting rod 15 and drives a flywheel 16 which thus transfers the energy of the compressed air into a rotary movement in an energy-saving and effectively usable manner.

Bedingt durch die Asymmetrische Druckplatte 9 ist es also somit möglich die im Arbeitsraum 6 entstandene Energie mit Hilfe des Hebelgesetzes direkt und fast ohne Verluste zum Vorverdichten von angesaugter Luft zum einwandfreien Betrieb eines Druckluftmotors oder eines Verbrennungsmotors zu nutzen. Der zum Betrieb eines Verbrennungsmotors notwendige Arbeitsablauf ist mit dem des Druckluftmotores fast identisch und es wird lediglich anstatt der Druckluft ein Kraftstoff herkömmmlicher Art eingespritzt.Due to the asymmetrical pressure plate 9, it is therefore possible to use the energy generated in the working chamber 6 with the help of the lever law directly and with almost no losses to pre-compress the air drawn in for the proper operation of a compressed air motor or an internal combustion engine. The work sequence required to operate an internal combustion engine is almost identical to that of a compressed air motor and a conventional type of fuel is simply injected instead of compressed air.

Claims (3)

1. Asymmetrischer-Innengekühlter-Druckplattenmotor dadurch gekennzeichnet, daß sich in einem Gehäuse (1) Druckkammern (2) mit Einlaßöffnungen (3) und Auslaßöffnungen (4) zur Zwischenlagerung der verdichteten Druckluft oder des Gasgemisches befinden und in diesem Gehäuse (1) zwei innenliegende rechteckige - kreissektorförmige - Druckarbeitsräume (5/6) mit Einlaßöffnungen (7) und Auslaßöffnungen (8) befinden die ein unterschiedlich großes Innenvolumen aufweisen und in diesen rechteckigenkreissektorförmigen Druckarbeitsräumen (5/6) eine asymmetrisch gelagerte Innengekühlte-Doppeldruckplatte (9) bei Betrieb pendelt und die asymmetrischen rechteckigenkreissektorförmigen Druckarbeitsräume (5/6)im gesamten Querschnitt luftdicht abschließen wobei die asymmetrisch gelagerte Doppeldruckplatte (9) mit innenliegenden Kühlkanälen (10) von außen über die innen hohle Antriebswelle (11) und den angeflanschten Kühlleitungen (17) und einem Wärmetauscher (18) mit Kühlflüssigkeit versorgt wird und die Abtriebswelle (11) mit Steuerwalzen (20) oder mit Steuernocken (12) oder mit Steuerscheiben (13) ausgestattet ist und die an der Antriebswelle (11) oder an der Asymmetrischen-Innengekühlten-Druckplatte (9)angebracht sind und dabei den Eingang und Ausgang für das Luftgemisch oder Gasgemisch exakt bestimmen und die Abtriebswelle (11) der asymmetrischen Doppeldruckplatte (9) mit einem außenliegenden Hebel (14) und dieser mit einem Pleuel (15) verbunden ist das an einem Schwungrad (16) drehbar gelagert die vorhandene Bewegungsenergie der asymmetrischen Doppeldruckplatte (9) auf dieses Schwungrad (16)überträgt. 1. Asymmetrical internally cooled pressure plate motor, characterized in that in a housing ( 1 ) there are pressure chambers ( 2 ) with inlet openings ( 3 ) and outlet openings ( 4 ) for the intermediate storage of the compressed compressed air or the gas mixture and in this housing ( 1 ) there are two internal rectangular - circular sector-shaped - pressure work spaces ( 5/6 ) with inlet openings ( 7 ) and outlet openings ( 8 ) which have an internal volume of different sizes and in these rectangular circular sector-shaped pressure work spaces ( 5/6 ) an asymmetrically mounted internally cooled double pressure plate ( 9 ) oscillates during operation and the asymmetrical rectangular circular sector-shaped pressure work spaces ( 5/6 ) are hermetically sealed across the entire cross-section, wherein the asymmetrically mounted double pressure plate ( 9 ) with internal cooling channels ( 10 ) is cooled from the outside via the internally hollow drive shaft ( 11 ) and the flanged cooling lines ( 17 ) and a heat exchanger ( 18 ) is supplied with coolant and the output shaft ( 11 ) is equipped with control rollers ( 20 ) or with control cams ( 12 ) or with control disks ( 13 ) and which are attached to the drive shaft ( 11 ) or to the asymmetrical internally cooled pressure plate ( 9 ) and thereby precisely determine the inlet and outlet for the air mixture or gas mixture and the output shaft ( 11 ) of the asymmetrical double pressure plate ( 9 ) is connected to an external lever ( 14 ) and this is connected to a connecting rod ( 15 ) which is rotatably mounted on a flywheel ( 16 ) and transfers the existing kinetic energy of the asymmetrical double pressure plate ( 9 ) to this flywheel ( 16 ). 2. Asymmetrischer-Innengekühlter-Druckplattenmotor dadurch gekennzeichnet, daß dieser Motor sowohl als Verbrennungsmotor oder Druckluftmotor betrieben werden kann und in die Druckkammern (1) Druckluft oder brennbares Gas oder Kraftstoff mit je einer oder mehreren elektro-mechanisch-gesteuerten Einspritzdüsen (18) eingespritzt wird und das Luftgemisch mit Steuerwalzen (17) oder Steuernocken (12) oder Steuerscheiben (13) gesteuert wird wobei diese Druckluft oder dieses brennbare Gas oder der Kraftstoff aus einem externen Tank über Leitungen an den Asymmetrischen-Innengekühlten-Druckplattenmotor herangeführt wird. 2. Asymmetrical internally cooled pressure plate engine, characterized in that this engine can be operated both as an internal combustion engine or compressed air engine and compressed air or combustible gas or fuel is injected into the pressure chambers ( 1 ) by one or more electro-mechanically controlled injection nozzles ( 18 ) and the air mixture is controlled by control rollers ( 17 ) or control cams ( 12 ) or control disks ( 13 ), whereby this compressed air or this combustible gas or the fuel is fed from an external tank to the asymmetrical internally cooled pressure plate engine via lines. 3. Asymmetrischer-Innengekühlter-Druckplattenmotor dadurch gekennzeichnet, daß dieser im umgekehrten Sinne auch als mehrstufiger Luftverdichter verwendet werden kann, wenn dieser am Schwungrad mit einem Antriebsmotor ausgestattet ist und die gesamte mechanische Steuerung für das öffnen und schließen der Einlaßkanäle und Auslaßkanäle im umgekehrten Sinne betrieben wird. 3. Asymmetrical internally cooled pressure plate engine, characterized in that it can also be used in the opposite sense as a multi-stage air compressor if it is equipped with a drive motor on the flywheel and the entire mechanical control for opening and closing the inlet and outlet channels is operated in the opposite sense.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2939831A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-18 Jean Peyronnenc Compressed-air device for use as assistance motor of e.g. cycle, has rocker arm whose rotation axis is utilized as axis of semi-cylinders, where movement of arm automatically controls injection of air in pressure chambers
WO2010010094A3 (en) * 2008-07-21 2010-09-10 Manfred Max Rapp Piston engine

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