DE4230750C2

DE4230750C2 - Centrifugal motor

Info

Publication number: DE4230750C2
Application number: DE19924230750
Authority: DE
Inventors: Helmut Kaiser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2012-09-15
Also published as: DE4230750A1

Description

Die Erfindung betrifft den Aufbau für einen Verbrennungs motor gemäß den Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige kombinierte Verbrennungsmotoren sind beispiels weise aus der DE-OS 28 38 601, aber auch aus dem Japanischen Abstract JP 63-230 925 (A) bekannt.The invention relates to the structure for a combustion Motor according to the preamble of claim 1. Such combined internal combustion engines are an example as from DE-OS 28 38 601, but also from Japanese Abstract JP 63-230 925 (A) known.

Die heute im Einsatz befindlichen Kolbenmotoren und Gastur binen sind voll durchkonstruiert, der Höhepunkt des Wirkungs grades ist offensichtlich erreicht.The piston engines and gas in use today legs are fully constructed, the culmination of the impact degree has obviously been reached.

Beim Kolbenmotor liegt es an seinen Kurbelsystem-Ventilen und Wärmeverlusten. Bei den Gasturbinen sind es 50% im hohen Umdrehungsbereich arbeitet und dabei der Verdichtungsdruck unter 10 kp² liegt. Der Schleudermotor kann mit flüssigem und gasförmigen Brennstoff betrieben werden (möglich auch Wasserstoff). Sein Wirkungsgrad wird bei 55% und höher liegen. Dieses geschieht einmal durch drei unterschiedliche vonein ander abhängigen Verdichtungsarten mit Druckluftkühlung, was zu hoher Schubkraft führt. Die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der rotierenden Rückstoßdüsen kann im Bedarfsfall die Schallgeschwindigkeit überschreiten sowie den Schubdruck über 20 kp/cm² steigern. Die ausströmenden Rückstoßgase und die Zwangskühlung wird in der speziellen angebauten kombinierten Niederdruckturbine voll ausgenutzt. Durch die neue Konstruk tionsart der Flexionsringe werden die Schleifwiderstände, bedingt durch Zentrifugalkräfte stark herabgesetzt, wodurch die Laufleistungen der Kolbenmotore übertroffen werden. Der Schleudermotor kann bei allen mittleren und größeren Ver brennungsmotoren und Gasturbinen (außer bei Strahlflugzeuge) eingesetzt werden.With the piston engine, it is due to its crank system valves and heat loss. The gas turbines are 50% high Rotation range works and the compression pressure is less than 10 kp². The centrifugal motor can be used with liquid and gaseous fuel (also possible Hydrogen). Its efficiency will be 55% and higher. This happens once through three different ones other dependent types of compression with compressed air cooling, what leads to high thrust. The flow velocity in the The area of the rotating recoil nozzles can be used if necessary exceed the speed of sound as well as the thrust pressure increase over 20 kp / cm². The outflowing recoil gases and the Forced cooling is combined in the special attached Low pressure turbine fully utilized. With the new construct type of flexion rings are the grinding resistances, greatly reduced due to centrifugal forces, whereby the mileage of the piston engines are exceeded. Of the Centrifugal motor can be used with all medium and large ver internal combustion engines and gas turbines (except for jet aircraft) be used.

Die Erfindung des Schleudermotors ist in seiner Arbeitsweise für kombinierten Verbrennungsmotor mit rotierenden Verdich tungen und Verpuffung als Rückstoßmotor nutzbar. Sie betrifft den Kolbenmotor mit seinen nachhaltigen Kurbelsystem-Ventilen und Wärmeverlusten, sowie das Arbeitssystem der Gasturbine mit seiner 50%igen Aufwendung der Verdichtung, welche nur mit hohen Umdrehungen und niedrigem Arbeitsdruck betrieben wer den kann.The invention of the centrifugal motor is in its way of working for combined internal combustion engine with rotating compression and deflagration can be used as a recoil engine. It affects the piston engine with its sustainable crank system valves and heat loss, as well as the working system of the gas turbine with its 50% compaction expenditure, which only with high revs and low working pressure that can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau für einen kombinierten Verbrennungsmotor anzugeben, womit eine Wirkungsgradverbesserung gegenüber den bekannten Kolben motoren und Gasturbinen erreicht werden soll.The invention has for its object the structure for a combined internal combustion engine, with which an improvement in efficiency over the known pistons engines and gas turbines to be achieved.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is carried out in a generic facility by the characterizing features of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen System sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous embodiments of the invention Systems are listed in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Schleudermotor kann mit flüssigem und gasförmigem Brennstoff betrieben werden. Die Luft wird über einen Luftfilter angesaugt und in der kombinierten Nieder druckturbine (1) außenseitig vorverdichtet. Danach wird sie im Luftkühler (3) gekühlt und erreicht dann den Schleuder motor, wo sie axial nochmals (4) verdichtet wird. In den Ver jüngungskanälen (5) wird die Luft um 90° von der Achse abge leitet und separat zu den einzelnen Kugelklappen (6) oder Brennkammer gedrückt. Beim Übergang zu den einzelnen Kugel klappenmotoren wird die Luft aufgeteilt.The centrifugal motor according to the invention can be operated with liquid and gaseous fuel. The air is drawn in via an air filter and pre-compressed on the outside in the combined low-pressure turbine ( 1 ). Then it is cooled in the air cooler ( 3 ) and then reaches the centrifugal motor, where it is axially compressed again ( 4 ). In the Ver youngest channels ( 5 ) the air is diverted from the axis by 90 ° and pressed separately to the individual ball valves ( 6 ) or combustion chamber. The air is divided at the transition to the individual ball valve motors.

a) Zum Füllen der einzelnen Zellen gelangt der größte Teil in die Kugelklappenmotore.a) The largest is used to fill the individual cells Part in the ball valve motors.
b) Der andere Teil der Druckluft wird zum Kühlen der Motore in einer Hülle (7) außen herumgeführt, was einer Zwangskühlung entspricht.b) The other part of the compressed air is guided around the outside to cool the motors in a casing ( 7 ), which corresponds to a forced cooling.

Im Bereich der Verjüngungskanäle (5) bis hin zum Kugelklap penmotor (6) ist es aus ökonomischen Gründen sowie aus funk tioneller Sicht erforderlich, für den Bereich des Anfahrens den Leerlauf bis hin zur Halblast über eine mechanische Regelung für die Druckluftregulierung aufrechtzuerhalten. Diese befindet sich vor jedem Kugelklappenmotor (6), wo die Luft aufgeteilt wird und sich temperaturabhängig regelt. Kalt gleich geschlossen - die gesamte Druckluft durchläuft den Innen raum des Kugelmotors. Mit steigender Temperatur wird das Ther mostat (20) in Verbindung mit einem Metallhahn durch 1/4- Drehung gesteuert - geöffnet, die Zwangskühlung beginnt und wird je nach Bedarf-Betriebstemperatur-weiter geöff net oder geschlossen. Die schnellen heißen Druckgase verlas sen dann den Explosionsraum über Schlitze und werden in der Schubdüse (9) als Rückstoß in eine Drehbewegung umgesetzt. Durch das Umleiten der Gase in den feststehenden Teil der Gleitbleche (11) wird die Restleistung im Abgasturbo (2) ge nutzt. Die Abgase durchlaufen zum Schluß einen Filter und treten dann ins Freie aus. Jeder Schleudermotor hat mehrere Kugelklappenmotore.In the area of the tapering ducts ( 5 ) up to the ball valve motor ( 6 ), it is necessary for economic reasons and from a functional point of view to maintain the idling up to half-load for the area of the start-up through a mechanical regulation for the compressed air regulation. This is located in front of each ball valve motor ( 6 ), where the air is divided and regulated depending on the temperature. Cold closed immediately - all compressed air passes through the interior of the spherical motor. As the temperature rises, the thermostat ( 20 ) is controlled in conjunction with a metal tap by 1/4 turn - opened, the forced cooling begins and is opened or closed depending on the operating temperature. The fast hot compressed gases then leave the explosion chamber through slots and are converted into a rotary motion in the thrust nozzle ( 9 ) as recoil. By diverting the gases into the fixed part of the sliding plates ( 11 ), the remaining power in the exhaust gas turbo ( 2 ) is used. In the end, the exhaust gases pass through a filter and then exit outdoors. Each centrifugal motor has several ball valve motors.

Der erfindungsgemäße Schleudermotor ist sehr wirtschaftlich, bedingt durch folgende Eigenschaften:The centrifugal motor according to the invention is very economical, due to the following properties:

- Die Verdichtung der Luft wird in drei Etappen durchge führt, was die Arbeitsleistung als Rückstoß steigert,- The compression of the air is carried out in three stages leads what increases work performance as recoil,
- Eine Achsumdrehung im Kugelklappenmotor entspricht drei Füllungen mit drei Verbrennungen und drei Schubleistungen bei drei freilaufenden Klappen,- One axis revolution in the ball valve motor corresponds to three Fillings with three burns and three thrusts with three free-running flaps,
- Durch Mitnutzung der Zwangskühlung,- By using the forced cooling,
- Durch die nicht starr verbundenen einzelnen Aggregate hat er einen sehr variablen, leistungsstarken Drehbereich,- Due to the non-rigidly connected individual units he has a very variable, powerful turning range,
- Durch einfache direkte Einspritzung läßt sich im Leerlauf sowie im Halblastbereich Brennstoff einsparen. Bsw. durch Einsparung an Brennstoff Nichteinspritzung von zwei Kugel klappenmotoren bei vier vorhandenen,- By simple direct injection can be idle and save fuel in the half-load range. For example by Saving fuel Non-injection of two bullets flap motors with four existing
- Jede zweite Einspritzung wird unterbrochen, wodurch es zu einer Überspülung der Kugelklappenmotore kommt und vor handene Wärmeenergie mit aufgenommen und genutzt wird,- Every other injection is interrupted, causing it to an overflow of the ball valve motors occurs and before existing heat energy is absorbed and used,
- Durch die Zwangskühlung der Kugelklappenmotore wird die abgeleitete Wärmeenergie durch Zentrifugalkraft in den Abgasturbo mit genutzt.- Due to the forced cooling of the ball valve motors, the derived thermal energy by centrifugal force in the Exhaust gas turbo also used.

Das Anfahren des Schleudermotors geschieht nach dem Vor glühen durch einen Anlasser. Es wird nur das Kernstück in Bewegung gesetzt. Im Anfahrprozeß wirken schon die Flieh kräfte auf die freilaufenden Klappen und drücken sie nach außen, bedingt nur in einer Richtung-hervorgerufen durch die Rücklaufsicherung. Zum anderen drückt die Frischluft auf die Klappe, welche durch den Verdichter (4) erzeugt wird. Nach und nach entsteht ein immer größeres Luftpolster bis zur Verdich tung und der ersten Zündung. Nach dem Erreichen des selb ständigen Laufes wird der Anlasser abgestellt.The centrifugal motor starts after the glow before by a starter. Only the core is set in motion. In the start-up process, the centrifugal forces already act on the free-running flaps and push them outwards, caused only in one direction - caused by the backflow protection. On the other hand, the fresh air presses on the flap, which is generated by the compressor ( 4 ). Gradually, a larger and larger air cushion is created until compression and the first ignition. The starter is switched off after reaching the self-running run.

Zu jedem Kugelklappenmotor gehören drei oder mehr freilau fenden halbrunde Klappen (8), wobei eine Klappe fest mit der Achse (12) verbunden ist. Dadurch entsteht zwischen den anderen Klappen und der Achse nur ein kleiner Laufunterschied, bedingt durch die zwangsläufige Raumveränderung. Diese Raumverände rung entsteht durch das Zusammenspiel von Zentrifugalkraft des Schleudermotors, der Explosionskraft (Druck nach allen Seiten) sowie der Schwungkraft der Klappen. Die eine Klappe beschleunigt zum Rundlauf, was gegen die Zentrifugalkraft läuft, aber dafür der Ladedruck positiv einwirkt.Each ball valve motor includes three or more free-running semicircular valves ( 8 ), one valve being firmly connected to the axis ( 12 ). As a result, there is only a small run difference between the other flaps and the axle, due to the inevitable change in space. This change in space arises from the interaction of centrifugal force from the centrifugal motor, the explosive force (pressure on all sides) and the momentum of the flaps. One flap accelerates to run, which runs against the centrifugal force, but has a positive effect on the boost pressure.

Die andere Klappe wird gebremst, was zur Verdichtung als Gegendruck gebraucht wird, welcher durch die 3. Klappe nach außen laufend zur weiteren Verdichtung führt.The other flap is braked, resulting in compression Back pressure is needed, which through the 3rd flap continuously leads to further compression on the outside.

Die Einspritzpumpe (10) befindet sich bei jedem Kugelklappen motor auf der oberen Außenseite, bedingt durch die Fliehkräfte und den Explosionsraum. Bei jedem Durchlauf der Klappe wird über Gleitkeil-Feder-Stößel die Einspritzpumpe betätigt. Die zweite Funktion der Rückholfeder dient zur Sicherung der maximalen Umdrehung, weil hier ebenfalls die Zentrifugalkräfte wirken und sie bei Erreichen des Maximums außer Kraft setzen.The injection pump ( 10 ) is located on every ball valve motor on the upper outside, due to the centrifugal forces and the explosion space. Each time the flap is run, the injection pump is actuated by a slide wedge spring tappet. The second function of the return spring is used to secure the maximum rotation because the centrifugal forces also act here and override them when the maximum is reached.

Das Abdichten der freilaufenden halbrunden Klappe (8) wird durch einen Flexionsring (13) verbessert.The sealing of the free-running semicircular flap ( 8 ) is improved by a flexion ring ( 13 ).

Der Flexionsring ist in einer Nute der halbrunden Klappe (8) eingelegt. Er hat eine feste Verbindung über ein Stahlseil, Umlenkrolle (21) zum Gegengewicht (22). Durch diese flexible Funktion werden die vorhandenen Zentrifugalkräfte zwischen Flexionsring und Gegengewicht stark abgebaut. Dadurch wird der Verschleiß von Flexionsring und Innenraum stark herab gesetzt. Somit wird eine Laufzeitverlängerung bewirkt. Dieses System ist in jeder halbrunden Klappe eingebaut und arbeitet separat. Desweiteren ist der Flexionsring auf der nicht be lasteten Seite mit einer Kupferschicht überzogen. Durch die oben beschriebene schwache Abnutzung der Innenseiten der Kugelklappenmotore, wird nur eine minimale Kupferschicht aufgebracht, was wiederum für ein besseres Gleiten sorgt.The flexion ring is inserted in a groove in the semicircular flap ( 8 ). It has a fixed connection via a steel cable, pulley ( 21 ) to the counterweight ( 22 ). This flexible function greatly reduces the existing centrifugal forces between the flexion ring and the counterweight. This greatly reduces wear on the flexion ring and interior. This leads to an extension of the term. This system is built into every semicircular flap and works separately. Furthermore, the flexion ring is covered with a copper layer on the non-loaded side. Due to the weak wear of the inside of the ball valve motors described above, only a minimal copper layer is applied, which in turn ensures better sliding.

BezugszeichenlisteReference list

1 Vorverdichter
2 Abgasturbo
3 Luftkühler
4 Verdichter
5 Verjüngungskanäle
6 Kugelklappenmotor
7 Zwangskühlung
8 Halbrundklappen
9 Schubdüse
10 Einspritzpumpe
11 Gleitbleche
12 Kugelachse
13 Flexionsring
14 Hohlwelle
15 Regelung
16 Antriebswelle
17 Röhrenachse
18 Glühzone
19 Rotierender Gasbrenner mit Schubdüse
20 Thermostatregler
21 Umlenkrolle
22 Gegengewicht
23 Schall-Wärmeschutz
24 Lager 1 pre-compressor
2 exhaust gas turbo
3 air coolers
4 compressors
5 taper channels
6 ball valve motor
7 forced cooling
8 semicircular flaps
9 thruster
10 injection pump
11 sliding plates
12 ball axis
13 flexion ring
14 hollow shaft
15 Regulation
16 drive shaft
17 tube axis
18 annealing zone
19 Rotating gas burner with thruster
20 thermostat controls
21 pulley
22 counterweight
23 Sound insulation
24 bearings

Claims

1. Aufbau für kombinierten Verbrennungsmotor mit Vorverdich tung, Querschnittsverengungen, mit am Ende angebrachtem Kugelklappenmotor mit Schubdüse, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelklappenmotor so geformt bzw. gebaut ist, daß eine zweistufige (1 und 4) Verdichtung stattfindet und erst dann die Verpuffung als Rückstoß in der Schubdüse (9) in Drehbewegung umgesetzt wird.1. Structure for combined internal combustion engine with pre-compression, cross-sectional constriction, with attached ball valve motor with thrust nozzle, characterized in that the ball valve motor is shaped or built so that a two-stage ( 1 and 4 ) compression takes place and only then the deflagration as a recoil is converted into rotary motion in the thrust nozzle ( 9 ).

2. Verbrennungsmotorenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verpuffung in der Schubdüse (9) derart abläuft, daß hierbei die rotierenden Kugelklappenmotore (6) mit freilaufenden, halbrunden Klappen (8) und halbrunden Flexionsringen (13) ausgestattet sind, welche bei Verschleiß durch die Fliehkräfte nach außen rutschen.2. Internal combustion engine assembly according to claim 1, characterized in that the deflagration in the thrust nozzle ( 9 ) takes place such that the rotating ball valve motors ( 6 ) with free-running, semicircular flaps ( 8 ) and semicircular flexion rings ( 13 ), which are equipped with Wear due to centrifugal forces slide outwards.

3. Verbrennungsmotorenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hohlwelle (14) mit ihren Gleitblechen still steht und der Vorverdichteraußenring (4) sich mit seinen Gleitblechen dreht und die Luft verdichtet.3. Internal combustion engine assembly according to claim 1, characterized in that the hollow shaft ( 14 ) stands still with its sliding plates and the pre-compressor outer ring ( 4 ) rotates with its sliding plates and compresses the air.

4. Verbrennungsmotorenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die röhrenartige Mittelachse (17) sich mit ihren Gleitblechen an dem Außenring des Schleudermotors dreht und sich dabei auf der Innenseite (2) die Gase ent spannen, während auf der Außenseite (1) Luft verdichtet wird.4. Internal combustion engine assembly according to claim 1, characterized in that the tube-like central axis ( 17 ) rotates with its sliding plates on the outer ring of the centrifugal motor and thereby tension the gases on the inside ( 2 ), while on the outside ( 1 ) air is compressed.

5. Verbrennungsmotorenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der flüssige Brennstoff durch eine rotierende Glühzone (18) im Kugelklappenmotorraum zur Verbrennung kommt.5. Internal combustion engine assembly according to claim 1, characterized in that the liquid fuel comes through a rotating glow zone ( 18 ) in the ball valve motor chamber for combustion.

6. Verbrennungsmotorenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß im Betrieb auftretende Zentrifugalkräfte über eine Umlenkrolle (21) und bewegliche Gegengewichte (22) fast aufgehoben werden.6. Internal combustion engine structure according to claim 1, characterized in that centrifugal forces occurring during operation are almost eliminated via a deflection roller ( 21 ) and movable counterweights ( 22 ).

7. Verbrennungsmotorenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß bedingt durch den einseitigen Lauf die nicht belastete Seite der Flexionsringe (13) mit einer Kupfer auflage versehen ist.7. Internal combustion engine assembly according to claim 1, characterized in that due to the one-sided running, the unloaded side of the flexion rings ( 13 ) is provided with a copper pad.