DE3533380A1

DE3533380A1 - Rotationskraftmaschine

Info

Publication number: DE3533380A1
Application number: DE19853533380
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: FREITAG ELISABETH
Current assignee: FREITAG ELISABETH
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1987-03-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskraftmaschine, bei der die kinetische Energie der Treibgase tangential im vollen Drehmoment direkt auf die Triebwelle übertragen wird.

Die vorgegebene direkte Übertragung des vollen Drehmoments auf die Triebwelle wird dadurch erreicht, daß die Treibgase durch Eintrittsöffnungen im Gehäuse in einen kreisförmigen Zylinder gedrückt werden. Im Zylinder ist eine Kolbenscheibe drehbar gelagert. Der Druck der Treibgase wirkt auf die an der Peripherie der Scheibe angeordneten Kolben. Der Gegendruck zu den rotierenden Kolben wird durch bewegliche im Gehäuse gelagerte Schieber aufgefangen. Damit wird das volle Drehmoment im Kreisbogen zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung erzeugt und auf die kraftschlüssig mit der Kolbenscheibe verbundene Antriebsachse übertragen. Bei den klassischen Kraftmaschinen wird kinetische Energie aus einem Zylinder über Kolben, Pneuel und Kurbelwelle in mechanische Arbeit umgewandelt. Bei Verbrennungskraftmaschinen bleibt diese Anordnung vorherrschend trotz der bekannten Nachteile: Translatorische Massen, volles Drehmoment nur im rechten Winkel zur Kolbendruckrichtung, hohe Kompression, bleihaltiges Benzin.

Zahlreiche Versuche, Verbrennungskraftmaschinen als Umlaufmotoren, Kreiskolben- oder Drehkolbenmotoren erfolgreich zu entwickeln, sind an Dichtungsproblemen und an anderen durch komplizierte Konstruktion bedingten Schwierigkeiten gescheitert.

Siehe Offenlegungsschriften: 14 26 052, 19 65 865 und 20 41 348.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und robuste Rotationskraftmaschine zu entwickeln, bei der die kinetische Energie der Treibgase tangential im vollen Drehmoment direkt auf die Triebwelle übertragen wird.

Lösung

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Um bei der erfindungsgemäßen Rotationskraftmaschine Störungen und Druckverluste durch mögliches Abheben der Sperrschieber vom Drehkolben zu vermeiden, wird zunächst für einen ausreichenden Anlegedruck gesorgt. Dieser Druck wird bei Pressluft- und bei Dampfbetrieb von den Treibgasen abgeleitet. Beim Verbrennungsmotor werden die Drehschieber durch Federn gegen die Kolbenscheibe gedrückt.

Neben ausreichendem Druck auf die Schieber sind fließend abgerundete Übergänge auf der Außenseite der Kolbenscheibe entscheidend für ein dauernd festes Anliegen der Drehschieber. Daher werden hinter den radialen Kolbeneinschnitten seitliche Führungsschienen kurvenförmig angeordnet. Die sichelförmigen Zylinderräume werden so flach wie möglich gehalten.

Ausführungsbeispiele: Rotationskraftmaschine

Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Rotationskraftmaschine näher beschrieben:

1. Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotationsdruckluftmotor mit einer Dreikolbenscheibe.

Aus dem Längsschnitt ist zu ersehen, daß der Luftdruck auf die Kolben KA und KC gleich dem Luftdruck in den Einlässen EX und EY ist.

Der Gegendruck zum Kolben KA wird vom Drehschieber DU, der Gegendruck zum Kolben KC vom Drehschieber DW aufgefangen.

Die Drehschieber werden über eine Abzweigung mit Druckluft gegen die Kolbenscheibe gepresst. Die Kolbenscheibe zeigt abgerundete Außenlinien mit fließenden Übergängen. Hinter den radial angeordneten Kolben befinden sich seitliche Führungsschienen für die Drehschieber, siehe Abb. 1a.

Kolben KB befindet sich im Bereich von Auslaß AX und ist druckfrei.

Bei einer Umdrehung des Rotationsdruckluftmotors arbeitet jeder der drei Kolben über 2 × 120° = 240° im vollen Drehmoment.

Anwendungsbereich:

Bergwerkmaschinen, Schlagbohrmaschinen, Winden- und Pumpenantriebe in explosionsgefährdeter Umgebung.

Vorteile:

Starkes Drehmoment, Kompaktbauweise, in vielen Anwendungsbereichen kann auf ein Getriebe verzichtet werden.

2. Abb. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotationsdampfmotor mit einer Zweikolbenmaschine.

Aus dem Längsschnitt ist zu ersehen, daß der Dampfdruck auf Kolben KA gleich dem Druck im Einlaß EX ist.

Der Gegendruck zum Kolben KA wird vom Drehschieber DU aufgefangen. Der Drehschieber DU wird über eine Abzweigung mit Dampfdruck gegen die Kolbenscheibe gepreßt.

Kolben B befindet sich im Bereich von Auslaß AX und ist druckfrei.

Anwendungsbereich:

Dampfantrieb für Seeschiffe, auch Windantrieb. Antrieb für Pumpen, Lokomotiven und Landfahrzeuge, insbesondere in Entwicklungsländern.

Vorteile:

Robuster und kompakter Dampfantrieb mit hohem Drehmoment.

3. Abb. 3 zeigt drei Längsschnitte eines erfindungsgemäßen Rotationsverbrennungsmotors mit einer Einkolbenscheibe. Die Verbrennung erfolgt im Verbrennungszylinder ZV. Der Verbrennungskolben KV drückt die Gase durch eine Öffnung EX in den Arbeitszylinder ZA und dort gegen den Arbeitskolben KA. Der Gegendruck wird vom Schieber DU aufgefangen. Die Bewegung und Steuerung des Verbrennungskolbens KV erfolgen mit herkömmlichen Mitteln: Z. B. Nockenwelle oder Pneuelstange oder Exenter.

Abb. 3a zeigt den Verbrennungskolben KV im unteren Totpunkt. Der Verbrennungszylinder ZV ist leer und die Einlaßöffnung EX ist durch die Drehscheibe gesperrt. Mit beginnender Aufwärtsbewegung des Kolbens KV öffnet das Einlaßventil und das Gasgemisch beginnt, in den Verbrennungszylinder ZV zu strömen.

Abb. 3b zeigt den Verbrennungskolben KV im oberen Totpunkt. Der Verbrennungszylinder ZV ist voll und die Öffnung EX bleibt weiterhin durch die Drehscheibe gesperrt. Mit beginnender Abwärtsbewegung des Kolbens KV schließt das Einlaßventil und das Gasgemisch beginnt zu verdichten.

Abb. 3c zeigt den Verbrennungskolben KV in Abwärtsbewegung. Das Gasgemisch ist hinreichend verdichtet und wird gezündet. Das verbrannte Gas strömt durch die Öffnung EX in den Arbeitszylinder ZA und drückt dort gegen den Arbeitskolben KA. Der Gegendruck wird vom Schieber DU aufgefangen.

Vorteile:

Im Vergleich zu herkömmlichen Motoren bietet der erfindungsgemäße Rotationsverbrennungsmotor die Vorteile verbesserter Laufruhe und hoher Leistung bei niedriger Drehzahl. Während der Verbrennungskolben im Rotationsmotor in Kurzhub arbeitet, arbeitet der Arbeitskolben in langen Hub bei voller Drehmomententfaltung. Dabei kommt es auf den mittleren Druck und nicht auf einen extrem hohen Explosionsdruck an. Der Rotationsverbrennungsmotor ist im Prinzip ein Zweitaktmotor mit perfekter Spülung. Dank niedriger Kompression kann bleifreies Benzin verbrannt werden.

Anwendung:

Kompakte Motoren, besonders für Direktantrieb ohne Getriebe für Rasenmäher, Kettensägen und Propellerflugzeuge, aber auch für Kraftfahrzeuge und Motorräder mit Getriebe.

Claims

1. Rotationskraftmaschine mit kreisförmigem Zylinder und einer Kolbenscheibe, die mit der Antriebswelle kraftschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Treibgase durch Eintrittsöffnungen im Gehäuse gegen die an der Peripherie der Scheibe angeordneten Kolben gedrückt werden und von dort das volle Drehmoment direkt auf die Antriebsachse übertragen, wobei der Gegendruck durch bewegliche im Gehäuse gelagerte Schieber aufgefangen wird.

2. Rotationskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglich im Gehäuse gelagerten Drehschieber entweder durch Federn oder durch Treibgasdruck über eine Abzweigung gegen die Kolbenscheibe gedrückt werden.

3. Rotationskraftmaschine nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlinien der Kolbenscheibe fließend abgerundete Übergänge aufweisen, wobei die radial angeordneten Kolbeneinschnitte durch seitliche Führungsschienen der Kurvenlinie angepaßt werden, um das Ausfahren der Drehschieber in gleitender Bewegung zu gewährleisten.

4. Rotationskraftmaschine nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in einem Verbrennungszylinder erfolgt und daß die Verbrennungsgase durch eine Einlaßöffnung in den Arbeitszylinder gedrückt werden.