NO140281B - Forbrenningsmotor med i rotoren anordnede forbrenningskamre - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en forbrenningsmotor, innbefattende en sylinderformet rotor med innvendige forbrenningskamre for opptakelse av en brennbar blanding, som etter antenning ledes mot stasjonære ledeskovler og av disse videreledes mot samvirkende av rotoren understøttende hjelpeskovler for drift av rotoren.

Det er kjent roterende forbrenningsmotorer, hvor

rotoren drives ved hjelp av reaksjonsturbinskovler som aktiveres av forbrenningsgassene. Turbinskovlene strekker seg aksialt langs rotoren og krever en kompleks konstruksjon og gasstilførselskanal-ene til forbrenningskamrene og til turbinskovlene krever likeledes en meget kompleks konstruksjon.

Hensikten med oppfinnelsen er å forenkle konstruksjonen

av forbrenningsmotorer av den innledningsvis angitte type, og dette oppnås ved å utføre forbrenningsmotoren slik at i forbindelse med forbrenningskamrene stående stasjonære ledeskovler rettes imot en av rotorens endeflater, ved hvilken også løpeskovlene er understøttet, idet forbrenningskamrene er anbragt aksialt i rotor-

en med utstrømningsåpninger liggende i endeflaten overfor de stasjonære ledeskovler.

I tillegg til den enkle utførelse oppnår man også den fordel at det tilveiebringes en forbrenningsmotor som er særlig godt egnet for brenning av metallpulver.

En enkel avbalansering av de på rotoren virkende

krefter i aksialretningen kan man oppnå dersom forbrenningsmotoren utføres med to sett stasjonære ledeskovler og løpeskovler an-

bragt ved hver sin ende av rotoren, med forbrenningskamrene oppdelt i to sett alternerende langs rotorens periferi, idet ut-utstrømningsåpningene fra de to sett forbrenningskamre er rettet imot hvert sitt sett stasjonære ledeskovler.

En enkel gasstilførsel til forbrenningskamrene kan man oppnå dersom rotoren forsynes med boringer som strekker seg radielt ut fra forbrenningskamrene til rotorens periferi.

En effektøkning kan man oppnå dersom man forsyner rotoren med ventilplater som strekker seg radielt forskyvbart gjennom forbrenningskamrene, idet ventilplatestillingen styres av kamorganer på en slik måte at platene antar lukkestillingen under antenningen av forbrenningsgassene og deretter åpnes og gir adgang for de utstrømmende gasser til de stasjonære ledeskovler.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor: fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom en motor ifølge oppfinnelsen,

fig, 2 viser et tverrsnitt etter linjen 2-2 i fig. 1,

fig. 3 viser et diagram over arbeidssyklusen til motoren,

fig. 4a viser et snitt etter linjen 4a-4a i fig. 1, fig. 4b viser et snitt etter linjen 4b-4b i fig. 1, fig. 5a viser et snitt, etter linjen 5a-5a i fig. 1, fig. 5b viser et snitt etter linjen 5b-5b i fig. 1,

fig. 6 viser en statorflate etter linjen 6-6 i fig. 1, sett i retning av pilen,

fig. 7 viser en rotorflate etter linjen 7-7 i fig. 1, sett i retning av pilene,

fig. 8 viser et snitt etter linjen 8-8 i fig. 1, og fig. 9 viser et eksplosjonsriss av motoren.

Rotasjonsmotoren har en sylindrisk rotor 10 som ved hjelp av tapper 11 er dreibart opplagret i lageret 12 på en fundajnentplate 24. Lagerne 12 har smøreboringer 13a som står i forbindelse med aksiale boringer 13b gjennom tappene 11 og inn i selve rotoren 10, hvor boringene 13b står i forbindelse med boringer 14 i rotoren.

Rotoren 10 har flere i aksialretningen langstrakte kamre 15a og 15b. Disse er anordnet med innbyrdes like vinkelavstander, i dette tilfellet 45°, og har samme radielle avstand fra rotoraksen. Hvert kammer har en lukket ende 16 og en utløpsende med utløpspassasje 17. Annenhvert kammer har utløpsåpning gjennom den ene rotorendeveggen, slik at i dette tilfellet kamrene 15a har utløpsåpning mot venstre, mens kamrene 15b har utløpsåpning mot høyre i fig. 1.

Ved hver rotorende er det anordnet en stator 20a og 20b som er montert på platen 24. Rotortappene 11 går gjennom stator-ne 20a og 20b ved hjelp av de antydede lagre 21. Hver stator 20a, 20b har flere radielle statorvinger eller -skovler 22a og 22b. Utenfor skovlene 22a, 22b har hver stator eksoskanaler 23a, 2 3b som går gjennom hver stator. Disse eksoskanalene er fordelt over en sirkel med sentrum i rotoraksen.

Hvert forbrennings- eller eksplosjonskammer 15a, 15b tilføres en brennstoffblanding gjennom en radielt forløpende boring 18. Antall boringer 18 tilsvarer antall kamre, og boringene 18 munner i hvert kammer 15 hovedsakelig midt på kammerlengden. Når rotoren 10 roterer i den retningen som er antydet med pilen

i fig, 2, vil de enkelte boringer 18 få forbindelse med en til-førsels ledning 25 som er montert i en bærering 26. Bæreringen 26 omgir rotoren 10 og er opplagret på platen 24. Tetningsringen 27 sørger for tetning mellom ringen 26 og rotoren 10.

Mellom boringen 18 og utstrømningspassasjen 17, og for-trinnsvis nærmere utstrømningspassasjen 17, har hvert kammer 15a, 15b en ventil 30a, 30b. Hver ventil 30a, 30b består av en plate som er glidbart anordnet i en sliss 31a, 31b i rotoren 10. Platen har en bredde som er litt større enn diameteren til det tilhør-ende kammer 15a, 15b og har en halvsirkulær indre ende 32 som passer tettende inn i et halvsirkulært spor 33 i kammeret. Ytterenden til hver plate 30a, 30b har fremspring 34 som samvirker med en fjær 36, anordnet i et fjærrom 37a, 37b. På ytterenden til hver plate 30a, 30b er det videre dreibart montert en rulle 35a, 35b.

Ventilene holdes normalt fjærbelastet til åpen stilling og beveges til lukket stilling ved hjelp av en kamring 40a, 40b som er montert på platen 24. Over størstedelen av sin omkrets har hver kamring 40a, 40b en ubrudt sirkulær innvendig flate 41a, 41b med en bestemt radiell avstand fra rotorens periferi. På et sted litt foran tilførselsledningen 25 har hver kamring en inn-overragende kam 42a, 42b med en sentral sirkulær kantflate 43a, 43b som ligger an mot rotoren 10, og skrå påløps- og avløpsflater 44af 44b, Når rotoren 10 roterer som vist med pilene i fig. 4b og 5b r og når en ventil 30 nærmer seg et aksialplan gjennom til-førselsledningen 25, vil rullen 35 få samvirke med en skrå på-løpskantflate 44 og beveges innover, hvorved ventilplaten for-skyves radielt innover. Ventilen er helt lukket når rullen 35 får samvirke med den sirkulære kantflate 43, like etter at rullen 35 har passert aksialplanet gjennom tilførselsledningen 25. Litt senere får hver rulle 25 samvirke med avløpskantflaten 44 og derved åpnes ventilen igjen under påvirkning av fjæren 36.

Nær den lukkede indre ende 16 har hvert kammer 15a, 15b en tenningsanordning, i dette tilfellet i form av en tennplugg 45a, 45b. Tennpluggen er skrudd inn i boringer 38a, 38b. Når hver tennplugg 45a, 45b når et punkt litt forbi aksialplanet gjennom tilførselsrøret 25 vil tennpluggen få samvirke med elek-triske kontakter 46a, 46b på innerflaten til en kontaktring 47a, 47b som omgir rotoren 10 og er montert på platen 24. Hver kontakt 46a, 46b er ved 48a, 48b forbundet med en elektrisk ledning 49a, 49b som fører til en tenningsprogrameringsenhet. Hver tennplugg innkoples kort etter at den forbrennbare blanding er innført i kammeret 15, og etter at ventilen 30 er lukket.

Rotorens to ender er forsynt med radielle rotorvinger eller -skovler 50a, 50b hvis radielt sett indre ender står i forbindelse med de radielt sett ytre ender av de tidligere nevnte statorskovler 22a, 22b, De radielt sett ytre ender av skovlene 50af 50b på rotoren ligger overfor de tidligere nevnte eksoskanaler 23a, 23b.

Motorens virkemåte skal beskrives nærmere under spesiell henvisning til fig. 3 som viser arbeidssyklusen skjematisk. Rotoren roterer mot urviseren, som vist i fig. 2,3 og 4a-5b. Når hver boring 18 beveger seg til forbindelse med tilførselsledningen 25 vil en forbrennbar blanding innsprøytes i det tilhørende forbrenn-ingskammer 15. Forbrenningsblandingen kan f.eks. være luft blandet med metallstøv. Umiddelbart deretter vil den tilhørende ventil 30 lukkes, slik at den forbrennbare blanding stenges inne i kammeret 15. Deretter vil tennpluggen 45 få kontakt ved 46 og til-føre strøm, hvorved blandingen tennes. Da volumet er konstant i

forbrenningskammeret, vil det bygge seg opp et trykk i forbrenningskammeret, d.v.s. en potensiell energi. På et sted litt mer enn 45° fra innsprøytningsstedet vil ventilen åpnes under påvirkning av fjæren 36, idet rullen 35 forlater kamavsnittet 42. Den potensielle energi i den forbrennbare blanding omdannes da til kinetisk energi, og forbrenningsproduktene vil med høy hastighet strømme ut gjennom utløpspassasjen 17 og slå an mot skovlene på den tilhørende statorvegg. Skovlene 22 avbøyer forbrenningsproduktene mot skovlene 50 på rotoren, og resultatet er at rotoren

drives med en relativt høy hastighet på grunn'av de virkende reaksjonskrefter. Forbrenningsproduktene går så ut gjennom eksoskanailene 23.

Som allerede nevnt tennes kamrene 15a, 15b alternativt, slik at man dermed oppnår en utbalansering av de aksiale krefter som virker på rotoren. En tenning av et kammer 15a, som er rettet mot venstre' ende av rotoren på tegningen, følges av en tenning ' av et kammer 15b som er rettet mot høyre ende av rotoren, og etter denne tenning følges en Venning av et kammer 15a som er rettet mot venstre, b.s.v. Tenningsprogrammet kan innstilles'slik

at bare vekslende kamre 15a fulgt av vekslende kamre 15b tennes under motorens akselerasjon til den normale arbeidshastighet,

mens under nedkjøringen av rotoren tenningen til vekslende kamre 15a og 15b kan "kuttes" slik at man reduserer antall aktive' kamre med en halvpart. Deretter kan man foreta en ytterligere 50% utsjaltning av antall aktive kamre, slik at antall aktive kamre til slutt er redusert til et. Deretter kan rotoren 10

bringes til en jevn stopp ved å kutte ut brennstofftilførselen og tenningen i det siste kammer.

De ringene som omgir rotoren er stasjonære, og det er derfor rotoren som selv utgjør fordelings- eller styremekanismen. Dette gjelder både for tilførselen av forbrenningsblandingen, lukkingen av ventilen, tenningen og åpningen av ventilen. For start av motoren kan det benyttés i og for seg kjente midler,

f.eks. selvstartere som kjent fra andre motortyper.

Skovlene 50a> 50b i rotoren programmeres slik at de

flukter med statorskovlene 22a, 22b for å lette utstrømmingen gjennom eksoskanalene 23a, 23b i statorene 20a, 20b under rotor-

ens 10 rotasjon. Dette kan oppnås ved hjelp av i og for seg kjente ' midler.

Claims (4)

1. Forbrenningsmotor, innbefattende en sylinderformet rotor (10) med innvendige forbrenningskamre (15) for opptakelse av en brennbar blanding, som etter antenning ledes mot stasjonære ledeskovler (22) og av disse videreledes mot samvirkende, av rotoren understøttede løneskovler (50) for drift av rotoren, karakterisert ved at i forbindelse med forbrenningskamrene (15) stående stasjonære ledeskovler (22) er rettet imot en av rotorens (10) endeflater, ved hvilken også løpe-skovlene (50) er understøttet, idet forbrenningskamrene (15) er anbrakt aksialt i rotoren med utstrømningsåpninger (17) beligg-ende i endeflaten over-for de stasjonære ledeskovler.

2. Forbrenningsmotor ifølge krav 1, karakterisert ved at den har to sett stasjonære ledeskovler ? (22A, 22B) og løneskovler (50A, 50B), anbrakt ved hver sin ende av rotoren (10), og at forbrenningskamrene (15) er oppdelt i to sett (15A, 15B) alternerende langs rotorens periferi, idet ut-strømningsåpningene (17) fra de to sett forbrenningskamre er rettet imot hvert sitt sett stasjonære ledeskovler.

3. Forbrenningsmotor ifølge krav 1, karakterisert ved at rotoren (10) har boringer (18) som strekker seg radielt ut fra forbrenningskamrene (15) til rotorens periferi .

4. Forbrenningsmotor ifølge krav 1, karakterisert ved at rotoren (10) har ventilplater (30) som strekker seg radialt forskyvbart gjennom forbrenningskamrene (15), og hvis stilling styres av kamorganer (40) på en slik måte at platene antar lukkestillingen under antenningen av forbrenningsgassene og deretter åpnes og gir adgang for de utstrømmende gasser til de stasjonære ledeskovler (22).