DE2720910A1

DE2720910A1 - Fluegelradturbomaschine ii

Info

Publication number: DE2720910A1
Application number: DE19772720910
Authority: DE
Inventors: Gustav Beyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-10
Filing date: 1977-05-10
Publication date: 1978-11-23

Description

Gustav Beyer Ac henk amp ff Postf. 1001 4C Bielefeld 1

Beschreibung zu Flügelradturbomaschine II

Es handelt sich bei der Flügelradturbomaschine II um eine Verbrennungskraftmaschine, welche eine Synthese aus herkömmlichen Hubkolbenmotoren, Rotationskolbenmaschinen und Turbomaschinen ist, bei der die üblichen vier Arbeitstakte Ansaugen/Laden, Verdichten, Zünden/Arbeiten und Auspuffen, in einzelnen, metamorphen Kammern begrenzt, auf einer Kreisbahn gleichzeitig abgewickelt werden und dabei auf die periodischen Arbeitsvorgänge (mit Leertakten zwischen den Arbeitstakten) zugunsten eines quasiturbinenartigen Betriebes bei extrem vollständiger und sparsamer Treibstoffausnutzung (umsetzung von Gasdetonation in Expansion und Druck zur Rotation durch Druckeinwirkung auf die Kam merwandungen), bei kleinen Hubräumen und hoher Leistung, verzichtet wird.

Die Flügelradturboniaschine II besteht im Wesentlichen aus dem Maschinengehäu3o"2" und dem Läufer (Flügelradkörper"3" mit Flügelschiebem"4") und ist somit auf die beiden motorwichtigsten Komponente reduziert. Die Flügelradturbomaschine II soll ein sehr kleines, gedrungenes, leichtes, laufruhiges, einfaches, rohstoffsparendes, umweltfreundliches und energiesparendes Baukasten-Triebwerk für alle Land-Luft- und Wasserfahrzeuge, stationäre Anlagen und sonstiger motorgetriebenen Geräte und Vorrichtungen sein und dabei in seiner praktischen Anwendung und in der weiteren Forschung neue Erkenntnisse in der Anwendung fortschrittlichen Denkens und neuer Methoden im Motorenbau und anderen Berührungsgebieten (Werkstofftechnik, Primärenergieumaetzung, Triebwerksgewicht-Leistungs-Verhältnis, sonstige Bereiche) liefern. Die Flügelradturbomaschine kann mit allen Treibstoffen und mit einem einfachen Permanentzündsystem über nur eine Zündstelle ohne bewegliche Teile im System bei beliebiger Brennkammerzahl des mit Flügolschiebern"4" bestückten Läufers (Flügelradkörper"3") arbeiten.

In der Flügelradturbomaschine II, in der es ähnlich der Gasturbine nur zentrische Bewegungen bei gleichförmigem Ablauf gibt, werden Höchstdruckgasexpansionskräfte (Gasdetonation hochkomprimierter Brenngasgemische), kumulative Kettenzündung und Kräfteaddition, Hebelkräfte, Zentrifugalkräfte und Corioliskräfte(an den Flügel8chiebern"4" gegen den Gasdruok) in ausgewogener Weise zu einem robusten, langlebigen, verschleißarmen und billigen Allbereichs-Hochleistungstriebwerk für alle Drehzahl- und Lastbereiche komponiert, welches auch nachträglich in alte bzw- bestehende Anlagen/Systeme eingebaut werden kann.

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zu Beschreibung FlügelradtuiLomaschiiij II

Eine weitere wichtige Einsetzung soll die Flügelradturbomaschine II als von außen mit strömendem, gespannten Medium (gasförmig, flüssig) betriebene Quasiturbine finden, wobei die Einlaß- und die Auelaßöffnungen unmittelbar vor und hinter dem Verdiohtungszenit"21^M sind und der Läufer (Flügelradkörper"3") nur zwei Flügelschieber"4", welohe sich auf einer Linie gegenüber stehen, haben. Auf diese Weise kann der Druck und die Strömungsbewegung direkt in Rotation ohne Umwege umgesetzt werden. In der vorbeschriebenen Bauart und Schaltung soll die Flügelradturbomaschine II, neben der Einsetzung als Innenverbrennungsmaschine mit Kettenzündung bei vorbeikreisenden Detonations-Expansionskammem, in Kraftwerken, Schiffen und Flugzeugen Anwendung finden, wobei die bewährte Hochdruck-Mitteldruck-Niederdruckschaltung modifiziert beibehalten werden kann. Die Umrüstung bestehender Anlagen von herkömmlichen Turbinen auf Flügelradturbomaschinen II ist möglich. Es bleibt im Einzelfall zu berechnen, ob der Einsatz der Flügelradturbomaschine als Innenverbrennungemaschine oder als Quasiturbine wirtschaftlicher und sinnvoller ist.

Der Stand der Technik bietet uns bereits, neben den Dampfmaschinen, eine Fülle von bewährten und weniger bekannten Verbrennungskraftmaschinen. Die wichtigsten sind heute sicher die Hubkolbenmaschinen (Ottomotoren la Zweitakt- und Viertaktsystem/ Dieselmotoren), die Rotationskolbenmaschinen (bekanntesterj Wankelmotor) und die Turbomaschinen (Gasturbine, Dampfturbine, sonstige).

Alle Verbrennungskraftmaschinen sind Wärmekraftmaschinen, in denen durch schnelle Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches Wärme in einem Arbeitszylinder oder in einer angeschlossenen Brennkammer erzeugt worden ist, die über die Kolbenbewegung einer Kolbenmaschine oder über die Rotation des Turbinenläufers einer Gasturbine in mechanische Energie umgewandelt wird. Mit der Anwendung des Prinzips der inneren Verbrennung verringert sich der Wärmeverlust. Höhere Temperaturen bedingen bessere Wirkungsgrade. Die gebräuchlichsten Verbrennungskraftmaschinen kann aan einteilen in Maschinen, bei denen das Kraftstoff-Luft-Gemisch periodisch erfolgt und in Gasturbinen (hierzu auch Dampfturbinen) mit kontinuierlichem Arbeitsverlauf.

Vorgenanntes trifft grundsätzlich auch bei der Flügelradturbomaschine II zu.

Herkömmliche Hubkolbenmaschinen müssen mit entsprechenden Vorrichtungen die Auf- und Abbewegung der Kolben in Rotation umwandeln. Es werden

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zu Beschreibung Flügelradiurbomascht ie II

entsprechend viele bewegliche und unbewegliche Teile gebraucht bei hohem Rohstoffbedarf für den Motorblock und die übrigen Teile, Zudem ist der Platzbedarf und das Gewicht der Maschine auch heute noch ein verbesserungswürdiger Faktor. Die intervallartigen Arbeitsgänge, mit Leerhüben zwischen den Arbeitshüben bei geringer Auslastung des Gesamthubraumes pro Umdrehung, und die Bauweise bedingen einen unruhigen Lauf, der nur mit aufwendiger Lagerung und entsprechenden Schwungmassen/Gegenmassen, oder zus. Ausgleichswellen, auf vernünftige Werte kompensiert werden kann. Auf diesem Gebiet sind bereits gute, aber auch teure und teilweise komplizierte Lösungen vorhanden und im lfd. Gebrauch. Die Ladung und Entsorgung der Hubkolbenmaschinen erfordert Ventile mit entsprechender aufwendiger Steuerung. Es sind auch hier Verkleinerungen und Vereinfachungen gemacht worden, welche die Notwendigkeit der Ventile aber nicht aufgehoben haben. Besonders brauchbar und zuverlässig haben sich obenliegende Nockenwellen, einwirkend auf die federbelasteten Ventile, gezeigt.

Die Zündung von Hubkolbenmaschinen hat viele bewegte Verschleißteile und zahlreiche zus. feste Teile und ist durch den zylinderanzahlbedingten Umfang recht verzweigt und kompliziert. Diese Zündanlage ist zuweilen anfällig und sehr verschleißintensiv, insgesamt vergleichweise teuer in Herstellung, Installation und Wartung.

Im Großen und Ganzen haben die Hubkolbenmotoren ihre Entwicklungsgrenzen, von vereinzelten Detailverbesserungen abgesehen, erreicht und sich zu einer universell einsetzbaren und recht zuverlässigen Verbrennungskraftmaschine ausgewachsen.

Die Rotationskolbenmaschinen sind grundsätzlich entwicklungsfähig und können noch zu ungeahnter Evolutionshöhe gelangen und vielleicht eines Tages die Hubkolbenmaschine ganz ersetzen bzw. gleichberechtigt neben ihr in Effektivität und Häufigkeit existieren.

Der bekannteste Vertreter ist der Wankelmotor mit der über ein Ritzel abrollenden, eine Rollkurve beschreibende, Dreiecksscheibe auf einer Exzenterwelle zeigt gegenüber den Hubkolbenmaschinen mit Kurbeltrieb erhebliche Verbesserungen, besonders in Platzbedarf, Gewicht und Rohstoffbedarf zur Herstellung des Gehäuses und der Läuferteile. Weniger zufriedenstellend sind die Verschleißraten, die Umweltbelastung und der Energieverbrauch. Einen großen Fortschritt hat der Wankelmotor für die Entwicklung neuer Dichtungen gebracht. Der Wankel wird ventilgesteuert und benötigt eine herkömmliche Zündanlage bei periodischer Verbrennung.

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zu Beschreibung Flügelrad *,u ^bcmitschine II

Die übrigen Rotationskolbenmaschinen können zumindest keine besseren Ergebnisse erzielen und sind weniger bekannt und eingesetzt, als der Wankelmotor. Dennoch sind die potentiellen Vorteile einer ausgereiften und universellen Rotationskolbenmaschine unbestritten und der Stand der Technik hier in einem vielversprechendem Stadium.

Zu benennen ist noch die Schlitzsteuerung der ventillosen Zweitakt-Ottomotoren, deren Schmierung mittels dem Kraftstoff beigemischten Oel's erfolgt. Die Abgase werden vom Kolben nicht vollständig ausgeschoben und müssen ausgespühlt werden, wofür das einströmende Frischgasgemisch eingesetzt wird. Der Zweitakter ist eine einfache, zuverlässige und sehr langlebige und robuste Hubkolbenmaschine mit entsprechenden Vorrichtungen zur Erzwingung einer Drehbewegung.

Abgaswerte, Umweltbelastungen aber auch die anderen Punkte, wie Rohstoffbedarf, Gewicht und Energieausnutzung lassen die Einsatzmöglichkeiten dieser ansonsten ausgereiften Maschine ständig zurückgehen. Diese Haschine wird sicher keine Zukunft mehr haben können, wenn der Umwelt und der Rohstoff-Energie-Situation Rechnung getragen werden soll.

Die Turbine, als Verbrennungskraftmaschine, besticht durch ihren Aufbau und den völligen Rundlauf bei sehr hohen Drehzahlen und erheblicher Kräftekonzentration. Die wesentlichen Bauteile wären das Gehäuse mit den Leitschaufeln und das Laufrad oder sogar nur das Laufrad und eine freie Düsenanordnung.

Die z.Zt. höchste Vollendung hat die Turbine sicher als Luftstrahltriebwerk im Flugzeugbau gefunden.

Weiterhin findet die Gasturbine und die Dampfturbine seit langem Anwendung als Triebwerk in Schiffen, Kraftwerken und speziellen Fahrzeugen. Der Stand der Technik ist hier sehr weit fortgeschritten und wird sicher bald die Grenzen erreicht haben. Kostengründe, Energieauswertung, Platzbedarf und Gewicht sowie Herstellungskapazitätsgrenzen setzen der Gasturbine als Antrieb auf breitester Basis Grenzen. Auch die z.Zt. in der Entwicklung befindliche Gasturbine mit Dieselkraft stoffverbrennung wird natürliche und baubedingte Grenzen hinnehmen müssen.

Für die speziellen Bereiche ihrer heutigen Einsetzung ist die Gasturbine als Triebwerk brauchbar und ausgereift, wird aber im kommenden technologischen Umdenkprozess erhebliche Einsatzbeschränkungen und Auflagen erfahren müssen.

Der entscheidende und den Hubkolbenmaschinen und Rotationskolbenmaschinen überlegene Faktor ist bei den Turbinen der kontinuierliche Verbrennungebetrieb ohne zusätzliche Steuervorrichtungen und Zündanlagen.

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zu Beschreibung Flügelrad turboiLUJcKine II

Die Gasturbine nutzt nicht die wuchtigen Stöße von zylindergebundenen Gasdetonationen aus, sondern setzt die Durchströmenergie dea Abgases eines in einer vorgeschalteten Brennkammer abgebrannten Gasgemisches aus. Durch gezielte Umlenkung dieses Stromes in Leitschaufeln auf wieder umlenkende Laufradschaufeln wird eine intervallfreie Rotation erreicht. Zur Erzielung großer Leistungen ist ein gewaltiger Energiebedarf zu decken und eine relativ geringe Primärenergieausnutzung zu beklagen. Bei Kraftwerken liegt z.B. die kesselgebundene Betreibung der Dampfturbinen mittels Verbrennung von hochwertigen Brennstoffen nur zw- 305ε und 40$ im Mittel.

Die Werte liegen bei Luftstrahltriebwerken teilweise noch ungünstiger und laden zudem erhebliche Entsorgungsprodukte in der Luft und auf der Erdoberfläche ab.

Hier werden die bereits vorerwähnten Auflagen und Einschränkungen kraftschlüssig werden müssen, nachdem gleichwertige und in den Mängelbereichen geheilte Alternativen greifbar sind.

Die Vorteile aller vorbeschriebenen Maschinen, auf kleinstem Baum bei geringem Rohstoff- und Energiebedarf, stecken in der Flügelradturbomaschine II.

Sie läuft vergleichbar der Gasturbine in allen Drehzahlbereichen. Sie setzt die sehr großen kinetischen Energien der zylindergebundenen Gasdetonation in Rotation auf direktem Wege um. Sie benötigt, ähnlich dem Wankelmotor, keine Kurbelwelle und kein Gestänge. Die Flügelradturbomaschine II vereinigt in sich die Vorteile und Erfahrungen aller bewährten Verbrennungskraftmaschinen und schafft für die Familie der Rotationskolbenmaschinen uneingeschränkte Einsatzmöglichkeiten bei zumindest gleichwertiger Existenz neben den Turbomaschinen und den modernen Hubkolbenmaschinen.

Die Flügelrad turbomaschine besteht aus dem Maschinengehäuse"2" und dem Läufer (Flügelradkörper"}" mit Flügelschiebern"4")mit zellenbildenden Schiebern ähnlich der altbekannten Flügelzellenpumpe. Dieser Läufer liegt, leicht exzentrisch und dreht sich gleichförmig um seinen Schwerpunkt, vergleichbar mit dem Läufer der Turbine.

Radial stehende Flügelschieber"4"» von kugelgelagerten und mitdrehenden zentrisch gelagerten Steuerringen über Steuerbolzen gesteuert, bilden metamorphe dichtschließende Kammern unr ermöglichen den Betrieb durch einerseits Innenverbrennung und andererseits Zuführung der Energie von Außen gleich den Turbinen. Es ist bekannt, daß ein Hubkolbenmotor eben-

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zu Beschreibung Flügelrad ti'rbomesei¹ ie II

falls gleichermaßen als Innenverbrennungs- und Zufiihrungsmaschine betrieben werden kann (z.B. Dampfmotor).

Die Flügelradturbomaschine kann ihre Leistungsfähigkeit als Innenverbrennungsmaschine am besten entfalten und mit zus. Aufladung und Vorwärmung der Verbrennungsluft auf kleinstem Raum die selben Leistungen freisetzen, wie sie sonst nur von großen Vielzylinder-Hubkolbenmaschinen gegeben werden können. Die Flügelradturbomaschine II verfügt, unabhängig von der Anzahl der Brennkammern/Verbrennungsräume nur über eine Zündkerze und das Zündsystem besteht nur aus einem Hochspannungstransformator, der aus der Drehstromlichtmaschine den notwendigen Zündstrom abnimmt und transformiert. Beim Start des Motors wird der Zündstrom, von einem einfachen Unterbrecher zerhackt, aus der Batterie bezogen. Nachdem der Motor angesprungen ist und der Anlasser ausgeschaltet hat, wird der vorgenannte Zündstromkreis vom Regler oder Zündschloß ausgeschaltet und die Drehstroalichtmaechine liefert den Zündstrom über den Trafo direkt. Einen Kondensator benötigt die Zündanlage nach wie vor. Grundsätzlich kann die vorbeschriebene Zündanlage der Flügelradturbomaschine auch mit einer Gleichstromlichtmaschine versorgt werden, wobei aber der Unterbrecher auch nach dem Anspringen des Verbrennungsmotors eingeschaltet bleiben muß.

Die Hohl achse"1" der Flügelradturbomaschine II ragt beidseitig aus dem

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Maschinengehäuse und trägt die Keilriemenscheibe"^" für den Antrieb der Lichtmaschine, diverser Pumpen (Oelumlauf, Wasserumlauf - Kühlung beider) und den Zahnkranz für den Anlasserkraftschluß"19a". Weiterhin sitzt auf der Hohlachse der Turbolader, der die vorgewärmte Luft (bei eben erst angeworfenem Verbrennungsmotor ist der Motor noch kalt und die Luft nicht aufgewärmt) mit erheblichem Druck über einen kurzen Stutzen und einen Luftfilter, der gleichzeitig als diohtschließender Druckpuffer wirkt, durch einen modifizierten (besonders stark ausgeprägtes Unterdruckteil) Vergaser mit Einspritzpumpe nach Stand der Technik (z.B. Solexvergaser) in den Verbrennungsmotor selbst drückt, dabei spült und mit frischem Gasgemisch lädt. Vor dem Turbolader steht der Wasserkühler-Oelkühler-Satz und davor ein leistungsstarker Turboventilator mit radialen Blättern, der die notwendigen Kühlluftmengen durch die Kühlerrippen jagt. Ein Teil dieser hinter den Kühlern nun erwärmten Luft wird vom Ansaugstutzen/der zentralen Ansaugöffnung des Turboladers eingefangen und vom Turbolader angenommen und durch den Vergaser gedrückt. Vorher wurde noch der Luftfilter durchlaufen. Im Vergaser kann die thermische Aufladung der Ladeluft den Kraftstofftröpfchen-Luft-Nebel sofort vollständig verdampfen, den durch die Strahlungshitze des Auspuffs ausgelösten Teilverdampfungs-

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zu Beschreibung Flügelrad turbomaschine Il

prozeE vollendend. Der Motor erhält ein vorverdichtetes und gut aufbereitetes Gasgemisch und kann auf dem Weg zur Zündstelle die Vergasung durch die Motorblockhitze und die Verdichtung auf Idealwerte bringen und bis zur Zündung halten. Dies ist zum großen Teil bereits Stand der Technik - in dieser speziellen Bauweise, Funktionsweise und Zusammenschaltung aber neu. Die Flügelradturbomaschine ist herkömmlichen Motoren in allen Bereichen überlegen und erzielt eine ideale Primärenergieumsetzung.

Wärend der Läufer (Flügelradkörper"3") rundum läuft, führt er Kammer auf Kammer (von den Flügelschiebern"4" gebildet und mit Dichtungsleisten"9" gehalten) an dem Ladestutzen der Treibmitteleingabe"15" vorbei und nimmt das aufgewärmte, vorverdichtete Gasgemisch (z.B. Benzindampf-Luft) mit. Br führt es weiter mit und komprimiert es noch um ein vielfaches höher. Im Verdichtungszenit erreicht das Gasgemisch die höchste Verdichtung und ist nun ideal für die Zündung modifiziert. Ähnliches kennt man von großvolumigen und empfindlichen Hochleistungsmotoren besonders aus dem Renneport, um immer die gleiche Drehrichtung zu haben, wird die Zündung unmittelbar ^n Drehrichtung)hinter dem Verdichtungszenit ausgelöst. Das hochgespannte, vorgewärmte Gasgemisch detoniert schlagartig und setzt sehr hohe Druckspannung frei. Die kraftvolle Kräfteexplosion treibt den Läufer weiter und zieht gleich die nächste geladene Kammer an die Zündstelle heran. Die nächste Zündung erfolgt und verläuft unmittelbar hinter der ersten - nur von der Zeit getrennt, die vergeht, bis die Wandungen des trennenden Flügelscheibers"4" durchgelaufen sind. Dies geht immer und immer so weiter. Durch diese Kettenzündung wird im Verlauf einer Umdrehung des Läufers der gesamte Hubraum einmal durchgezündet, ausgepufft, geladen und verdichtet. Der absolute Rundlauf und die Kettenzündung, bei vollständiger Verbrennung, hoher Verdichtung und Vermeidung von Leertakten, läßt die Flügelradturbomaschine II mit der Ruhe und Leistungsfähigkeit einer großen Gasturbine laufen und die Treibstoffsparsamkeit eines modernen kleinvolumigen Hubkolbenmotors haben.

Die Kühlung des Motors erfolgt einmal mittels einer Wasserumlaufkühlung durch das Maschinengehäuse im Ringraum"20" und zum anderen maschinenintern durch den erzwungenen Umlauf des Schmieroels. Das Schmieroel wird in möglichst zwei 0elkammern"7" gespeichert und dort auch abgesaugt und zugepumpt. Der Motor selbst ist duroh Schmiermitteldurchgänge"5" beidseitig und kommunizierend mit den 0elkammern"7" verbunden und schmiert sich durch die Bewegung der Flügelschieber"4" in den Flügelkammern"6" selbst an allen Stellen. Er atmet das Schmiermittel schnell und kühlungsaktiv ein und aus und sorgt für intensive Schmierung.

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zu Beschreibung Flügelradturtomaschlne II

Die vom Wasser und OeI mittels pumpenerzwungenen Umlaufes abgeführte Betriebswärme wird in den mit dem Maschinengehäuse auf gleicher Ebene befindlichen Kühlern an die durchströmende Kühlluft abgegeben. Diese geht in die Atmosphäre ab und wird zu einem Teil vom Turbolader als vorgewärmte Betriebsluft angesaugt und eingepreßt.

Durch die Hohlachse"1" der Flügelradturbomaschine kann eine Hauptbetriebsachse gesteckt werden, damit mehrere Maschinen gleicher Bauart zusammenwirken können. Dabei bewahrt jede Maschine ihre selbständige Arbeit. So können erhebliche Kräfte auf kleinem Raum gleioh oder nachträglich addiert werden und gute Großleistungstriebwerke billigst und schnell erstellt werden.

Werden die Turbolader und die Turboventilatoren, sowie die Volumina der Brennkammern entsprechend modifiziert, so können aus mehreren Flügelradturbomaschinen II mit z.B. Wasserstoffbetrieb kleine, schlanke, leichte und ausfallsichere Flugzeugtriebwerke als Propeller- Turboprop.- und Turboausführung gebaut werden. Selbst wenn eine der Maschinen ausfällt läuft das Gesamttriebwerk mit verminderter Leistung weiter und abhaltet lediglich die Brennstoffzufuhr an den defekten Triebwerksbereich aus. Insgesamt aber ist die Flügelradturbomaschine II gerade für den PKW- und LKW-Sektor sowie für alle stationären Anlagen, Kraftwerke, motorgetriebene Gebrauchageräte gedacht.

Das geringe Gewicht, die gute Energieausnutzung, der geringe Platzbedarf, die hohe Leistung im Verhältnis zu Größe und Gewicht, der einfache und robuste Aufbau usw. schaffen ein reichhaltiges Einsatzgebiet und bescheren dem Anwender ein sehr billiges Baukastentriebwerk (vorausgesetzt ist die Serienproduktion in einigen festen Grundklassen, welche ggf. zu individuellen Kraftpaketen zusammenkomponiert werden können). Das Verhältnis Gewicht - Leistung wird den aulwendigen und teuren Formel-I Motoren weitgehend gleichgesetzt.

Die Dichtungen"¹?" sind so gestaltet und gesetzt, daß der Motor nicht verschmutzt oder schnell verschleißt. Durch ausgewogenes Zusammenspiel mechanischer Führung der Schieber, gute Anpreßdichtung der Dichtabstreifleisten, der Zentrifugalkraft, der Corioliskräfte und der variierenden Hebelkraft in den Schiebern gegen den Gasdruck, werden die freiwerdenden Kräfte ausschließlich auf die Hohlachi3e"1" übergeleitet, ohne daß die übrigen Motorteile oder Dichtungabereiche an irgendeiner Stelle hohe bzw. höhere Belastungen als insgesamt ausgesetzt wären. Zum Zeitpunkt der höchsten Gasexpansiondrucke (nach der Detonation) ist der Flügelschieber an tiefsten im Flügelrad bzw. in seiner Flügolkammer und kann ohne

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zu Beschreibung Fl ügelrao turbo"!i>sci lth=· TI

materialinterner Verkantungsneigung dem Gasdruck widerstehen. Die besonders positionierten Dichtungen"¹?" lassen keine Partikel in den Bereich zwischen Schieber und dessen Kammer. Hier kommt nur Schmiermittel vom Votorinneren herein und hinaus. Bei weiterem Ausfahren der Schieber wirkt zunehmend die CorioÜ3kraf t, die Hebelkraft dagegen nimmt ab (bzw. die Verhältnisse ändern sich) und der Gasdruck proportional zur Expansion auch. Dann entweicht das relativ reine Abgas schlagartig durch die Schlitze am Auspuff"14". Die Kammer ist entlastet und erhält gleichzeitig durch die Treibmitteleingabe"15" einen kraftvollen Frischgasgemischstoß, der gleichzeitig die restlichen Abgasspuren ausspült. Dies ist bekannt vom Zweitakter und vom Langsamläufer-Diesel-Votor. Das Prinzip wird hier übernoTmen. Die Modifikation ist anders. Sollten dennoch bei sehr hoher Drehzahl Abgasspuren im Brennraum verbleiben, so vermischen sie sich mit dem Frischgasstoß und werden mit verarbeitet. Die Drehzahl des Läufers und dessen Hohlachse (beides möglichst aus einem Stück drehen), der Umlaufpumpen für Wasser und OeI, der Lichtmaschine, des Turboladers und des Turboventilators laufen, da auf einer gemeinsamen Achse, bzw. daran durch Keilscheiben und Keilriemen gekoppelt, synchron. Insgesamt herrschen so (das Prinzip ist grundsätzlich bei herkömmlichen Motoren bekannt, wurde hier aber speziell für die Flügelradturbomaschine II modifiziert) bei jeder Betriebssituation ausgewogene Verhältnisse. Das Maschinengehäuse"2" ist Basis des Turboladers und dieser wiederum ist Basis für die Kühler und dem davor sitzenden Turboventilator. Das Gesamtgehäuse hat zwischen den Kühlern und dem Turbolader rundum Abluftschlitze für die überschüssige Abluft. Der vom Turbolader angesaugte Abluftanteil wird im Verbrennungsprozeß des Motors verarbeitet und geht mit dem übrigen Abgas durch den Auspuff ab. Die Verbrennungsabgase können zum Betrieb einer kleinen Gasturbine verwendet werden und damit eine zusätzliche Lichtmaschine z-B. antreiben. Für die Fahrgastraumheizung kann wie bisher üblich die notwendige Wärme mittels eines Wärmetauschers aus dem Kühlmittelkreislauf oder vom Auspuffrohr abgegriffen werden oder aber eine elektrische Heizung, Z.B. aus den Stromlieferungen des zusätzlichen Generators an der Abgasturbine, betrieben werden, welche eine immer gleichbleibende, sofort verfügbare und automatisch regelbare Heizung ermöglicht. Der Stand der Technik gibt hier viel Möglichkeiten.

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Claims

Gustav Beyer, Achenkamp 6, Postf. 1C01, 48 Bielefeld 1

Schutzansprüche zu Flügelradturbomaschine II

1.yFlügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren --" Stirnplatten, in die sich gegenüberliegenden Flächen, ringförmige Dichtungen"9" und kugelgelagerte Steuerringe"iO" eingelagert sind. Die inneren Stirnplatten sind Bestandteil des Maschinengehäuses"2".

2. Flügelradturbomasohine II nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Dichtungen"9" einen größeren Durchmesser als die Steuerringe" 10" haben und sich in gleichmäßigem Absta.id zueinander zentrisch um die Hohlachse"1" anordnen.

3. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren Stirnplatten des Maschinengehäuses"2" Durchbohrungen, sogenannte Schmiermitteldurchgänge"5"» in gleichem Abstand zueinander zentrisch um die Hohlachse"1" angeordnet, sind.

4. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Hohlachse'M" kleiner ist, als der Durchmesser der Steuerringe"iO" und der ringförmigen Reihe Schmiermitteldurchgänge"5"·

5. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrsiermitteldurchgänge "5" als Lochring in geringem Abstand zur Hohlachse "1", innerhalb des Durchmessers der Steuerringe"iO", angeordnet sind.

6. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlachse "1" beidseitig durch die konzentrisch gelegenen,sich gegenüberliegenden, runden Aussparungen in den inneren Stirnplatten des Maschinengehäuses "2", ein gutes Stück herausragen.

7. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den inneren Stirnplatten des Maschinengehäuses"2" eine zylindrische Rumpfwandung mit kleinerem Durchmesser und eine diese umfassende mit größerem Durchmesser ist, und diese beiden sich umfassenden Hohlzylinde: in sich einen gleichen Abstand zueinander haben.

8. FlUgelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß auf den inneren Stirnplatten des Maschinengehäuses"2" an den voneinander abgekehrten Außenseiten je ein hohlzylindrischer Rumpf von gleichm. Wandungshöhe ist und diese an den offenen Seiten von je einer äußeren Stirnplatte abgeschlossen werden, die je eine runde Aussparung deckungsgleich und umfangsgleich mit denen der inneren Stirnplatten des Maschinengehäuse s"2" haben.

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zu Schutzansprüche FlügelradtuT-bomaPohxne II

9. Flügelradturbomaschine II, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die runden Aussparungen in den äußeren Stirnplatten die Hohlachse"1" hinausreicht.

10. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die aua den Aussparungen der äußeren Stirnplatten herausragenden Enden der Hohlachse"!" mindestens auf einer Seite mindestens eine Keilscheibe"i9" zum Antrieb von Nebenaggregaten und Nebengeneratoren, Lichtmaschine und dgl. kraftschlüssig tragen und einen Zahnkranz"19a".

11. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hohlachse"1" ein massiver, zylindrischer Körper paßgenau zwischen den inneren Stirnplatten des Maschinengehäuses"2" ist und dieser mit der Hohlachse"1" aus einem Stück gefertigt ist.

12. Flügelradturbomaschine II, mit den gleichgroßen, rechteckigen, radial gelegenen, im gleichen Abstand zueinander liegenden, knapp über der Hohlachse"1" endenden, Flügelkammern"6" im Flügelradkörper"3", dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermitteldurchgänge"5" in Flügelkammerbodenhöhe eine direkte, kommunizierende Verbindung zwischen den Flügelkammern"6" und den Räumen zwischen den äußeren und inneren Stimplatten des Maschinengehäuses"2" sind.

13. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren Ringen (Läuferringe) der Steuerringe"10" Differenzausgleichskammern "12" im gleichen Abstand zueinander sind, in welche die an den Flügelschiebern"4" befindlichen Steuerbolzen'M 1" hineingreifen.

14· Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringraum"20" zwischen dem inneren und äußeren Wandungszylinder, welche zwischen den inneren Stirnplatten des Maschinengehäuses"2" liegen, ein Steg'M?" ißt, der an allen angrenzenden Wandflächen dichtschließend anliegt und befestigt ist.

15. Flügelradturbomnschine II, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg^Mi7"

"21"
nahe dem Verdichtungszenit kurz vor dem Zündbereich der Maschine ist.

16. Flügelradturboraaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor und hinter dem Steg"i7" jeweils eine Aussparung in dem äußeren Wandungszylinder, welcher zwischen den inneren Stirnplatten dea Maschinengehäuses ist, des Maschinengehäuses"2" sind, an welchen Anschlüsse für den Kühlmittelumlauf"18" sind.

17. Flügelradturbomaschine, nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzulauf unmittelbar hinter dem Steg"17" über dem Zündraum und der Ablauf vor dem Steg ist.

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zu Schutzansprüchen Flügel radturbompscnire II

18. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum"20" als Kühlmittelführung dient.

19. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume zwischen den Hohlzylindern auf den Außenseiten der inneren Stirnplatten de3 Maschinengehäuses"2" und zwischen je einer äußeren und einer inneren Stirnplatte weitgehend mit Motorenoel gefüllt sind, von einem kleinen luftgefüllten Leerraum abgesehen, und als Oelkammern"7" dienen.

20. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Stirnplatten de3 Maschinengehäuses"2" Durchbohrungen für/und Anschlüsse"i6" haben.

21. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse" 16" den maschinenexternen OeIumlauf ermöglichen und hier die Anschlüsse für den Oelpumpe-Filter-Kühler-Kreislauf angeschlossen werden.

22. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine intern durch die Bewegung der Flügelschieber"4" und des Achse-Flügelradkörper-Komplexes vollständig und selbständig/tätig geschmiert wird und durch die Schmiermitteldurchgänge"5" das Schmiermittel ständig, bei lfd. Maschine, einatmet und ausatmet und somit die eigentliche Motorkühlung, in Zusammenwirken mit der externen OeI-kühlung, kräftig ergänzt (innenkühlung des Maschinenblocks).

23. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die OeI-kammern"7" einen Oeleinfüllstutzen mit Verschluß und Meßstab"8" und einen Oelablaß mit Verschluß"8a" haben, weiche sich etwa gegenüber liegen.

24· Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß kurz hinter dem Verdichtungszenit"21" der Maschine die Zündung"i3" eingebaut ist.

25. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß in den zylindrischen Wandungen zwischen den inneren Stirnplatten des Maschinengehäu8es"2" im Bereich der geringsten Verdichtung die Stutzen für den Auspuff"14" und die Treibmitteleingabe"i5"» welche unter Druck erfolgt, sind.

6. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen "14"(Au3puff) und "i5"(Treibaitteleingabe) einen kleineren Abstand zueinander haben, als je zwei Flügelschieber"4" zueinander.

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zu Schutzansprüche FlügelracHurbomaS'inine ii

27. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den parallel zur Hohlachse'M" liegenden Oberkanten der Flügelkammern"6", zu den Flächen der Flügelschieber"4" gewandt, starke Dichtungen"9" als Abstreif- und Dichtleisten befinden.

28. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß um den Fuß der Flügelschieber"4" je eine umlaufende Dichtung"9", ale Führungs- und Dichtungselement, ist.

29« Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Dichtungen"9", je eine in den Innenflächen der beiden inneren Stirnplatten des Maschinengehäuses, einen kleineren Durchmesser haben, als der Flügelradkörper"3"» zu diesem zentrisch liegen, und daß sie einerseits die Brennräume/Verdichtungsräume gegen die übrigen Maschinenbereiche abdichten und andererseits verhindern, daß Schmiermittel in die Arbeitsräume dringt.

30. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Kopf und an den Flanken nahe der Kanten und um die Kanten der Flügelschiede r" 4" Dichtungen"9" bündig dichtschließend zu den angrenzenden

112» Wandungen des Maschinengehäuses und des Flügelradkörpers"3" sind.

31. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß sie als solche auf einer passenden Hauptbetriebsachse einer beliebigen anzutreibenden Anlage od. dgl. gleich bei Installation oder nachträglich ohne großen Arbeitsaufwand zusammen mit weiteren zusammengeschaltet werden kann und daß jede einzelne dennoch unabhängig von den übrigen arbeiten kann (letzteres ist bei z.B. Drehkolbenmaschinen auch möglich und somit bereits Stand der Technik)} In Zusammenhang mit der erfindungsgem. Maschine ist die Zusammenschaltung neu.

32. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Antrieb von Kraftwerken, speziell von "Sonnen-Wind-Waeserstoff-Kombinations-Kraftwerken"(S-W-W-KK), eine höhere Primärenergieumsetzung ermöglicht, als mit Dampfanlagen/Dampfturbinen möglich.

33. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß sie verglichen mit herkömmlichen gleich leistungsstarken Verbrennungsmaschinen klein, leicht und gedrungen und somit rohstoffsparend ist.

34. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß sie Kettenzündung und Kettenarbeitstakte, ähnlich dem Betrieb einer Gasturbine, hat und diese Arbeitstakte, in jeweils abgeschl. Brennräumen zwischen den Flügelschiebern"4" unmittelbar hintereinander erfolgen.

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zu Schutzansprüchen Flügelrr.dturtomaachine II

35. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsdifferenzen zwischen den ständig ein- und ausfahrenden Flügelschiebern"4" durch sogen. Differenzausgleich8kammern"12" im Laufring der Steuerringe"10" ausgeglichen werden und die

"11"

Steuerbolzen somit seitlich beweglich aber vertikal immer kraftschlüssig in den Differenzausgleichskammern einliegen und die Steuerung der Flügelschieber ermöglichen.

36. Flügelradturbomaschine nach Anspruch 35» dadurch gekennzeichnet, daß in den Differenzausgleichskammern"12" zwei Federn oder zwei Puffer (als Kunststoffblöcke) einliegen und eine horizontale, kraftschlüssige Verbindung, bei notwendiger seitlicher Bewegungsfreiheit, zwischen den Steuerbolzen"11" der Flügelschieber und den Laufring des Steuerringes"10" ermöglichen.

37. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsvorgänge der Maschine durch die Schieber und entsprechende Schlitze oder Bohrungen erfolgen bzw. gesteuert werden. Ventile und deren Steuerung entfallen.

38. Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung, unabhängig von der Anzahl der Arbeitsräume/Brennräume,nur von einer Hochspannungszündkerze (üblicher Bauart) erledigt wird und das zur Zündanlage nur ein Wechselstrom/Drehstrom-Trafo mit Hochspannungsteil für den lfd. Zündstrom,von der Drehstromlichtmaschine und einem einfachem Unterbrecher für den Zündstrom von der Batterie wärend des Anlassens der Maschine besteht. Verwendung einer üblichen Zündatromanlage auch möglich und Stand der Technik.

39· Flügelradturbomaschine II, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenblock, der Turbolader, der OeI- und Wasserkühler und der Turboventilator auf einer gemeinsamen Ebene voreinander angeordnet sind und daß die von Turboventilator und endgültig vom Turbolader vorkomprimierte Luft, welche vorher als Kühlmedium duroh die Kühler geströmt ist und dabei aufgeheizt/vorgewärmt wurde, vom Turboladegebläse durch einen Schlauch oder ein Rohr in einen druckfesten und dichten Luftfilter hinein und hindurch geblasen wurde und von da durch ein Mischrohr mit starker Unterdruckeinschnürung für Normalvergasung und sue. Einspritzpumpe (Solexprinzip) strömt, wobei sich insgesamt ein reines Gas-Luft-Gemisch durch die thermische Aufladung der Ladeluft bildet und in den Motor seibat gelangt. Das reine Abgas kann ggf. in einer nachgeschalteten Turbine-Generatorkomb. weitere Arbeit leisten.

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