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MOTOR UND ZUBEHOER, INSBESONDERE
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KOHLEBRENNSTOFFMOTOR.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine ßrennraumanlage zu
schaffen, die insbesondere fuer Verbrennungsmotoren mit aeusserer Verbrennung zwischen
Verdichtern und Entspannern geeignet ist und insbesondere direkte VerL>rennung
von Staet,en oder [3aendern aus festen Srennstoffen, zum Beispiel, gereinigter Kohle,
zulaesst.
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Die Loesung der Aufgabe wird fuer Anlagen nach der Gattung der Oberbegriffe
der Patentansprueche 1 und 2 mittels der Merkmale der kennzeichnenenden Teile der
Ansprueche 1 und 2 geloest.
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Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Aufgabe werden nach den
kennzeichnenden Teilen der Patentansprueche 3 bis So geloest.
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Zur Loesung gehoert auch, die Verdichter so zu gestalten, dass eine
staendige Zufuhr hoch komprimierter Luft gesichert wird, die die Selbstzuendung
und Eigenvebrennung des festen Brennstabes in dem Brennraume ermoeglicht und sichert.
Die Verdichter werden dafuer mit totraumormen Formen und Ventilen versehen und das
heis e Brenngas mag der Wasserverdampfung eingespritzen Wassers dienen, damit die
Ent = spanner - Arbeitsteile bei ausreichend niedrigen Temperaturen arbeiten koennen.
Durch die Verbrennungsmotoren der Erfindung soll die Abhaen= gigknit der Stromerzeugung
g und der Fahrzeuge vom Benzin verringert oder ausgeschaltet werden und die Brennanlagen
sollen Heizungen vom Heizoel unabhaengig machen.
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Figur 1 ist ein Laenegsschnitt durch eine Urennraumanordnung der Erfindung
Figur 2 ist ein Schnitt durch Figur 1 entlang einem Teil der Linie II-II.
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Figur 3 ist ein Schnitt durch Figur 1 entlang der Linie III-III, Figur
4 ist ein Schnitt durch Figur 3 entlang der Linie IV-IV.
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Figur 5 ist ein Schnitt durch Figur 4 entlang der Linie V-V.
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Figur 6 ist ein Schnitt durch ein anderes Aggregat der Erfindung.
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Figur 9 ist ein Schnitt durch einen Teil einer Alternative dazu.
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Figur 7 ist ein Querschnitt durch eine Anordnung der Erfindung.
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Figur 8 ist ein Schnitt entlang VIII-VII durch Figur 7.
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Figur 10 ist ein Laen gsschnitt durch einen Teile eines Verdichters
nach der Erfindung, und Figur 11 ist ein Laenegsschnitt durch eine Duesenanordnung
der Erfindung.
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Fi g.12 ist ein Laen,gssehnitt durch ein Aggregat der Erfindung.
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Fig.13 ist ein Schnitt durch Figur 12 entlang der Linie : A-A.
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Fig.14 zeigt das Gehaeuse der Figur 12 in separierter Darstellung.
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Fig.15 zeigt den Kolben der Figur 13 in separierter Darstellung, Fig.16
ist ein Schnitt durch Figur 15 entlang der L-inie B-B.
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Fig.17 zeigt ein Teil der Figur 12 in separierter Demonstrotion, Fig.18
ist ein Schnitt durch Figur 17 entlang der Linie C-C.
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Fig.19 ist ein Laen/gsschnitt durch ein Aggregat der Erfindung.
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Fig.20 ist ein Laen'gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig.21 ist ein Schnitt durch Figur 20 entlang der Linie A-A.
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Fig,22 zeigt den Kolben der Figur 20 in separierter Darstellung.
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Fig.23 ist ein Blick auf Figur 22 in Richtung des Pfeiles: B.
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Fig.24 ist ein Schnitt durch Figur 23 entlang der Linie F-F.
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Fig.25 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Kolbenschuh der Erfindung.
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Fig.26 ist ein Querschnitt durch die Mitte der Figur 25.
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Fig.27 ist ein Blick von oben auf den Schuh der Figur 25.
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Fig.28 zeigt ein Teil der Erfindung in einer Ansicht von der Seite.
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Fig.29 ist ein Schnitt durch Figure 28 entlang der Linie A-A.
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Fig.30 ist ein Laen,gsschnitt durch Teile der Erfindung.
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Fig.31 ist ein Querschnitt durch Figur 32 entlang der Linie B-B.
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Fig.33 ist ein Laen gsschnitt durch ein Gehaeuseteil der Erfindung.
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Fig.34 ist ein Schnitt durch Figur 33 entlang der senkrechten strichpunktierten
Linie in Figur 33.
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Fig.35 ist ein Schnitt durch Figur 34 entlang der Linie D-D.
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Fig.36 ist ein Schnitt durch Figur 38 entlang der Linie B-B.
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Fig.37 ist ein Laen gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig,38 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig,39 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig.40 ist ein Laengsschnitt durch einen,Motor der Erfindung.
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Fig.41 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.42 ist ein Querschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.43 zeigt das gleiche Teil mit umgelaufenem Ventil.
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Fig,44 ist ein Laenogsschnitt durch ein Ventil der Erfindung;.
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Fig,45 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.46 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindun-g0 Fig,47
ist ein Querschnitt durch Figur 46 entlang der Linie F-F.
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Fig.48 ist ein Blick auf einen Teil der Figur 46 von oben.
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Fig.49 ist ein Blick auf einen Teil der Figur 48 in Richtung des Pfeiles
ueber der Figur 48.
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Fig.50 erklaert mathematische Zusammenhaenge.
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Fig.51 ist ein Schnitt durch Figur 52 entlang der Linie A-A.
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Fig,52 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Innerhalb der Figur befinden sich Ausschnitte, die mit den Buchstaben
versehen sind, die die Pfeile der Schnitt = linien tragen, durch die Figunenteile
gesehen sind, Fig.53 ist ein Laen gsschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.54 ist ein Laengsschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.55 ist ein Querschnitt durch Figur 54 entlang der Linie B-B.
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Fig.56 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig,57 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.58 ist ein Laen,gsschnitt durch ein Ventil der Erfindung.
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Fig,59 ist ein Schnitt durch Figur 58 entlang der Linie B-B.
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Fig.60 zeigt ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig.61 zeigt ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig.62 zeigt ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig.63 zeigt'ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig.64 ist ein Querschnitt durch einen Motor der bekannten Technik.
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Fig.65 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.66 ist ein Querschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig,67 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.68 ist ein Laenegsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.69 ist ein Querschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.70 ist ein Laenegsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.71 zeigt einen Blick von oben in die Figur 70.
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Fig,72 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Zylinder der Erfindung,
Fig.73 ist ein Laengsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung.
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Fig.74 ist ein Diagramm des Motors der Figur 72.
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Fig,75 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor dcr Erfindung.
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Fig.76 ist ein Diagramm des Motors der Figur 75.
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Fig.77 ist ein Schnitt durch eine Kurbelwelle der Erfindung.
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Fig.78 ist ein Schnitt durch ein Pumpelement der Erfindung.
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Fig.f9 ist ein Laenogsschnitt durch einen Kolben der Erfindung und
Fig.80 ist eine methematische Darstellung zur Geometrie der
flie Fiquren 1 t)is 5 zeigen schnitt durch die Schematik eines
A usfuehrungsbeispiels meiner Erfindung eines Festbrennstoff-Staebe in Luft oder
Gas verbrennenden Motors oder generell einer Festbrennstoff -Verbrennungs- Vorrichtung.
Das Gehaeuse des Brennraumes ist mit 10 bezeichnet und es enthaelt die Vorkammer
7, die ducch die Zuleitung 8 ein Gas, im Verbrennungsmotor bevorzugterweise Luft
mit geringen oder keinen weiteren Gasanteilen. Die Zufuehrung des Gases oder der
Luft erfolgt unter ausreichend hohem Drucke durch den Ei nlauf 8 in die Vor kammer
7 herein. Bei Verbrennungsmotoren ist es vorgezogen, die Luft in mehreren Kammern
zu verdichten, komprimieren und zwor nachein = ander in verschiedenen Kammern, sodass
schliesslich ein anaehernd konti -nitrlicher, wenn auch etwas schwankender,Druckluft
oder Druckgas - Strom durch den Einlass oder die Einlaesse 8 in die Vorkammer 7
des Brenn = raumes im Brennkammerkperper 10 hereingepresst ist.
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Gleichzeitig wird ein Stab aus festem Brennstoff, der mit 4 bezeichnet
ist, durch die Brennstabfuehrung 1, die mit Wand 3 einen Kuehlraum 2 ent= halten
mag, in den Flammraum oder an die Flammstelle 5 geleitet. Dabei stroemt gleichzeitig
eine angemessene Menge Gas, in bevorzugterweise aber komprimierte Luft aus der Vorkammer
7 durch die Richt- Konzentrations-und Leit - Duese 6 etwa in Richtung des Pfeiles
11 auf die Brennstelle 5 zu und trifft dort auf den Stab aus Festbrennstoff. Der
Festbrennstoff mag zum Beispiel gereinigte und gepresste Kohle sein.
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Beim Zusammentreffen des Luftstromes aus Duese (n) 6 und des Brenn
stoff-Stabes 4 aus Fuehrung 1 im Flammraum oder der Brennstelle 5 verbrennt der
Brennstoff des Stabes 4 in der Lu t , die aus der Duese 6 auf die Spitze des Brennstoff-Stabes
4 zustroemt. Die Entzuendurit des Brennstoffes an der Stelle 5 kann zum Beispiel
daduech geschehen, dass im rueckwaertigem Teile, zum Beispiel in der Nachkammer
20 ein hohe Temperatur herrscht, die hoeher, als die Entzuendungs- oder Flamm-Tempe:
ratur des Brennstoffes 4 ist und diese hohe Temperatur sicht in die Brennstelle
5 hinein fortplanzt oder staendig in ihr vorhanden ist. Eine andere Moeglichkeit
ist die Zuendung des Brennstoffes mittels speziell ange ordneten, man-mude Zuendvorrichtungen
oder Zuendmitteln.
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Bevorzugt wird von mir Jedoch, die Luft in den Kompressions = kammern
so hoch zu verdichten, dass die Temperatur der komprimierten Luft, die durch Einlass
8 in die Vorkammer 7 stroemt, hoeher, als die Entflammungstemperatur des Festbrennstoffes
4 ist.
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Besteht der Festbrennstoff 4 zum Beispiel im Wesentlichen aus gereinigter,
fest gepresster Kohle, dann ist die Zelbstentzuendungstemperatur zwischen 200 und
500 Grad Celsius. Bei fester Kohle liegt sie meistens um 400 Grad.
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Daher ziehe ich es vor, die Luft auf etwa 25 Atmospheren zu verdichten
und unter diesem Druck ueber den Einlass 8 etwa kontinuierlich in die Vorkammer
7 herein zu leiten. Di e Luft ist dann beim Durchstroemen der Duese(n) 6 so heiss,
dass der Kohlebrennstoff 4 sofort in ihr brennt.
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Da die einstroemende Luft ausserdem eine hohe Sauerstoffkonzentration
hat, sinkt die Selbstzuendungstemperatur des Festbrennstoffes 4 meist noch wesentlich
unter die fuer drucklose atmosphaerische Luft gueltige Gntzuendungs-Temperatur ab.
Daher verwende ich in einigen Ausfuehrungs = beispielen auch einen geringeren Zufuehrdruck
in der Luft, als 25 Atmosp= heren. Der Brennstab 4 ist entweder in der Fuehrung
4 dichtend eingepasst, Sodass der Druck aus Raum 7,20 nicht aus dem Brenngehaeuse
10 heraus entweichen kann, oder aber es ist eine Dichtung vorgesehen, die den Brennstab
4 in der F urhrung 1 in der dem Brennpunkt 5 entgegengesetzten Richtung abdichtet.
Moeglich ist schliesslich noch, den Brennstoff 4 voellig in einer Kammer zu verwahren,
die den gleichen Druck enthaelt, wie die Kammer 7,9 oder 20, um unerwuenschtes Entweichen
von Druck, Gasleckage, aus den Raeumen im Brennraumkoerper 10 zu vermeiden.
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Wie aus meinen aelteren Patentanmeldungen und anderer Literatur bekannt
ist, stroemt am Ende eines Brennraumes 20 das verbrannte oder verbrennende Brennstoff-Luftgemisch
ueber eine Ableitung aus in den betreffenden l~ntspannerraum, die Entspannerkammer
oder di<3 I;ntspanncrkaniern ein, um die Arbeit einschliesslich dem Antrieb des
Kompressors zu liefern.
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Entsprechend stroemt das sich bei der Verbrennung im FlammplatZ 5
weiter heizende und ausdehnende Gas,z.B. Rrennstoff-Luf tgemi sch, zum Beispiel
durch Kanal 21 in die Nachkammer 20 hinein. Dortdrin setzt sich die Verbrennung
lort, falls sie im r3rennplutz 5 noch nicht vollstaendig erfolgt sein sollte. Der
Raum 9 mag als Gaspolsterraum dienen, um Un = gleichmaessigkeiten der Zustroemung
von komprimierter Luft aus Ein: lass 8 oder Ungleichmaessigkeit der zeitlichen Brennmenge
und des zeit = lichen Brenndruckes auszupolstern, also Fluktuationen zu verringern,
also als eine Art Akkumulator zu wirken.
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Ich ziehe es vor, die Luft so hoch zu verdichten, dass sie in der
Vor = kammer 7 etwas hoeher verdichtet ist und in ihr ein etwas hoeherer Druck herrscht,
als in der Nachkammer 20. Dadurch wird eine staendige Stroemung aus Duese 6 entlang
Pfeil 11 auf den staendi,g
Brennstab 4
mit staendiger Verbrennung unter Elgenzuendung im Brennplatz
5 und eine staendige Weiterstroemeung durch Kanaele 21 in die Nachkammer 20 hinein
erreicht. Die Druckdifferenz in den Kammern 7 und 20 hat Einfluss auf die Verbrennungsgeshwindigke
it und die Stroemungsgeschwindigkeit, Weiterer Einfluss auf die Verbrennungs- und
Stroemungsgeschwindigkeit ist durch die Vorwertsgeschwindigkeit 12 in Richtung des
Pfeiles 12 des Brennstabes 4 gegeben. Dieser Brennstab wird bei Fahrzeugmotoren
daher bevorzuglter = we;sc in seiner Geschwindigkeit in Richtung des Pfeil 12 regel
bar gestoltet. Zum Beispiel wird die Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 4 direkt
oder indirekt mit dem Gaspedal, dem Geschwindigkeitsregler des Fahrzeuges, geregelt.
Man kann das beispielsweise ueber eine Regelpumpe tur die eine zeitlich veraenderliche
Druckfluidmenge gegen den Schubappart 15 leitet, der dann entsprechend der Fluidmenge
den Stab 4 schneller oder langsamer in Richtung des Pfeiles 12 treibt, wobei dann
der gan Motor schneller oder langsamer laeuft. Statt eines Fluidantriebs kann aber
auch ein elektrischer oder mechanischer Antrieb ggf. mit Geschwindigkeits -Regler
fuer den Vorschub des Brennstabes 4 in Richtung des Pfeiles 12 einge setzt werden.
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Einer der Hauptgruende, weshalb ich es vl)rZlehe, einen etwas hoeheren
Druck in der Vorkammer 7, als in der Nach kammer 20 zu
bilden, ist, dass ichteine volle Verbrennung des Stoffes des Brennstoff -Stabes
4 7tlerr(1iChe. Dadurch sollen giftige Abgase vermieden oder der Giftgehalt des
Abgases durch unvo Istaendige Verbrennung verringert werden.
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Der Brennplatz 5 hat daher bevorzugterweise eine solche geometrische
Form und Bemsessung, dass der Heissluftstrahl aus Duese (n) 6 den Zufluss -Brennstoff
4 voll verbrennt und bestroemt.
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Die Querschnitte und Geschwingkeiten der Pfeile 11 und 12 sollen
deshalb in einem bestimmtem Verhaeltnisse zueinander stehen oder sich innerhalb
eines bestimmten Verhaeltnisbereiches befinden. Dieser Verhaeltnisbereich oder dieses
Verhaeltnis ist ausserdem zum Beispiel auch noch von der Druckhoehe im Raum 7 oder
Raum 20 abhaengig, Hat man zum Beispiel gleiche Querschnitte der Duese (der Duesen)
6 und des Brennstabes (der Brennstaebe) 4, dann wird, um einen ganz groben Einblick
zu geben, die Geschwindigkeit der Heissluftstroemung 11 in Duese 6 bei etwa 25 Bar
Druck etwa 1280 mal schnell sein, als die Vorwaerts-Einflussbewegung 12 des Brennstabes
4 ist. Bei etwa 50 Bar Druck in der Heissluft wird fuer vollstaendige Verbrennung
die Geschwindig = keit der Heissluft durch Duese 6 etwa 800 mal schneller, ats die
Einschub
Bewegung des Brennstabes 4 sein. Diese Zahlenangaben sind
Jedoch 'nur sehr grobe, sehr vorlaeufige und koennen noch weiteren Berichti = gungen
nach weiterer Erforschung und Messung unterliegen, Es ist nun weiterhin noch zu
erwarten, dass die Verbrennung in Brennplatz 5 nicht vollstaendig genug sein kann,
wenn nicht dafuer gesorgt wird, dass der Heissluftstrahl 11 aus Duese 6 nach Verbrennung
des aeusseren Teiles des Brennstabes 4 zuegig weiter auch die inneren oder unteren,
rueckwaertigen Teile des Brennstabes 4 mit frischer Heissluft versorgt, damit die
ganze Dicke des Stabes 4 in der Luft verbrennt.
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Daher sind nach Figuren 3 bis 5 oft mehrere Brennstaebe 4, wie 24,34,44,54
in Fuehrungen 1 angeordnet und zugefuehrt. wobei sie in die Heissluft-Zustroemluft
aus den Heissluft Duesen 26,36,46,56 hereinschie = ben. Die Heissluft stroemt dabei
durch Duesen 26,36,46,56 entlang der darin in Figur 4 gezeichneten Pfeile auf die
betreffenden Brennstaebe 24,34,44,54 zu. Um eine richtige und vollstaendige Verbrennung
zu er = halten, werden die Querschnitte der Zuleitungen 1 der Brennstoff-Stabe und
die Dicken der Brenstoffstaebe 4 usw. so bemessen, dass die Dicken der Heissluftduesen
6,26,36,46,56 eine bestimmte Dicke 19 (Hoehe der Duese im Vergleich zu deren Breite)
im Vergleiche zu der Dicke 18 des betreffenden Brennstabes 4,24,34,44,54 haben.
Denn bei Verringerung der Dicke 19 der Duese 6 im Vergleiche zu der Dicke 18 äes
Brennstabes 4 erhoeht sich die Geschwindigkeit nach Pfeil 11 der Heissluft. Der
Heissluftstrahl hat dann eine staerkere Durchschlag -oder Eindring - Tiefe zum vollem
Treffen alle Stellen und Teile des Brennstoff- Stabes 4,24,34,44,45. Mittel 5 richtiger
Wahl des Zufuehr -Druckes der komprimierten Luft und des Verhaeltnisses 19 zu 18
der relativen Dicken der Diese und des Brennstabes zusammen mit der richtigen Bemessung
der Vorschubgeschwindigkeit 12 des Brennstabes wird also die Verbrennung im Brennplatze
5 sehr weit beeinflusst. Die richtige Beherrschung und Kenntnis dieser Verhaeltnisse
zusammen mit der Beherrschung des Baues geeigneter Kompressoren fuer ausreichend
hohe Heissluft Drucke bewirken die Verwirklichung eines guten oder weniger guten
festbrennstoff Motors der Erfindung.
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Die Formgebung, Querschnittsveraenderung und Richtung der Raeume-Kanoel
e 9,7,5,6,21,20 ist von der Geschwindigkeit, mit der der Motor arbeiten soll, weitgehend
abhaengig und so vom Druck.
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Im Falle vollstaendiger Verbrennung und Arbeit des Motors ohne hoehen
Luftueberschuss, also im Falle eines Hochleistungsprozesses in einer klein bemessenen
Maschine als Verbrennungsmotor, wird infolge des bohen Druckes der einstroemenden,
komprimierten Heissluft, die Ver = brennungshoechst-Temperatur in Brennpunkt 5,
Kanal 21 und Nachkammer 20 sehr hoch. Sie kann oder wuerde so hoch werden, dass
herkoemmliche Metalle, wenn sie der; Koerper 10 der Brennvorrichtung bilden, schmal
5 zen wuerden. Ausserdem koennen diese hohen Temperaturen fuer den,die1 Entspanner
nachteilig sein, in den,dieldas verbrannte Gas abstroemt, um in ihnen die bekannte
Expansions-Arbeit zu leisten. Besonders ist das dann der Fall, wenn diese Entspanner
herkoemmlicher Bauert,zum Beispiel Zy = linder mit oszillierenden Kolben aus Metallen
sind.
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Daher empfehle ich, in die Kanaele 21 oder die Kammer 20 an jenen
Stellen, an denen in der Stroemung die Verbrennung gerade ab = geschlossen ist,
oder in der Naehe dieser Stelle oder nach dieser Stelle, Wasser unter hohem Druck
als feinen Nebel, zum Beispiel durch die Due = se(n) 13 entlang den Pfeilen 14,
einzuspritzen. Die Menge eing spritzen Wasser soll dabei in meinem Motor moeglichst
so bemessen wErden, dass das Wasser in Dampf umgewandelt wird und das Gas-Luft-Darrpf-Gmisch
beim Austritt aus dem Entspanner kein Wasser mehr, sonderh Dampf ent = haelt, der
noch etwas ueberhitzt ist, zum Beispiel um 5 bis 35 Grad, damit der Dampf und das
ausstroemende Gas nicht zu feucht ist, um Verrostungen hervor zu rufen. Die Hochdruck-Pumpmittel
fuer feine Zersstaeubung des Wassers beim Einsprotzen findet man in parallelen Patentanmeldungen
nach Konstruktionen des Erfinders. Einzelheiten ueber Wasser - Einspritz = mengen,
Vorrichtungen, Zeiten usw., sowie ueber die Verhdeltnisse um den Brennplatz 5 findet
man in entsprechenden Rotary Engine Kenkyusho Berichten, die bei Lizenzerwerb ausgeliefert
werden koennen. Erreicht wird bei diesem Wassernachspritzverfahren, dass die spaeteren
Temepe -raturen im Entspanner oder in den Entspannern tragbar gering bleiben, um
die beschriebenen hohen Brennraumdrucke fuer die direkte Festbrennstoff = Verbrennung
zu zulassen und so einen hoch effektiven Motor zu verwirklichen.
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Der Wasserdampf hat zum Beispiel bei Atmospherendruck rund das sechzehn
= hundertfache Volumen ds Wassers. Bei richtiger Wassereinspritzmenge ist es moeglich,
den Motor so, als arbeite er mit Luft-Brenngas, Jedoch mit geringeren Temperaturen,arbeiten
zu Lassen.
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Figur 1 zeigt noch, dass eine rotierende Trommel 22 im Brenn= raum
20 ein rotierendes r-luessig eitsbad erzeugen kann, in dem die Kuehl = fluessigkeit
(z.B. Wasser) 23 umlaeuft. Durch Bohrungen 24 mag eine
dosierte,
also begrenzte Menge solcher Kuehlfluessigkeit aus dem rotieindem Fluessigkeitsbad
oder einem entsprechend stationaerem Fluessig = keitsbad zwecks Kuehlung der Wand
des Koerpers 10 entweichen mag.
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wodurch ist eine weitere Moegrlichkeit gegeben, Ueberhitzung und Bruch
von Brennkoerperteilen zu verhindern. Die Anordnung der Figur 1 ist ein Koerper,
der Raeume enthaelt. Trotzdem hat sich der Ausdruck "Brenn= kourpor" aber bisher
nicht ei ngebuergert. Man nennt eine solche Vorrich= tung, wie die der Figur 1,
die man an einen Satz von Verdichterkammern und ein einen Satz von Entspannerkammern
anschrauben oder zu ihnen yerbinden mag,
"Brennraum" und einen Verbrennungsmotor, der von Verdichtern aus Luft durch eine
solche Anordnung zu einem Satze von Entspanner-Arbeitskammern leitet, einen Verbrennungsmotor
mit aeusse= rer Verbrennung. Wenn in der Literatur oder dieser Patentanmeldung vom
"Brennraum" geschrieben wird, dann ist das entweder einer der Raume in einem Koerper
10 oder man hat den Koerper 10, der den wirkli q chen Brennraum 9,7,21,20 enthaelt,
der I infachheit halber mit "Brennraum" benqnn t, In Figur 2 ist sichtbar, wie der
Brennstab 4 genau vor der Brennstabfuehrung 1 liegt, wenn er im qrennstofftank der
Brenn kammer-Anordnung 10 zugefuehrt wird. Rechts und links oder nur rechts oder
oder nur links von ihm liegen die Brennstaebe 16 der gleichen Brenn = 4tab-Schicht
im Tank. Darueber liegen dann die Brennstaebe der naechsten Brennstabschicht 17
im Tank. So kann man den Brennstoff Tank voll unter voller Raumausnutzung mit Brennstoff-Staeben
4,16,17 fuellen und einen nach dem anderem zu gegebener Zeit der Brennstabfuehrung
4 mittels der Schubvorrichtung 15 zufuehren und den Vorschub in der Fuehrung 1 der
Russc nbrennraumanordnung 10 nach Pfeil 12 mit Geschwindigkeit 12 durchfuehren.
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Figur 6 zeigt einen Laenegsschnitt durch einen Ver = dichter oder
Entspanner fuer besonders hohe Temperaturen. Wenn naemlich der Motor nach Figur
1, anderen Figuren oder anderen Patentanmeldungen auf Gedanken des Erfienders mit
sehr hoben Drucken ohne Kuehlung arbe; tet,oder Festbrennstoff-Rueckstaende verbleiben,
dann koennen herkoemm = liche Verdichter und Entspanner von Motoren oder die Zylinder
und Kolben von Otto-Motoren oder Diesel-Motoren ungeeignet sein, den hohen Tempr
raturen stand zu halten. Erfindungsgemaess wird daher in Figur 6 der Merkoemmliche
Kotben aus Metall durch einen Kolben aus Wasser oder einer
anderen kuehlen Fluessigkeit ersetzt.
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Die Figur 6 zeigt' daher die Kompressions - Kammer 27 indem Kompressionskammern
Gehaeuse 25. Die Kompressionskammer ist Jedoch eine Expansionskammer, wenn das Aggregat
als Entspanner arbeitet. Und sie ist eine Ansaug - Kompressions - Expansions - und
Auspuff - Kammer, wenn das Aggregat als Otto-Motor oder als Diesel - Motor arbeitet.
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Unterhalb des genannten Gehoeuses 25 ist eine Ringelementen - Amrd.
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nung zum Beispiel nach der Patentanmeldung P 32 26 069.5 vom 13.Juli
1982 angeordnet. Sie besteht in diesem Sonderfalle aus den Ringelementenpaaren oder
Elementen 33 und 35, von denen eines auf dem Hubkolben 37 aufliegt und gegen dessen
Kopf abgedichtet ist. Das Element am anderem Ende des Elementensatzes 33,35 dichtet
gegenueber dem Gehaeu = se 25 ab. So ist innerhalb der Ringelemente 33,35 eine Kammer
ausgebildet, die mit der Kammer 27 in Verbindung steht und mit Wasser gefuellt ist,
das den Wasserkolben 40 der Erfindung bildet. Unterhalb oder am Hubkolben 37 ist
der Hubkolbenantrieb 38,39 angeordnet, der das Pleuel einer Kurbel = wellenmaschine
oder der Kolbenschuh einer Kolbenschuh - Hubwerk - Mat schine sein mag. Durch den
Kolbenhubantrieb werden die Ringelemente 33, 35 periodisch gespannt oder entspannt.
Zum praktischen Bau der Ringelemente und des Ringelementensatzes, wie der Kammer
darin, ist des zweckmaessig, die Regeln und Formeln der genannten Patentanmeldung
vom 13, Juli 1982 zu beachten. Denn sonst funktioniert die Sache nicht und die Elemente
brechen. Die Figur 6 zeigt die Elemente im entspannten Zu = stande. Durch Regulator,
zum Beispiel, die Bohrung, 28 wird die Kammer innerhalb der Elemente 33,35 Jetzt
mit Wasser gefuellt, nachgefuellt oder wX ueberfluessigeæ Wasser bzw. Fluessigkeit
entleert ,sodass der in der Zeichnung dargestellte Wasserstand 40 etwa in Hohe der
Anordnung, Rege lung 28, erreicht ist. Danach wird die Regelung 28 geschlossen,
was mit bekannten Mitteln, Hahn, Ventil oder dergleichen geschen kann. Danach treibt
der Kolbenhubantrieb 38,39 den Hubkolben 37 aufwaerts,wobei die Elemente 33,35 achsial
komprimiert werden, Dieser Hubvorgang wird formt 4 gesetzt, bis das Wasser oder
die Fluessigkeit 40 im Raume 27 hochstei und den gewuenschten Kompressions-Ventil
Oeffnungsdruck erreicht. Ist das geschehen, oder ist das Auslassventil anderweitig
geoeffent worden, dann oeffnet das Auslassventil 29 und laesst die komprimierte
Luft durch Kammer 41 und Weiterleitung 31 entweichen oder leitet die Kompressions
-Luft ueber die genannten Wege 29,41,31 beim weiterem Kompressions - oder Schub-Hube
aus der Kammer 27 heraus in den Kanal 31 hinein. Ist eine selbsttaetige Druckregelung
der Oeffnung des Ventiles 29 vorgesehen,
dann kann der Durchgangsraum
41 teilweise oder auch voll mit Kuehl = fluessigkeit, zum Beispiel mit Wasser, gefuellt
sein, weil die Anlage so bemessbar ist, dass die Durchstroemluft ein Absinken des
Kuehlwa = Users aus Raum 41 in den Raum 27 herein verhindert.
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Beim folgendem Ansaughube laesst der Kolbenhubantrieb 38,39 den Hubkolben
37 absinken, was durch durch Spannung in den Elementen 33,35 unterstuetzt werden
kann.
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Ist die Anordnung der Figur 6 als Otto -Motor verwendet, dann ist
sie noch mit einer Zuendung 43 versehen. Wenn sie Jedoch ein Dieselmotor ist, dann
hat sie eine Brennstoff-Einspritz -Duese oder Anordnung 45. Entsprechend ist der
Hub des Wasserkolbens 40 relativ kuerzer oder laenger, um die Kompression der Luft
oder des Elrennstoff-Luftgemisches in Kammer 27 unter der Selbstzuendungs -Tempe
-ratur, wie im Otto Motor zu halten, oder um die Temperatur durch Kompre = ssion
auf die o berhalb der Selbstzuende Temperatursti fe zu treiben, wie beim Diesel
Motor. Der Hub der Hubantriebsvprrichtung 38, ist dann entsprechend zu gestalten
und zu bemessen, die Achsi ale Kompression und Entspannung der Ringelemente 33 und
35 entsprechend zu gestalten.
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Infolgs der inneren Selbstkuehlung innerhalb der Kammer 27 durch das
Wasser des Wasserkolbens darin, dann dieser Motor hoehere Drucke, als der Dieselmotor
zulassen. Beachtet werden sollte jedoch, dass man zu hohe Hubgeschwindigke i ten
vorteilhafterweise vermeidet, um das Sprit = zen oder Planschen des Wasserkolbens
40 durch Massenkraefte und Geschwin digkedten zu vermeiden oder diese Erscheinung
oder Moeglichkeit ein zuschraenken.
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Soll das Aggregat der Figur 6 als Entspanner bei sehr hohen Temperaturen
arbeiten, dann laesst man entweder die Kuehl -Fluessigkeit,z.B. das Wasser, aus
der Durchstroemkammer 41 heraus, Oder man setzt einen Kanal 47 nach der Seite und
montiert den Kopf des Koerpers 25 in umgekehrter Richtung, so,dass die Ventile 29
und 30 nach unten zeigen. Das ist in Figur 9 im Prinzip dargestellt. Zwecks Kuehlung
kann dann die Heisskammer 42 mit Kuehlfluid gefuellt werden. Das heisse Gas fuer
die Fxpansionsarbeit stroemt dann durch Kanal 31 und Kammer 4 durch deren Kuehlfluid
hindurch ueber Einalssventil 30 in die Expansion kammer 27 herein. Dabei muss das
Auslassventil 29 zwangsmaessig geschlossen gehalten werden und erst zum Auspuffhube
geoeffnet werden.
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Da der Auspuffhub kaelteres Gas, als der Fuellhub hat, ist dann in
Kammer 41 eine Kuehlfluidfuellig nicht immer noetig. Sie kann aber angeord= net
sein, indem man an Auslass 32 ein nach oben gebogenes ueber den Wasser = spiegel
verl aengertes Auspuffrohr anbringt.
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Die Figuren 7 und 8 sind im Wesentlichem eine fliederholung der Figuren
23 und 25 der Ursprungsanmeldung P - 31 35 675. Doch enthols ten sie einige wesentlichen
Verbesserungen und Erweiterungen der ur = spruenglichen r rfindung. Diese ist zunaechst
einmal die Anordnung des wichtigen Einlassventiles 80 im Kolbenkopf 40 des Kolbens
26. Die Kolben 26 sind, wie nach der Hauptanmeldung bekannt ist, in den Zylin =
dern des Gehaeuses 8 radial beweglich. Sie sind, wie aus der Hauptan r meldung bekannt,
mit den Kolbenkoepfen 40 versehen, deren Form so ausgestaltet ist, dass-beim Einwaertshub
aller Kolben in der Endlage die Kolben mit ihren Kolbenkoepfem 40 einen Restraum
15 bilden, der fast null an Volumen ist. In der Praxis der Abmessungen nach den
Figu = ren 7 und 8 ist dieser Restraum nach voller Kompression, also der Tatraum
etwa die Haelfte eines Hundertstels des totalen Ansaug - und Kompressi -onsvolumens
der Figur nei den etwa 160 bis 170 mm Aussendirchmesser eines Gehaeuses um das Aggregat
herum haette diese Anlage der Figuren etqa 56 cc Ansaug- und Kompressions- Volumen.
Bei der doppelten Groe= sse, 1:2 mass-staeblich vergroessert hatte das Gehaeuse
etwa 330 bis 340 mm Aussendurchmesser und das Aggregat an Ansa ug und Kornpressions
-Volumen von etwa 400 bis 450 cc pro Umdrehung. Bei vier solcher Aggre -gate achsial
hintereinander also etwa 1600 bis 1800 cc pro Umdrehung.
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In der Hauptanmeldung fehlt eine zeichnerische Darstellung und spezielle
Beschreibung des Weges der Ansaugluft in diesem Aggregat.
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Erfindungsgemaess wird daher der Kopf 40 des betreffenden Kolbens
26 mit einem Einlass- oder Ansaug- Ventil 80 versehen. Der Kolben r Kopf 40 hat
dafuer ei nen Hohlraum 84, der sich vom Hohlkolbenteil mit Hohlraum 86 aus erstreckt.
Ausserdem hat der Kolbenkopf 40 die Ansaug-oder Eiznlass- Ventilfuehrung 82 mit
den Durchstromknalelen 83 und die Fuehrung 82 dient fuer Fuehrung oder Halterung
des Ventilschafter 8 des EinLassventiles 80. Ein Begrenzungstei 1 87 kann angeordnet
sein, um die Maximale Achsi albewegung des Ventieles 80 im Kolbenkopfe 40 zu begrenzen.
Der erfindungsgemaesse Zweck der Anordnung des Einlass = ventiles innerhalb des
Kolbens oder des Kolbenkopfes ist, einen kleinsten Totraum des Zylinders ohne Stoerung
durch ein Einalssventil zu schaffen, sodass an der 7ylinderspitzsl dann lediglich
die Auslaesse 77,78,79 zur Weiterleitung in die Foerderkanaele 77 verbleiben, wobei
der geringste Totraum erzielt wird. Das Aggregat ist dadurch in der Lage die groesste
Menge Druckgas hochen Druckes rationell zu liefern. Die Einfuehrung der Luft oder
des Gaes erfolgt durch Oeffnen des Ventiles 80 beim Ansaug -oder Einlass- Hub des
betreffenden Kolbens oder der gesamten Kolben 26.
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Dabei ist es zweckmaessig, das Gehaeuse mit einem Vordruck zu fuellen,
zum Beispiel mittels e;nes Turbochargers, um einen ausreichend hohen Druck jenseits
des Einlassventiles 80 zu haben, damit dieses prompt oeffnet und eine groesste Menge
Luft, am besten vorverdi chteter t;uft oder Gas durch den Einlass des offenen Ventiles
80 im Kolbenkopfe 40 einstroemen laesst in den Zylinder hinein.
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Eine weitere Neuigkeit der Ergindung ist, dass die Kolben 26 nur
noch eine ganz kurze Achsiallaenge der voll zylindrischen Fuehrung erhalten.
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Sie entspricht etwa dem Kolbenkopfe mit den Kolbenringen 3, Radial
nach dussen erstrecken sich davon lediglich noch die Kolvenfinger oder Kolben -Arme
85 als Fuehrungsteile zur Verhinderung des Kippens oder Verkantens des Kolbens.
Der Kolben selbst ist Jetzt zwecks Erzielung radialer Kompakt = holt so kurz, dass
er sich selber nicht mehr fuehrt. Die Fuehrung ueberneh= hen die Kolbenfinger oder
Kolbenarme 85, indem sie an den Fuchrungs-Flaechen der Zylinderfuehrungsstege 23
gleiten. Die Kolben selbst haben zwischen ihren Armen oder Fingern jetzt einen Hohlraum
86. Die Kolben erreichen dabei eine aeusserst geringe Masse, sodass sie viele Huebe
pro Zeiteinheit zulassen koennen und ausserdem koennen nach Figur 8 beide Achsial-Enden
des Zentralzylinderraumes 15 durch Leitungen 78 ueber Auslass-Ventile 79 in die
Weiterleitungen oder Sommelleitungen 77 foerdern.
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Das Aggregat erreicht so hoechste Leistung bei geringem Gewicht und
Raum.
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Auch die Figur 10 zeigt, dass es oft zweckmaessig ist, das erfindungs
= gemaesse Einlassventil innerhalb des Hubkolbens anzuordnen. Zum Beispiel haben
die Kolben 53 bis 55 der Figur 10 auch Einlassventile und zwar die Einlassventile
67. Ansonsten aber zeigt die Figur 10, dass es heute moeg = lich ist, Kompressoren
fuer eine hohe Liefermenge Gas oder Luft hohen Druckes erfindungsgemaess rationell
zu schaffen, Dafuer erhalten die Kolbenkoepfe komplementaere Formen zu den Stirnflaechen
der Auslass = Ventile und der Kolbenhub wird so weit, oder lang, dass die Kolbenkopf
= spitzen die ZylinderdeckeL - und Auslassventil- Stirnflaechen fast ohne Zw ischneraum
beruehren. Aus s erdem werden dadurch erfi ndungsgemaess solche Ventile moeglich,
die hohe Temperaturen ertragen und im Handel billig und schnell erhaeltlich sind.
Zum Beispiel Kugeln als Ventile 63 oder 64 der Figur 10. Diese sind im Handel fuer
hohe Temperaturen und Drucke aus Glas, Porzellan, Stahl, Karbon oder Hartmetallen
erhaeltlich.
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Die Komplementaerflaechen in den Kolben-Koepfen oder in den Einlassventilkoepfen
der Einlassventile 67 sind in der Figur 10 mit "0" gekenn= zeichnet. Diese Kugelventile
beduerfen keiner besonderen Fuehrungen
Begrenzungsraeume 90, 91,
in denen sie sich bewegen und dabei ihre Sitze oeffnen und schliessen koennen, reichen
aus. Diese Art Ventil -Ausbildung eignet sich daher besonders fuer Kompressoren
mit zwei stufiger Verdichtung nach der Figur 10 fuer den Zweck der Lieferung grosser
Luftmengen oder Gasmengen hoher Drucke. Hier ;st in Figur 10 gezeigt, dass der Erstkolben
53 gerade die unterste Lage hat. Der zweite Erstkolben 54 hat eine hoehere und der
dritte Erstkolben 55 hat eine noch hoehere. Das soll andeuten, dass die drei Erstkolben
zeitlich nacheinander arbeiten. Bei der Kompressionsbewegung des betreffenden Erstkolbens
53,54,55 komprimiert der Erstkolben?Gas oder Luft und drueckt es durch das Auslassventil
63 heraus und mit dem erreichtem erstem Hochdruck in die Zweitzylinder 56,57,bzw
58 hinein, wobei diese sich beim Abwaertshub der darin bewegten Kolben 59,60,61
mit dem Gas oder der Luft des ersten Hochdruckes fuellen. Danach bewegt sich der
betreffende Zweitkolben im Zweitzylinder aufwaerts, um die schon hoch komprimierte
Luft oder das schon hoch komprimierte Gas noch weiter zu verdichten und schliesslich
mit dem zweitem Hochdruck ueber das zweite Hochdruckauslassventi 1 des betreffenden
Endzyl inders 56,57,58 durch die Sammel-Lieferleitung 65 in den Auslass oder die
Weiterleitung 66 zur Brennkammeranordnung weiter zu leiten. Der Erstzylinder 50
foerdert in den Zweitzylinder 56. Der Erstzylinder 51 foerdert in den Zweitzylinder
57 und der Erstzylinder 52 foerdert in den Zweizylinder 58.
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Die Foederung der genannten Zylinder erfolgt zeitlich nacheinander
und das Spiel beginnt danach wieder von vorne, sodass eine dauernde Foerderung von
hoch komprimierter Luft oder Gas mit geringen Schwankungen und Fluktuationen erfolgt.
Die Schwankungen und Fluktuationen des Druckes und der Liefermenge sind umsogeringer,
Je hoeher die ungerade Kolben -und Zylinderzahl ist. Nicht gefoerdertes Restvolumen
aus Totraum ist nur teilweise Wirkungsgradverlust, weil die komprimierte Luft oder
Gas darin wider expandiert und dabei den betreffenden Kolben zu treiben hilft.
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Bei Kompressoren der Ausfuehrung nach dieser Figur koennen Gas- oder
Luft-Drucke von 20 bis 100 oder noch mehr Bar erreicht und beherrscht werden. Dadurch
lassen sich hoa Wirkungsgrade von Verbrennungsmo t toren mit aeusseren Brennkammern
verwirklichen. Die Erstkolben und die zugeordneten Zweitkolben, also 53 bis 55 und
59 bis 61 messen fuer ihren Antrieb kraftschluessig miteinander verbunden sein,
z:m Beispiel durch Pleuel und Kurbelwellen, damit sie in richtiger Zeitfoige
zusammen
arbeiten.
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Die Figur 11 zeigt den Laen gsschnitt durch 1,£ venturi-rohr aehnliche
Duese, durch die ich einen Gasstrom aus Kammer 72 in Richtung auf Kammer 76 sende,
waehrend ich durch die -Leitung 74 der Duese Brennstoffstaub zufuehre. Worauf es
erfindungs= gemaess ankommt, ist, dass die Geschwindigkeit des Druck gases, zum
Beispiel der hoch komprimierte Luft oder des hoch komprimierten Wasserdampfes in
Eingang 72 in einem bstimmtem Verhaeltnis zur Zuflussgeschwindigkeit des Brennpulvers,
zum Beispiel des Kohlenstau = bes durch Leitung 74 in die Duesenenge 73 hinein besteht.
Dadurch wird das gewuenschte Mischungsverhaeltnis und der Einblasdruck mit der Einblas-Geschwindigkeit
bestimmt , mit der das Gas-Pulver Gemisch entweder durch die Engduese 75 oder durch
die Ws"tduese 76 in die Brennkammer einer Aussenbrennkammer oder einer Innenbrennkammer
eines Motors mit aeusserer oder innerer Verbrennung oder einer Heizungs -Anlage
geleitet werden soll. Ob Wasserdampf oder Luft verwendet wird, richtet sich danach,
ob und wie weit das Pulver in dem Gase oder der Luft verbrennen oder nicht verbrennen
soll. Das Gas, die Luft oder der Druck= dampf des Dueseneinganges 72 der Duese 71
mag aus einem der Kompre = ssoren der Erfindung entnommen sein oder aber in einem
der heissen Brennraeume als Dampf aus Wasser geschaffen worden sein.
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Durch verschiedene Details der gegenwaertigen Erfindung und der Erfindung(en)
der Patentanmeldung vom 13. Juli 1982 ist es moeglich geworden, den Druckbereich
des Verbrennungsmotors mit aeuseter Brennraumanordnung so weit in der Figur 9 der
Erstanrneldung nach rechts zu verlegen, dass der Wirkungsgrad des Motors sich dem
des Otto-Motors oder des Ptesel- Motors annaehert und dabei der Druck so hoch und
die Temperatur im Brennraum so hoch wird, dass im Brennraum sowohL Pulver, wie Fluessigkeit
oder fester Brennstoff verbrannt werden kann.
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Gleichzeitig kann dabei die Leistung des Motors pro Gewicht und Raumbedarf
Qber ggf. noch kleiner werden1 als die herkoem mlicher Motoren. Statt, wie in der
Anmeldung vom 13.Juli, Wasserstrahlen zur Zerstaeubung des Festbrennstoffes zu benutzen,
kann man nach der gegenwaertigen Erfindung dafuer auch fluessige Brennstoffe verwenden.
Das ist vor allem dann zu empfehlen, wenn der betreffende Motor mit Unterdrehzahl
oder Unterlast Jaeuft. Denn dann mag es an Temperatur fuer die Direktverbrennung
von Festbrennstoff- Staeben mangelen.
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l)ie in dieser Patentanmeldung zitierte Hauptanmeldung und die genannten
Voranmeldungen, sowie die in Anspruch genommenen Priori -toeten werden auf der letzten
Seite der Anmeldung noch einzeln auf gefuehrt.
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In einer der Voranmeldungen, unter dem Begriff ''Voran = meldungen
ist die Hauptanmeldung mit eingeschlossen, ist bereits be schrieben und gezeigt
worden, wie man mit Hilfe einer Welle, die mit Hubscheiben und einer Ausnehmung
dazwischen, einen langen Kolbenhub radial nach aussen fuer mehrere Kolben in mehreren
Zy = lindern gleichzeitig erzielen und dadurch die Kurbelwelle mit ihrem hohem Gewicht
und Raumbedarf einsparen kann. Doch besteht nunmehr die Befuerchtung, dass bei sehr
hohen Drehzahlen die Massenkraefte der Kolben so hoch werden koennen, dass Gefahr
entstehen kann; dass die Kolbenkoopfe an die Zylinderdeckel ansiossen konnten, weil
man die Kolben nicht schnell genug bremsen kann.
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Figuren 12 bis 29 und 79 bis 80 belassen sich daher erfindungsgemaess
damit, eine solche Gefahr einzudaemmen, zu ver = hindern oder das Aggregat fuer
besonders hohe Drehzahlenj instes n= dere als Pumpe oder Kompressor, sowie auch
als Motor zu gestalten.
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Demgemaess ist in diesen Figuren gezeigt, dass man zwei in auf gleicher
Achse diametral gegenueber Zylindern laufende Kol = ben miteinander verbindet. Denn
dadurch wird erfindungsgemaess erreicht, dass die Fliehkraft des einen der verbundenen
Kolben der des anderen entgegenwirkt, wenn die Welle 2 mit den Hubschei = ben 4
stillesteht und der Zyiir erblock 3,33,133,233 usw. mit den in dessen Zylindern
13,14, usw. reziprokierenden Kolben 1,11 , usw.
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um die Welle 2 und die Hubscheiben 4 umlaeuft, die Fliehkraft des
einen der Kolben der des diametral gegenueber liegenden entgegen = wirkt, Ganz aufheben
tun sich die Fliehkraefte dabei allerdings nicht, da der eine der Kolben Jeweirs
von einem einzigem Augenblicke pro halbem Umlauf abgesehen, immer verschiedene Abstaende
vom der Mittellinie 26,126, der Welle 2 erhalten und folglich die Flieh = kraefte
periodisch nach einer Sinusfunktion unterschiedlich werden.
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Denn die Fliehkraft waechst nicht nur mit dem Quadrat der Winkelge
= schwindigkeit, sondern auch umgekehrt parallel zum Abstand von der Umlaufachse.
Die betreffenden Sinusfunktionen oder Kosinufl = Funktionen der verschiednen Antrietssarten
findet man in den Fig'u -
ren 64 bis 66. Doch wird die summarisch
wirksame Fliehkraft mit Hilfe der Verbindung zweier Kolben 1 und 11 zu einem Kolben
-paare 1,11, indem das Paar von jetzt an Kolben genannt wird und dessen frueher
selbststaendige Kolben 1 und 11 Jetzt Kolbenkoepfe genannt werden, wie die Nachrechnung
leicht zeigt, ganz erheblich geringer,was eine bedeutende Errungenschaft der Erfindung
ist.
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Wenn das die Zylinder tragende Gehaeuse stillsteht und stattdessen
die Welle 2 mit ihren F-JutJscheiben 4 rotiert, haben die Kolben keine Fliehkratt,
sondern eine sich dann addierende Beschleunigungskraft, Diese wird also beim verbundenem
Kolben der Erfindung mehr als .doppelt so hoch, wie bei meinen frueheren Finzelkolben
1 und 11.
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Doch ist durch die Verbindung der Kolben 1 und 11 und die Einsetzung
eines Kolbenschuhpaares aus Kolbenschuhen 5 in die angeordneten Lagerbetten 24 des
Kolbens und die Fuehrung der Kolbenschuhe 5 mit ihren Innenfloechen 9 an den Hubflaechen
oder Gleitflaechen der Kolben-Hubscheiben 4 mittel s der gegenwaertigen Erfindung
erreicht, dass der Kolben 1,11 zwangsfeuehrt ist und nicht mehr gegen den 7y = linderdeckel
333 laufen kann, da die Beruehrung der Gleitfiaechen 8 der Hubscheiben mit den Innenflaechen
9 des betreffenden Kolbenschur ehe 5 und die Aussenflaechen des betreffenden diametra
gegenueber liegenden Kolbenschuhes 5 mit der betreffenden Schwenkbettflaeche 24
des Kolbens 1,11 das jetzt erfindungsgemaess verhindert. Die Verbin = dung der Kolbenkoepfe
1,11 mittels der Verbindungsstege 21,22 mit = einander,sowie die erfindungsgemaesse
Anordnung der Kolnenschuhe,5, der Welle 2, der Hubscheiben 4 und der Schwenkbettflaechen
24 wird daher fuer besonders hohe Drehzahlen der Welle 20 mit Hubscheibe 4 besonders
stabil ausgefuehrt. Sehr hohe Drehzahlen, wie erwuenscht, werden dadurch moeglich.
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In den Figuren sind Teile, die gleiche Teile anderer der Figuren
ersetzen, mit gleichen Endziffern versehen und lediglich durch die Vorziffern unterschieden.
Die genannten Figuren dieses Erfindungs gegenstandes haben daher alle den gleichen
Zweck, oder vervoll= kommnen den Zweck, wobei sie lediglich verschiedene Baumoeglich
= keiten aufzeigen. Es ist naemlich so, dass die genannten Teile nicht ohne Weiteres
ineinander hinein montiert werden koennen, sondern jeweils eines der zusammen wirkenden
Teile mehrteilig ausgefuehrt sein muss, damit man die Anlage montieren kann.
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Die Bauweise des in den genannten Figuren dargestellten Erfindungs=
teiles ist daher wie folgt in den genannten Figuren dass zwischen zwei gleichachsigen,
achsial voneinander entfern ten Zylindern oder Kammern 3,33,13,14 zum Beispiel nach
den Figuren 13 bis 39 und 79,80 oder einer odor einigen dieser @i -gurcn, eine zentrisch
gelagerte Welle 2,18, zum Beispiel in Lasern 12, um oine zur gemeinsame Achse 25
der genannten Kammern 13,14, senkrecht@ und durch die genannte gemeinsame Achse
gelegte Wellenachse 26 rotierbar gelagert ist und achsialwaerts einer mittleren
Ausnehmung 16 um den Abstand "e" = 6 von der Wellenachse entfernt mit dem Radius
"R" 7 ausgebildete Hubsche wen 4 mit um die Cxzenterachse 23 zylindrischen Fuehrungsflaechen
8 vom Radius "R" um die genannte Exzenter = achse angeordnet sind, die die Innenfluechon
9 zweier in den Kolben 1,11 in dessen im Abstande 19 mit Radius 100 ausgebil deten
Schwenkbettenflaechen 24 mit den Kolbenschuh - Aussenflae chen 10,ebenfalls vom
genanntem Radius 100,schwenkfaehig eingeleg ter Kolbenschuhe 5,55 beruehren und/oder
fuehren keonnen, wobei der genannte Kolben 5,55 in beide der Kammern 13,14 er streckt,
sowic in ihnen dichtend entlang der genannten gemein -samem Achse 25 achsial reziprokierbur
i3t , und der genannte Kolben in seiner achsialen Mitte einen Hohlraum 27 bildet,
durch den ein Teil der genannten Welle 2,18 erstreckt ist und der von mindestens
zwei Verbindungsstegen 21,22 begrenzt ist, die die beiden Kolbenkoepfe 1 und 11
miteinander verbinden und dadurch beide Kolbenkoepfe 1 und 11 miteianander kraftschluessig
zug sammen gehalten sind;
dass die genannten Hubscheiben 4 stellenweise di? Aussen = flaechen 28 des genannten
Kolbens 1, 11 ueberragen, die genannten Verbindungsstege 11,22 in die genannte Ausnehmung
16 eintreten und zwischen den beiden genannten Hubscheiben 4 angeordnet sind;
doss die genannten Aussenflaechen 28 des Kolbens 1,11 an den Innenflaechen 29 der
Kammerngehaeuse 3,33 dichtend anlie gen oder gleiten und dabei die genannten Kammern
13,14 ver = schliessen, sowie bei ihrer Achsialbewegung entlang der genunn ten gemeinsamen
Acnse 25, also bei dem genannten Reziprokie= ren, im relativ zueinander umgekehrtem
Verhaeltnis vergroessern und verkleinern;
dass die genannte Achsialbewegung des Kolbens 1,11 entwe der durch Fluiddruck in
den genannten Kammern 13,14 oder durch die Bewegung (rotation) der genannten Hubscheiben
4 oder durch beides erzeugt oder gefuehrt wird;
dass die genannten Hubscheiben 4 mit um die genannte Wellen = achse ?6 zylindrischen
Achsialfortsuotzen 18 versehen und mii diesen auf der Welle 2 befestigt sind, wobei
die genannten Fort saetze 18 auch gleichzeitig die genannten Lager 1? tragen koennen,
beziehungsweise in ihnen gelagert sind;
dass mindestens eines der Kammerngehaeuse 3,33 mit einem abnehmbarem und anbaubarem
Deckel 333 versehen ist, um die Einfuehrung des genannten Kolbens 1,11 in dio betreffenden
Kommern 13,14 zu ermoeglicheni
dass der Kolben 1,11 zwischen seinen beiden Achsialenden 24 eine Laenge hat, die
nur wenig kuerzer, als der Abstand zwi -schen den Kammernboedon 30 vermindert um
den Hubweg des Kolbens ist und die Ausbuldung nach Anspruch 13 dafuer ange ordnet
ist, dass trotz des genannten nur geringen Abstandes die Kolbenenden 24 nie an die
Kammernboeden 30 anstossen koennen, da die Auflage der Kolbenschuhflaechen 9 und
10 ander Schwen bettflaeche 24, bzw. an der Fuehrungsflaeche 8 das verhindern;
dass mehrere Kammernsaetze 13,14, in Kammerngehaeusen 3, 33,133,233, zum Beispiel
nach den Figuren 19,20,33,34 einem gemeinsamem Gehaeuse 15 zugeordnet sind und in
auf gleichen gemeinsamen Achsen reziprokierbare Kolben mit entsprechenden Kolbenkoopfen
1,11 angeordnet sind, wobei mindestens einer der genannten Kolben mit mindestens
4 Verbindungsstegen 221, 321,222,322 zum Beispiel nach den Figuren 20 bis 24 versehen
ist und die genannten mindestens vier Verbindungsstege seitwaerts der beiden dazwischen
liegenden Verbindungsstege 121,122 eines anderen der genannten Kolben 1,11 angeordnet
sind;
dass zun Beispiel nach Figuren j bis 27 ein gegebenen = falls Verbindungsstege 121,122
zu den Kolbenkoepfen 1,11 des genannten Kolbens befestigender Stift 34 in eine Ausnehmung
31 eines Kolbenschuhes 5 eingreifend, angeordnet ist;
dass zum Beispiel nach den Figuren 28,29 oder 30 bis 32 mehrere Hubscheibenpaare
4,444,104,204 an einer gemein = samen Welle 2 in Richtung der Abstande "e" der Exzenterach=
sen 23 winkelmaessig zueinander unter' gleichen Winkeln verdreht angeordnet sind;
dass zum Beispiel nach den Figuren 33 bis 37 eine Druckleitung 45 durch ein Kammerngehaeuse
3 angeordnet ist und der Kolben 1,11 mit mindestens einer Nut 48 zur Verbindung
mit der Muendung der.
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betreffenden Druckleitung 45 versehen ist und ausserdem gegebenen
falls Bohrungen oder Kanaele 47,49 enthaelt, die Fluid aus der genannten Leitung
45 in Druckfluidtaschen 38,39 eines Kolbens oder Kolbenschuhes 5 leiten;
dass die Kolbenkoepfe rrit Ausnehmungen 50,52 z.B. nach Figuren 38, 39 vorsehen
sind, in die @a@@@finger 51, 53 von Verbindungs
stegen 421,422
oder 521, 522 eingreifen und/oder, dass eine Kolbenkopfhaube 55 @eile der genannten
Verbindungsstege und der Kolbenkoepfe 1,11 umgreift und diese befestigt, beziehungs
weise daran befestigt isty
dass in dem genannten Kolben 1,11, in den Jeweiligen Kol = benkoepfen 1,11, zum
Beispiel nach Figur 79, Hohl = raeume 57 angeordnet sind, in denen Innenkolben 56
die Kol = benschuhe 5 tragend, reziprokierbar sind, wobei die genannten Innenkolben
56 durch Druckfedern 58 innerhalb der Kolben koepfe 1.11 einwaerts, also aufeinander
zu, gedrueckt werden, zum Beispiel um den beim Umlauf der genannten Welle 2 und
der Hubscheiben 4 veraendernden Abstand "A" der Figur 80 auszu -gleichen und / oder,
wobei der Druck der genannten Federn 58 staerker gehalten ist, als die gegebenenfalls
an den Kolben 1,11 auftretenden Massenkraefte Welche dieser Anordnungen und Ausb'ildungen
man in der Praxis trifft, richtet sich weitgehend nach der erwuenschten Drehzahl
des Zylinderblockes oder der Welle 2 mit der (den) Hubscheibeln) 4.
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Wenn die Drehzahlen nur niedrig sind, kann man auf die Anord= nung
des Kolbens der Figurengruppe 12 bis 29 und 79 bis 80 ueber = haupt verzichten und
die einfachere und billigere Loesung nach der Voranmeldung verwenden. Bevor man
das entscheidet, sollte man aber anhand der kinematisch-mathematischen Bed i ngungen
genau nachrechnen.
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Die Figuren 40 und 41 zeigen den generellen Aufbau eines Motors nach
der Erfindung in beispielhafter Weise. eingezeichnet sind hier Entspanner der herkoemmlichen
Motorenbauart mit Kurbelwellen und Pleueln. Als Kompressor ist von der Kurbelwelle
in diesen Figu = ren ein Doppelkompressor fuer zwei Stufen, Niederdruck und Hochdruck
nach den Figuren 12 bis 29 eingezeichnet und zwar Jeder dieser Kom = pressoren mit
vier oder sechs Kolben in entsprechender Anzahl von Zylindern. Der Kompressor 2
foerdert mit Mit druck in den Kompre = ssor 3, der dann den Hochdruck in den Brennraum
5 liefert.
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Besonderheoten sind die Anordnungen im Brennraum, wobei diese ausser
in den Figuren 40 und 41 noch beispielsweise oder als Alterna -tiven, in den Teilefiguren
53 bis 57 gezeigt sind und die technischen Vermutungen ueber die thermischen Verhaeltnisse
in den Figuren 60 bis 63 erklaert sind. Diese enthalten vorlaeufige Angaben, die
in der kommen = den Praxis vermutlich noch Praezisierungen oder Berichtigungen erfahren
werden.
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Zunaechst einmal betrachtet der Erfinder den Motor ohne die Benutzung
von fezten oder pulverfoermigen Brennstoffen, im Sinne der Hauptanmeldung als Benzin
oder Diesel - Treibstoff - Motor. Dass man solche Motoren mit aeusserer Brennkammer
zwischen einem Verdichter oder Verdichtersatze und einem Entspanner oder Entspanner-Sat
e bauen kann, ist seit langem bekannt, Doch sind solche Motoren kaum gebout worden.
Der Erfinder vermutet, dass das insbesondere daran liegt, dass die technischen Mittel
dafuer bisher nicht ausreichend bekannt wa = ren. Denn die Motorenbauer befassen
sich im Wesentlichm mit den Klopferscheinungen, der Brennraumausbildung und zwar
der Brennraum -Ausbildung mit relativ grossem Volumen bei relativ kleJnem Eingangs-oder
Verdichter Druck, also mit kleinem Kompressions-Verhaeltnis eta.
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Dabei beruft man sich auf das P-V Diagramm des Otto, Diesel oder
des Motors des gemischten Prozesses und sieht daraus, dass bei einem gegebenem Drucke
unter der Selbstzuendtemperatur des Brenn -stoff-Luftgemisches der Gl ichraum Verbrennungsmotor
dem Gleichdruck -Verbrennungsmotor sichtbar wirtschaftlich ueberlegen ist. Im Flug
-zeugbau verwendet man Gasturbinen, doch kostet eine europaeische Gasturbine mit
Schaftabtrieb dreimal mehr, als eine dreimal leistungs= staerkere amerokanische
Schaft- Gasturbine. Der Preis der betrachteten europaeischen Turbine ist zehnmal
zu hoch, um in Volksflugzeugen
benutzt und von Menschen mit Durschschnittseinkommen
gekauft wer den zu koennen. Es besteht daher ein Bedarf an billigen,
leistungsstarken Aggregaten, die zur Zeit nicht auf dem Markte sind.
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Es fehlt noch an Firmen, die Schaft-Gasturbinen in Massen zu billigen
Preisen bauen, wenn man von den leistungsmaessig zu grossen USA Turbinen absieht.
Die Bemuehungen des Erfinders in den letzten Jahren haben keine Hoffnung blicken
lassen, dass die gewuenschten Schaft -Gasturbinen bald erhaeltlich sein koennten,
obwohl die Turbo-charger Technik so weit fortgeschritten ist, dass solche Turbinen
eigentlich schon billig auf dem Marktesein sollte.
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Daher hat der Erfinder das Problem untersucht und ist zu dem Eindruck
gekommen, dass der Motor mit aeusserer Brennkammer zwischen einem Verdichter- und
Entspanner-Satze dann merklich hoehe = re Leistungen pro Gewicht, Abmessung und
Preis abgibt, als die bekann = ten Otto und Dieselmotoren, wenn es gelingt einen
solchen Motor mit Aussenbrennkammer technisch vollkommener zu machen. Diese Loesung
des beschriebenen Problems erscheint dem Erfinder mit Hilfe seiner Technik und der
Patentanmeldungsgruppe durchaus moeglich.
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Denn worauf es ankommt, um einen solchen Motor rationell zu machen,
ist, den Druck im Brennraum hoch zu bringen, um einen guenstigen Wirkungsgrad im
P-V Diagramm zu erhalten, der sich basis = maessig nach der Formel
errechnen laesst.
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Um nun den hohen Brennraum Druck zu verwirklichen, kommt es im Wesentlichen
darauf an, den Kompressor totraumlos oder t traum -arm zu bauen, den Entspanner
totraumarm zu bauen und Ventile zu schaffen, die diese Totraumlosigkeit verwirklichen
helfen und die au = sserdem der erhoehten Temperaturbelastung beim Uebergang vom
Brenn -raum in den Entspanner standhalten. Dann wird es naemlich so, dass der Entspanner
bei jedem einzelnem Abwaertshube volle Arbeit leistet, waehrend er das beim Otto
Motor nur bei jedem zweiten Abwaerte ube tut.
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Der Motor mit Aussenbrennkammer ist also geeignet, beim gleichem
Entspanner fast dopp lt so viel Atbeit zu leisten, wie der Otto-Motor.
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Also ist er merklich leichter im Gewicht, als der Otto Motor bei
glei = cher Leistung. Denn das Gewicht des benoetigten Kompressors ist relative
gering, da dieser der geringeren Temperaturen wegen im
Wesentlichem
aus Leichtmetall gebaut werden kann und ausserdem nur etwa ein Viertel bis ein Drittel
des Hubvolumes des Entspanners benoetigt. Die Erfindung befasst sich daher in betraechtlichen
Teilen mit der Schaffung leichter, fast totarumloser Verdichter, zum Beispiel denen
der Figuren 7,8,58,59 und mit der Beschaffung besser kuehlbarer Ventile zwischen
Brennraum und Entspanner, sowie mit der Formgebung der Zylinderkopf Innenflaechen
und der Stirnflaechen der Kolbenkoep fe, um Totraumlosigkeit oder Totraum-Armut
zu verwirk = lichen. Dazu kommt die Anordnung breiter duenner Flammen im Brennraum,
um eine gute Verbrennung aller einstroemenden Stoffe zu sichern und diese Verteilung
des Brennstoffes und der Luft nicht dem ZulNalle in einem grossem Zylinder, wie
in herkoemmlichen Motoren,zu ueberla ssen. Diese Vervollkommnung der Verbrennung
durch die Erfindung wird also noch dazu beitragen, die Benzin oder Diesel Treibstoff
Mo = toren der Ereindung rationeller und leistungsstaerker zu machen, wo = bei die
vollstaendigere Verbrennung auch noch der Abgasentgiftung dien = lich sein mag.
-
Mit diesen Errungenschaften fuer den Benir oder Dicseltrs,ibstoff
Motor mit aeusserer Brennkammer durch die Erfindung hat man dann die Grundlage dafuer
erreicht, um nun auch an die Ver brennung fester Brennstoffe zu denken, die versprechen,
noch bester zu verbrennen, als der bisherige Kohlenstaub. Sie sind fester kompri
miert, erfordern also weniger Raum pro Gewicht, als Kohlenstaub und sie sind angenehmer
in der Handhabung. Hier wird wieder die Ei-nfuehrung' der duennen breiten Brennflamme
durch die Erfindung bedeutend, weil sie die zugefuehrten Brennstoffe nicht mehr
dem Zufalle der richtigen Vermischung mit der Luft ueberlaesst.
-
Dadurch, dass es erfindungsgemaess, insbesondere durch die Figuren
7,8,58,59 moeglich wird, einst/ufig hohe Drucke rationell in den Brennraumeingang
zu foerdern, wird der Motor auch rationeller, als die herkoemmliche Dampfmaschine
mit allen Rafinessen, sodass der Motor zu der 2/3 bis 3/4 des eingefuehrten Oeles
verschlingenden Elektriziaetserzeugung und Zentralheizung verwendet werden k*nn,
Der Motor ermo@ licht anscheinend rationell kleinere Anlagen, als die heutigen Fernheizwerke
und Elekt rizitaetswerke, sodss er auch von relativ kleinen Gemeinschaften angeschafft
und zur Heizung und Elektrizitaetsversorgung mit Generatorbetrieb eingesetzt,
den
Strom und die Waerme billiger erzeugen, als die bisherigen oel-\ betriebenen Kraftwerke
oder die Dampfmaschinen Stromerzeugungs = Anlagen.
-
Die Arbeitsweise der Motoren der Figuren 40 und 41 ist im Wesentlichen
so, dass die Kurbelwelle 1 von einem ueb@ chem Startermotor angelassen wird. Dabei
dreht die Kurbelwelle 1 den Verdichter 6 iXr die Verdichter 2 und 3 mit. Dabei ist
zum Beispiel im Brennraum 5 die Sperre 6 geschlossen, sodass die vom erstem Verdichter
2 unter Mitteldruck ueber Zwischenkammer 4 in den Hochdruckkompressor 3 ge= lieferte
und vom Zweitkompressor 3 unter Hochdruck in den Brennraum -Eingang 200 gelieferte
heisse Druckluft mit der ueber der Selbstzuende -temperatur des Brennstoffes liegenden
hochen Verdichtungstemperatur nicht aus dem Brennraum entweichen kann und sich in
disem vor der Sperre 6 staut. Da gleichzeitig mit der Kurbelwellendrehung die 5rennstoffantriebsrollen
8 den Brennstoff 28,45 bereits in die Brennstelle zwischen 27 und 37 foerdern, entzuendet
sich der Brennstoff und verbrennt in der komprimierten Luft, wobei ein ploetzlicher,
hoher unter Gleichraumverbrennung, wie im Otto-Motor entsteht, Diesen Druck kann
man benutzen, um ueber einen Drucktaster 51 hinter Leitung 50 zu benutzen, um den
Klappenkolben 666 aufwaerts zu bewegen, damit er die Sperre 6 oeffnet und nach erfolgter
Oeffnung in der Offenlage der Sperre 6 arretiert. Das ist nur ein Beispiel der Zuendung.
Ist die Zuendung mal erfolgt, dass stroemt das Gas durch den Brennraum 5 ueber die
gegebenenfalls angeordnete Reinigungongsanlage 40,41,42,43, 44,57,58 usw. und ueber
das Ventil 12 durch Einlassoeffnungen 10 in die betreffenden Abwaertshub bereiten
Zylinder 13 bis 15 periodisch wechseind nacheinander ein, um darin die betreffenden
Kolben 16 bis 18 periodisch nacheinander zum Arbeits-Abwaertshube anzutreiben, der
dann seinerseits die Kurbelwelle I treibt, damit den Verdichtersatz treibt und die
Arbeitsleistung nach aussen von der Kurbelwelle abgibt, wobei diese noch das Ventil
oder die Ventile 12, z.B. ueber 31 bis 33 antreiben mag. Der Motor laeuft Jetzt
mit konstantem Brennraum -Druck weiter, bis er abgestellt wird. wobei seine Leistung
durch Regelung der Drehzahl der Brennstofftreibrollen 8 geregelt werden mag.
-
Zum Beispiel mit dem Gashebel des Autos verbunden. Waehrend hier
die Verdichter der Figurengruppe 12 bis 29 eingezei,chnet ist; scheint es so zu
werden , dass der Verdichter der Figurengruppe 7,8 und 58,59 zusammen mit denen
einer der Voranmeldungen
die Verdichterarbeit noch besser und einstufig
verrichten kann, sodass dieser die Anordnung des Verdichters der Figuren 40 und
41 ersetzen mag. Dabei koennen die auf die Mitte 15 gleichzeitig laufen = den Kolben
26 der genannten l iguren von aussen her gleichzeitig parallel die genannten Kolben
26 mittels Hubscheiben oder Kurbelwellen und Pleueln antreiben, sodass die 3,4,5,7,6,8
oder 9 Kolben 26 gleichzeitig und parallel zueinander zur Mitte 15 komprimieren.
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Die Einzelheiten der erwuenschten Ventile sind zum Teil schon in
den Voranmeldungen beschrieben und so auch das Prinzip der Verbre= nnung des festen
Brennstoffes im Brennraume 5. Diese Patentanmeldung zeigt daher weitere Einzelheiten
der rnoeglichen Ausbildung von Verdichtern, Entspannern, Ventilen und Brennraum
- Alternativen, die im Einzelnen die gewuenschten Ziele dadurch verwirklichen, dass
der Brennstoff zunaechst pulverfoermit oder Pulver mit Fluessigkeit, zum Beispiel
mit etwas Wasser, vermischt ist und unter Druck einer Duese zugefuehrt wird, die
im Quer schnitt so eng ist, dass das Pulver sich unter dem Druck zu einem engem
Pulver verdichtet, insbesondere zu einem flachem Querschnitte bei groesserer Breito,
als die Dicke des Quer = schnittes ist und das Pulver so in Querschnittsform eines
duennen Streifens aus der Duese heraus gepresst wird; oder; dass der Querschnitt
des Brennstabes breiter ist, als er dick ist und in eine mit heisser Luft gefuellte
Duese eintritt, deren Querschnitt duenner, als er breit ist; oder; dass das Brennstoffband
neben weiteren Brennstoffboendern durch entsprechende Querschnitte gefuehrt wird,
sodass in der Gesamtheit eine breite duenne Zufuehrung des Brenn= stoffes in die
Brennkammer erfolgt;
dass die genannte Brennkammer die eines Verbrennungsmotors mit aeusserer Verbrennung
ist, in die ein Verdichter heisse, komprimierte Luft einbl@est und der Brennkammer
ein 1 @tspanner nachgeschaltet ist, in die die Brennkammer ihre heissen Gase liefert
und der genannte Entspanner den Verdichter antreibt und darueber hinausgehende Enspannungsarbeit
nach aussen abgiegt, zum Beispiel noch den Figuren 40 oder 41, worin die oder der
Verdichter 2,3 zum Einlass 200 der Brennkammer 5 verbunden ist und der Auslass 10
der Brennkammer zu den Ex = positionskammern z.B. 13,14,15 nacheinander periodisch
verbunden wird, sodass die Arbeitselemente, zum Beispiel Kolben 16, 17,8 nach einander
mit heissem Gas aus der Brennkammer 5 zum Beispiel ueber eine Steuerung oder Ventilanordnung
12 mit Einlassmiteln 10 und Auslassmitteln 11 periodisch beaufschlagt werden, um
ihren Arbeits- und Expansions- Hub auszufuehren und zum Beispiel ueber Pleuel und
eine Kurbelwelle die Verdichter Elemente 19 bis 24 treiben und darueber hinaus Arbeit
durch die Kurbelwelle aus dem Gehaeuse 30 heraus nach aussen abgeben; oder; dass
ein Ventil 12 angeordnet ist, mit dem alle Zugaenge zu allen Entspannerkammern z.B.
13 bis 15, verschlossen werden kopennen, sodass beim Anlass-Antrieb des Motors oder
dessen Kurbelwelle 1 durch den Verdichter z.B. 2,3, im Brennraum 5 hoch komprimierte
heisse Luft angestaut wird, der die Moeglichkeit in den Entspanner zu entweichen
versperrt ist, wobei der Luftdruck steigt und die Temperatur so hoch orhoeht, dass
dur Brennstoff sich entzuendet und in ihr verbrennt; oder; dass nach Zuendung des
Brennstoffes ein Durchlass zum Ent = spanner geoeffent oder automatisch geoeffnet
wird, zum Beispiel mittels eines Druck- oder Temperatur - Tastmittels,z.B. 7; Oder;
dass zwischen dem Zuendkammerteil 27 des Brennraumes 5 und
nach Uebersteigen des die Zuendtemperatur hervorrufender-Zuenddruckes
von der genannten Sperre 6 durch einen durch ei= ne Feder 54 belasteten Tastkolben
51 und Leitung des Druckes danach unter ein'Hubelement 666 zuegig und im Einklang
mit dem Lieferdruck aus dem Verdrichter und d4r Gasaufnahme durch den Entspanner(13-lS)
oder durch eine den sinngemaessen Effekt bewirkende Anlage geoeffnet wird, zum Beispiel
nach Figur 41;
dass der Brennstoff in einer Kammer 44 aufebwahrt ist, d de@ durch eine Leitung
144 ein nicht brennbares Gas ein Druck zugefuehrt rt: ist. das dem des Brennraumes
5 oder dem der Verdichterlief entspricht;
dass der Brennstoff 45 ein Band breiten duennen Quersch@utts ist und ein Foerdersatz,
zum Beispiel ein Rollenpaar 8, ange = ordnet ist, dass den Brennstoff unter Dichtung
als Tape oder Band Band 45 in die Brennduese 27 einfuehrt und zwar in der digkeit,
die zum Verbrennen mit dem gewuenschtem Luft@erhae@tnis "lambda" in der heissen
Luft in der genannten Duese27 erforderlich st;
dass der Brennstelle 27 ein Duesendicken Verstell-Element oder Duesenquerschnitts-
Verstellelement 46 zum Beispiel nach der Figur 41 zugeordnet ist, mit dem der Querschnitt
der Brennstelle oder Duese 27 verandert werden kann und dadurch der Brennvorgang,
der Abstand des Brennstoffes oder die Luftgeschwin= digkeit beziehungsweise der
Luftdruck, der aus dem Kompressor kommt, beeinflusst werden kann, um eine optimale
des Brennsto,ffes 28,45 in der Brennstelle 27 oder in der Brenn =.
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kammer 5 ZU bewirkten;
dass vor dem Intspanner , z.B. 12,13 bis 15, eine Schmutz -oder Fremdkorper - Abscheideanlage,
z.B. 42-44,55,59,60 mit Rotorantrieb 41 zugeordnet ist, die austauschbar ange-
ordnet
sein mag und/oder mittels der Halterung 40 der Anlange zugebaut oder von ihr abgenommen
werdenkann, wenn das so erwuenscht ist;
dass sie eine Kurbelwelle 1 enthaelt, die mittels Getriebemitteln die Ventile, zum
Beispiel das-Rotorventil 12 und den Kompressor teil, z.B.3,4,19 bis 24 treibt und/oder
der Kompressorteil einen hoeheren Luftdruck vor der Brennstelle 27 liefert, als
er im Brennraum Hauptteil 5 vorhanden ist, sodass die heisse Luft unter Ueberdruck
durch die Brennduese 27 gepresst wird und eine beson -verdickte und heisse Luft
dort vorhanden ist, wo die Brennstoff = spitze in die Luft eintritt, oder der Brennstaub
in sie eingepresst wird;
dass zurn Beispiel ncich Figur 54 Pulver - oder Pulver-Wasser gemischter Brennstoff
aus einer Leitung 68 unter Komprimierung in einer Uuese 69 engeren Querschnitts
in die Brennstelle 72 gepresst wird;
dass der Brennstoffstab oder das Brennstoffband 28 ohne vorher der Brennraum 5 zu
durchlaufen, in eine enge Duese 64 einge zwungen wird, in der vom Verdichter konmende,heiss
komprimierte Luft aus dem Einlass 63 groesseren Querschnitttes in den engeren Querschnitt
der Duese 64 eingeleitet ist;
dass zum Beispiel nach Figuren 54 und 55 ausgebildete Luft einlaesse 64, Brennstoffeinlaesse
69, Duesen-Nasen 70 und 71 angeordnet sind und ein Duesenquerschnitts-Verstellmittel
65 mittels einer Leitflaeche 66 den Duesenquerschnitt bei Nase 71, bei Querschnit
73 oder bei Nase 70 oder bei mehreren dieser Stellen nach Wunsch oder nach automatischer
Steuerung erwei tert oder verengt, insbesondere einen duennen, breiten Quer -schnitt
73 nach Figur 55 erweitert oder verengt, um eine duenne @reite Brennkammer mit hochvollkommener
Verbrennung zu erzeugen;
dass zwischen dem Trennraum 5 oder 65, dem Lufteinlass 67 und dem Brennstoffzuefuehrungskanal
76 zum Beispiel nach der Figur 56, die Duesen bildenden Nasen 71,181,281 mit der
Zuendstelle 85 angeordnet sind und diese Nasen einander genae = hert oder voneinander
entfernt werden koennen, beispielweise mittels Exzenterpressteilen 78,79 und 82,83
in Raeumen 77 und 84 Jenseits dunner, unter Exzenterwirkung nachgiebiger Waende
80, 81, die die genannten Nasen 181 und 281 tragen oder bilden;
dass der Brennraum 5 mittels einem Kanal 65 bis hinter den Motor verlaengert ist
und dort unter ihm ein abnehmbarer Teil 88 angeordnet ist, der die Schmutz-odor
Fremdkoerper Sammelan lage 89 enthaelt, von deren Boden aus ein Weiterleitungska
nal 90 zu einem Zwischenkanl 91 im Brennkopf fuehrt, von wo aus das hei sse Arbeiitsgas
dann durch den Brennraumaustritt 92 zu den Entspannern gelagt, wobei der abnehmbare
Teil 88 an einer Halteflaeche des Brennkoerpers sitzt und zum Beispiel mittels einer
Halterung 93 daran gehalten ist, beziehungsweise auch waehrend der Fahr des Fahrzeuges
mittels Spannern 94,95 und Leitplatte oder Halteplatte 93 ausgeschoben und durch
eine neues ersetzt werden kann, wenn die Schnutzsammelanlange voll geworden ist,
wie zum Beispiel in Figur 57 beschrieben;
dass in ihr Verdichterlanlagen verwendet sind, die geringen Totraum und hohen Foerdergrad
bei hohen Drucken haben, zum Beispiel Anlagen nach einer der Voranmeldungen oder
nach dieser Patentanmeldung, sodass sie selbst bei Drucken ueber 20 Bar bis ueber
100 Bar noch wirkungsgradhoch heisse Druckluft foerdern, um einen hohen Wirkungsgrad
des Motors zu sichern;
dass eine Wasser-Einstpritzanlage 86 nach Figure 56 oder eine solche nach Figuren
72 bis 76 einem Motor mit Aussen brennkammer oder einem Otto-oder Diesel-motor unter
Benutzung der Lehren oder Mathematik dieser Patentanmeldung zugeordnet ist.
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Die Figuren 4? bis 44 zeigen das Beispiel eines Ventiles, das einem
Verdichter vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein rnag, oder auch ZUrTl L3eispiol
dem l~ntspanner des Motors der l iuren 40 und 41 oder einem beliebigem anderem Motor
oder Entspanner zuge ordnet sein kann. Die Figur 44 zeigt dieses Ventil im Laengsschnitt,
waehrend die Figuren 42 und 43 Querschnitte durch das Ventil sind, da diese Figuren
Laengsschnitte durch einen Zylinder sind, dessen, das Ventil 12 beinhaltenden 7ylinderkopf
oder Ventilkopf 27 ct.
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Beide Figuren 42 und 43 sind gleiche Schnitte. Sie zeigen ledigl ch
zueinander unterschiedliche Hubhoehen des Kolbens 4 im Zylinder 1 and dadurch bedingte
andere Stellungen des ritierbaren Ventiles 12.
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Es soll bei diesem Ventil einmal erreicht werden, dass an sich bekannte
rotierbare Ventile wirklich in der Praxis betriebssicher verwendbar werden und ausserdem
soll erreicht werden, dass ein Ven = til zwischen Brennraum 5 und dem Entspanner
eingesetzt werden kann, dass wesentlich besser kuehlbar ist, als die bisherigen
Hubventile.
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Dabei soll es nach Moeglichkeit ausserdem noch einen Selbstdichtungs
= effekt verwirklichen und sich gegebenfalls, falls es abnutzen sollte, selber wieder
dicht einlaufen oder dicht einlaeppen. Es ist zu beden = ken, dass die Gastemperatur,
die dieses Venttil beruehrt und durch = stroemt, hoeher, als in ueblichen Ottomotoren
ist. Seine Bedeutung besteht darin, dass der rotierende Ventilkoerper 12 hohl und
von Kuehl fluid zwangssdurchstroemt ist, wozu das Ventil die inneren Kuehlraeume
13, beziehungsweise 29 hat. Ausserdem ist es durch Andrueck- Kol= ben 16 gegen die
Dichtbettflaeche 32 im Zylinderkopfbette angedrueckt, damit es eimmer dicht arbeitet.
Die Andruekung erfolgt dabei in der Richtung entgegengesetzt zu dem Einlasskanal
10 und dem Zylinder = eintritt 106. Daher die Schraeglage der Anpresskolben 16 in
ihren Andrueckkammern 15. Ausserdem ist ein Dichtklotzsatz 20 zum Verschluss des
Einlasskanals 10 (spater bei der Rotation 11) ange = ordnet, der den Enlasskananl
10 oder 11 verschliesst, wenn das Ventil mit dem Kanal 10 oder 11 ueber die den
Einlasskanal 8 des Zylinder = kopfes 27 hinausrotiert. Auch dieser Dichtklotzsatz
ist durch Andrueckkolben in Anpresszylindern (21 in 22) gegen die Aussenflaeche
6 des Ventiles 12, bezw. gegen die Auflageflaeche 24 im Kopfe 27 gedrueckt.
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Die Andrueckkolben 16 und die Dichtkloetze 20 sind Paare, die achsial
gesehen relativ zur Ventilachse 112 seitlich von den Einlass-oder Auslass- Kanaelen
10,11 und dem Zylinder-Einlass 106 versetzt sind, sodass die Innen-Gleitflaechen
der Kolben 16 und der Kloetze 20 immer an rund herum geschlossenen, ununterbrochenen
Aussenflaechen = teilen des Ventil oerpers 12 laufen. Die Speisung des Andrueckkammern
15,20, erfolgt zum Beispiel durch Kanaele 18,23 vom Brennraume her oder anstelle
Gas aus dem Brennraum in diese Kammern zu leiten, setzt man ein Trennventil nach
einer der Voranmeldungen ein, um dcn (.3asdruck auf den Anpresskammern 15,22 zuzufuehrendes
Schmieroel wirken zu lassen, sodass die Kammern 15,22 dann immer Schmieroel vom
Drucke gleich dem des Brennraumdrueckes enthalten.
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Weiterhin mag das Ventil durch die Anordnungen 34 bis 36 also Exzenterscheibe
und Gegenfederung am anderen Ende, 37,38,39 periodisch achsial hin und her bewegt
werden, sodass sich eine Drehbewe= gung und eine Achsialbewegung ueberlagerh, die
die Gleit- und Dicht -Flaechen 6,7,31,32,120,17, usw. des Ventiles, des Ventilbettes
und der Anpresskolben, sowie der Dichtkloetze ideal einzulaeppen versuchen.
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Von besonderer Bedutung ist auch hier wieder, dass die Form der Kolbenkoepfe,
also die Stirnflaechen der Kolben 4 in den Zylindern 2,1 eine Form haben, die der
der Iflnenflaechenteile der Anlage ueber dem Zylinder komplementaer ist. Man sieht
daher in den Figuren deutlich die Stirnteilflaeche 5, die dem Radius der Aussenflaeche
6,7,31 des Ventiles 12 komplementaer ist, daneben die Schraegflaechen, die den Schraegflaechenteilen
des Durchtrittes 106 komplementar sind und weiterhin nach aussen die planen Stirnflaechen
= teile der Kolben 4, die den Planflaechenteilen des Zylinderkopfbodens komplementaer
sind. Es ist also hier jeder Totraum ausgeschaltet, wenn der Kolben bis voll an
die Flaechen der Oberteile heran gefuehrt wird.
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Ebenfalls wichtig ist hier, dass es in den Figuren 42,43 auch gezeigt
ist, dass man die Abgase bei der untersten Stelleun (aeusserer Totpunkt) der Kolben
4 durch im Zylinderunterteil angeordnete Schlit = ze 3 in eine Sammel ammer zum
Auspuff ableiten kann. Das ist deshalb vorteilhaft, weil dadurch eventuelle Reste
von Fremdstoffen sicherer entweichen, als bei der Rueckfuehrung durch ein
Ventil,
denn je weniger Gleits/tellen Fremdstoffe oder Brenn -Rueckstaende durchlaufen,
Je geringer ist die Gefahr des Kolben -oder Zylinderwand Verschleisses im Entspanner.
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Die Einzelheiten des Motors der Erfindung versprechen also, lange
Lebensdauer der Kolben und Zylinderoende im Vergleiche zu herkoemmli = chen Kohlenstaubmotoren
zu haben. Soweit die Temperaturen beim Durch -tritt durch das Ventil sich als zu
hoch erweisen, wird nach der Berech = nung der Erfindung Wasser nachgespritzt, um
die Temeperatur zu kuehlen.
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Wie die Figuren 60 bis 63 zeigen, kann mit Wassertemperatur die mittlere
Zylindergastemperatur auf unter 300 Grad Celsius, allerdings unter Wirkungsradverlust
reduziert werden. Man bedenke hier anhand der Diagramme der Figuren 60 bis 63, dass
die Brennraumtemeparatur im Entspannerzylinder nur kurze Zeit wirkt. Das empflichste
Teil gegen Temperatur ist also nicht der Entspannerkolben oder Zylinder, sondern
das Durchfluss-Steuerventil nach der Voranmeldung oder das nach den Figuren 42 bis
44.
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Die Einzelheiten oder Alternativen zur Ausb Idung des Ventiles 12
und seiner Umgebung und Hilfsmittel zur Erreichung des angestrebten Zieles guter
Dichtheit und Steuerung der Gasstroeme wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass
einer von Fluid durchstroemten Kammer, zurn Beispiel der Kammer 1 nach den Figuren
42 bis 44, die zum Beispiel nicht nur Kammern einer Hydropumpe oder eines Hydromotors
sein brauchten, sondern auch Kammern oder Zylinder eines Kompressors, Verdichters,
Gasmotors oder Entspanners beziehungsweise eines Verbrennungsmotors sein koennen,
wie zum Beispile die Zylinder 1, e 2,3,13 bis 15 der Verdichter oder Entspanner
der Figuren 40,41, ein in einem Bette 32 gelagertes, mit seiner Aussenflaeche 31
im genannten Bette rotierbares Umlauf-Ventil 12 vorgeordnct oder nachgeordnet bzw.
vor- und nach - geordnet ist, das eine zylinder drische Aussenflaeche 31 als Dichtflaeche
zur Dichtung an der Bettflaeche 32 aufweist und die einen Radius hat, der dem Radius
des benachbarten Kolbenkopfes entsprechen kann, wo also die Kammer 1 in bevorzugterweise
einen Kolben 4 enthaelt, dessen Kopf eine gegen Verdrehung gesicherte, zur genannten
Aussen = flaeche 31 komplementaere ^,tirnfloocho 5 mtE
radius hat,
das genannte Ventil Einlasskanaele 10 und Auslasskanaele
11 enthaelt, und dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zwecks guter Dichtung mit
einem Teile der Aussenflaeche 31 gegen die Bettflaeche 32 gedrueckt wird;
dass das genannte Ventil 12 innere Hohlraeume 13 oder 29 hat, die von kuehelndem
Fluid, wie zum Beispiel Luft oder Wasser durchstroemt sein moegen, und/oder, dass
das genannte Ventil mittels oinefTm Achsialantrieb, z 11. 33,34,3':t,36,37,38,39
periodisch achsial bewegt, also oszilliert oder reziprokiert wird, damit sich die
Drehbewegung mit einer Achsialbewegung zwecks Selbstreinigung der Dichtflaechen
31,32 oder zwecks Selbst-Dichtlaeppen der genannten Dichtdlaechen 31,32 ueberla
= gert, und/oder, worin ein Kanal 13 mit Oeffnungen 14 zwecks Durchs@uelung der
genan@ten Kammer mit kuehlluft angeordnet ist, und/oder, worin in die genannte Kammer
ein Zylinder ist, in dem ein Kolben 4 laeuft, der bei seiner untersten Lage Schlitze
3 in der Kamrnernwand 2 freigiebt, sodass die Abgase aus der rammer durch diese
Schlitze entweichen, und/oder, worin die Abgase durch den Auslasskanal 11 und 9
geleitet werden, und/oder, worin der Kanal 9 im Kammernkopf 27 zusammenwirkend mit
dem Kanal-Il im Ventil 12 unter Druck oder Laufluft die Kammer 1 zeitweise rnit
Kuehlgas oder Kuehlluft durchspoelt oder die Abgase durch die Kanalele 3 aus der
Kammer 1 heraustreibt, und/oder, dass dem Ventil 12 diametral gegenueber dem Einlasskanal
8 im Ventilkopf 27 und dem Einlass 106 in die Kammer 1 eine Anpressanordnung zugeordnet
ist, die aus zwei oder mehr Anpresskolben 16 in Rnpresszylindern 15 besteht, deren
Anpress= druck auf den genannten Kanal 8 und Einlass 106 gerichtet ist und die achsial
parallel zur Achse 112 des Ventiles 12 versetzt sind, sodass einer der Anpresskolben
diesseits und der andere Jenseits des Kanales 8 und 9, sowie des Kammerneinlasses
106 liegt und dadurch eine n ununterbrochenen Teil der Aussenflaeche 31 des Ventiles
12 beruehren, und/oder, dass Druckfluid z.B,. durch Kanaele 18 in die Anpresskammern
15 geleitet wird, wobei dieses Schmierfluid sein kann, dass ueber Anordnungen einer
der Voran = meldunnon mit dem Gasdruck in dem Kanal 8 und dem Einlass 106
enthaelt,
aber von diesem Gase mit der Anordnung der Voranmel dung getrennt sein kann, und/oder,
dass die Kammern 15 und Kol = ben 16 so bemes en und gerichtet sind, dass die Aussenfloeche
mit einem die Rotation und/oder Achsial-Bewegung des Ventiles 12 ohne hahe Reibung
an der Bettflaeche 32 gleiten kann und dabei gegen diese gut abdichtet, sodass kein
Gas oder Fluid ous den ihnen zugeordneten Kammern oder Raeumen entweichen kann,
zu kann, oder entweichendes Fluid ein Minimum ist, und/oder, dass im Veflti Ikopf
27 eine Schraegflaeche 24 einer Kammer 19 angeordnet ist, auf der ein Dichtklotz
20 mit seiner Lagerfloe = che 25 aufliegt, und/oder, dass der genannte Dichtklotz
eine Dichttlaeche 120 hat, die komplementar zur Aussenflaeche 31 des Ventiles 12
geformt ist, olso eine Teilzylinderflaeche 120 mit dem Radius bildet, den die Aussenflaeche
31 d<es Ventiles 12 hat, und/oder, wobei in dem Ventilgehaeuse dem betreffendem
Dichtklotz zugeordnet , eine Anpresskolben 21 in einer Anpress= kammer 22, die durch
Leitung 23 mit Druckfluid gefuellt sein mag, angeordnet ist, der auf den Druckklotz
20 presst und diesen mit der Flaeche 25 auf die Flache 24 und mit seiner Dichtflaeche
120 auf den entsprechenden Teil der Aussenflaeche 31 des Ventiles 12 drueckt, sodass
die genannte Dichtflaeche des Klotzes 20 den betreffenden vorueber rotierenden Kanal
10 oder 11 des Ven -tiles 12 verschliesst und abdichtet, wenn dieser mit dem Kanal
8 in Verbindung steht, und/oder, worin eine solche Anzahl von Dichtkloetzen 20 mit
zugeordneten Kolben 21 und Kammern 22 angeordnet ist, wie Kolben 16 dem Ventil 12
zugeordnet sind, und, oder, dass die Kloetze 16 die gleiche achsiale Lage relativ
zur Ventilachse 112 haben, wie die genannten Anpresskolben 16.
-
Die Figuren 45 bis 52 und teilweise die Figuren 64 bis 71 zeigen
Beispiele fuer Motoren der Erfindung fuer hoechste, mindestens kurzfristige Leistung
bei grosser Einfachheit und Billigkeit und bei geringem Gewicht. Ihre Aufgobe ist
es, zum Beispiel, die Schaft -Gasturbinen fuer kurzfristigen Einsatz zu ersetzen
und dabei eine ihr gleiche Leistung pro Gewicht annaehernd oder ganz, Je nach Aus
= fuehrungs-Art zu erreichen, Oder es ist ihre Aufgabe, die Leistungs= abgabe des
betreffenden Motors direkt in Druckfluidstroeme, zum Bei = spiel in Hydrotluidstroeme
umzuwandeln.
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Die Umwandlung einer Verbrennungsmotoren Leistung in einen oder mehrere
hydrostatische Druckfluidstroeme ist aus den USA Patenten 3,260,213 und 3,269,321
und weiteren Patenten des Er = finders in anderen Laendern bekannt. Damals wurden
diese Patente aber von den Fachexperten nicht ernst genommen. Man hielt ihnen zum
Beispiel entgegen, dass die Uebertragung einer Hydroleistung in Rohren mehr Verluste
bringe, als man an Vorteilen erreiche.
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Ausserdem lag den damaligen Patenten zwar eine gesunde Theorie zu
= grunde, doch wurde das mathematische und technische "know-how" und Wissen nicht
erreicht, um die Motoren praktisch verwerten oder durchsetzen zu koennen. Die entsprechenden
Figuren der gegenwoertigen gen Erfindung sollen diese Maengel der alten Technik
ueberwinden und kraftkonzentrierteste Aggregate von geringen Herstellungskosten
und Gewichten zu schaffen. Ausserdem soll die Leistungsabgabe, soweit wie moeglich,
in die Mitte zwischen den Zylindern verlegt werden, damit die Zylinder beiderseits
aus schmalen Flugzeugteilen heraus in den Luftstrom hereinragen koennen, oder es
soll eine einzige Kurbelwellenanordnung einem Aggreate mit Arbeitshueben in beiden
Achsialbewegungsrichtungen zugeordnet werden. Denn bisher arbeiten die Kurbelwellen
Ja nur bei einer Achsialbewegung des Kolbens mit Arbeitsabgabe nach aussen. Schliesslich
sollen Mittel angleordnet werden, mehere solcher Freiflugkolben Motoren zu verhoeltnis,
gleichen Arbeitstakten zu zwingen, damit die Leistung mehrerer der = selben rationell
in Hydrofluidaggregate mit mindestens sieben Kolben uebertragen werden kann. Und
schliesslich sollen die Gewichte solcher Freiflugkolben fuehlbar verringert werden
und die Frequenz der Hubzahl pro Zeiteinheit soll erhoeht werden, was dadurch moeglich
wird, dass man den Freifltigkolben erfindungsgenisess Zwangs -mittel zur Bewegungsbegrenzung
zuordnet, die ein Anfliegen des Kolbens
an einen Jenseitigen Zylinderdeckel
bei zu schnellem Fluge des Kol = bens unmoeglich machen. Denn das ist Voraussetzung
dafuer, um die Hubfrequenz zu steigen.
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Erfindungsgemaess ist daher in Figur 45 zwischen zwei Kolben 2,4
eine Mittelwand angeordnet, in die eine Zuleitung durch Turbo erfolgt und ein Ruecksch
lagventil angeordnet ist, dass Ausstroemung von Druckgas unmoeglich macht, wenn
die Steuernut 5 oder 6 ueber den Einlass 25 fliegt. Ausserdem ist Brennstoffeinspritzung
statt Vergaser vorgesehen, um einen langen Kolbenhub zu ermoeglichen. Dieses Aggregat
gibt daher eine aeusserste Kompaktheit und Billigkeit der Her = stellung bei ausserordentlich
hoher Leistung. Die Leistung mag an einem Ende 7 des Schaftes 3 der Kolben abgenommen
werden. Der Motor arbeitet in beiden Richtungen, je einer der Zylinder bei einer
der Achsi = alhubr ichtungen.
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Die Figuren 46 bis 49 zeigen Massnahmen, die Hydropumpen zwischen
den Zylindern anzuordnen, damit die Zylinder aussen sind und in den Luftstrom an
beiden Seiten eines engen Flugzeugteiles herausragen koennen. Ausserdem sind in
diesem Figuren Schwenk = arme 32 angeordnet, damit die Hydropumpehkolben keine hohen
Relativ= geschwindigkeiten oder Verkantungen unter hohem Druck erleiden.
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Von besonderer Wichtigkeit ist die Figur 50 mit ihren Formeln in
Bezug auf die Schablonen oder Hydropumpen Antriobselemente 43, 44. Denn durch diese
bisher unbekannten Formeln wird es moeglich, die Arbeitsabgabeleistung der Verbrennungsmotorko
1 ben 2,4 genau bemessen voll an die hydrostatischen Druckstroeme aus den Pumpen
= Kolben 39 abzugeben. Der Motor arbeitet dann ohne Leistungsrest und ohne Leistungs-
oder Brennstoff Verschwendung, was bisher noch nie erreicht war. Man kann an der
Schablone 43 dann willkuerlich nahe dem Hubende eine Leistungsbedarf-Verstaerkung
einbcluen oder aus = formen, sodass diese den Verbrennungsmotorkolbenhub abw uergt
und dadurch das Anfliegen des Freifl ugkolbens 2,3,4 an ein entsprechendes Teil,
zum Beispiel einen Zylinderdeckel, oder Waende 15, 115 oder 215.
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Die Figuren 51,52 verbinden eine Zwangsbegrenzung des Kolben -hubes
der Kolben 2,4 mittels der Anordnung und des Eingriffes einer der Hubscheiben der
Erfindung in das Mittelteil des Kolbenschaftes.
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Gileichzei tig zeigt diese Ausfuehrung die Moeglichkeit der Anord=
nung vieler tìydrottpenkolben und die Fuehrung des Hubteiles 62
gegen
Verdrehung oder Verlagerung. Anstatt eine der Hubscheiben der Erfindung in der Mitte
zwischen en Motorkolben 2,4 anzuordnen, kann man auch eine Kürbelwelle und Pleuel
in der Mitte zwischen den Motorkolben 2 und 4 anordnen. Doch ist das nicht so einfach
und nicht ohne seitliche Belastungen moeglich, da man die Kurbelwelle bisher nicht
ohne Weiteres durch die Kolben oder dfln Kolbenschaft legen konnte. Im vorliegendem
Falle der Erfin dung wird das aber, wie Jedoch nicht in der Figur gezeichnet, dann
moeglich, wenn man die Kurbelwelle oder den Kolbenschaft 3 zwecks Einmontage eines
Stueckes der Kurbelwelle in die erfindungsgemae = sse Nut 47 der mittleren Kolbenstange
3 zwischen den Kolben 2 und 4 hereinbaut.
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Bisher ist die Anordnung der Hubscheiben der Erfindung gegenueber
der Anordnung eines Kurbelwa@entriebes oder Fuehrungs = mittels die wesentlich einfachere.
Doch sollte nach Moeglichkeit, wie in den Figuren 51 und 52 nicht eingezeichnet,
die Anordnung nach den Figuren 79 und 80 den Hubscheiben zugeordnet werden. Beispiels=
weise, indem man die Hubkolben 56 mit den Druckfedern der Figur 79 unter Beruecksichtigung
der Abstandsberechnung nach der Figur 80 an dem Mitteltei! des Kolbenschaftes 3,
zum Beispiel an oder in den Teilen 49 der Figuren 51,52 anordnen, sodass die Ro
I lenbolzen 50 dieser Figuren innerhalb des Mittelteiles 49 innerhalb der Grenzen
der Abmessungen nach Figur 80 stark gegen die Fuehrungsflaechen 8 der Hubscheiben
4 gedrueckt werden und zwar mit einem so starkem Drucke, dass dieser die Moeglichkeit
des Anfliegens der Freiflugkolben 2,4 an Jenseitige Zylinderdeckel oder Begrenzungswaende
ausschaltet oder verhindert.
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Figur 64 zeigt einen Schnitt durch einen herkoemmlichen Viertackt
Otto - Motor. Zum Zwecke des Leistungs-Vergleiches der Systeme sind alle Figuren
64 bis 71 in gleichem Masstabe gezeichnet und zwar im unter Figur 69 eingezeichnetem
Masstabe 1:3., also dreimal verkleinert. Die Figur 64 berukL dabei auf vielen Messungen
der Honda 750 cc Motorrad Engine CB 750 der sechziger und siebziger Jahre. Diese
hat sich umgebout in den Teststaenden des Erfinders bestens bewaehrt. Man hat bei
dem 60 mm Durchmesser Kolben und 60 mm Kolben = hub einschliesslich Zuendung usw.
ein Gewicht von 12 Kg; naemlich etwa je 5 Kg fuer das Kurbelgehaeuse mit Kolben,Kurbelwelle
und Pleueln, sowie 5 Kg fuer den Zylinderblock mit VentiLkopf Zwei Kg sind
Zubehoer,
wie Zuendung, Hauben undsoweiter umgelegt von den vier fiZylindern dieser Mot rradengine
auf einen. Die Leistung ist dabei ohne Trurbocharger 18 P'S bei 10.000 Uprn. Doch
laeuft die Maschine nur 8500 ohne Turbo. Mit vom Erfinder angebautem Turbo erreichte
dieser Motor bei 10.000 Upm pro Zylinder umgerechnet 26 PS bei 14 psi Ladedruck,
Dabei haelt die Engine die 10 000 Upm ohne Weiteres durch, wenn starke Bolzen eingesetzt
sind. Man kann den Ladedruck noch steigern, auf das doppelte und damit die Leistung
nochweiter erhoehen, doch bedarf es dann guter Kuehlung. In kurzfristigen Motorradrennen
in USA werden die Leistungen noch rund doppelt so hoch benutzt,zum Beispiel mit
Methanol als Brennstoff und sehr hohem Turbo Ladedruck.
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Die Leistungsangaben in den genannten Figuren sind also nicht aus
der Luft gegriffen und keineswegs die hoechst moeglichen. Jed och sollen die hohen
Leistungen nur kurzfristig benutzt werden, zum Beispiel die halbe Minute beim Senkrechtaufstieg
eines Trogfluegelflugzeuges, damit die Motoren nicht therm sch ausser Balance geraten,
also damit die Motoren nicht zu stark aufheizen.
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Unter Beruecksichtigung dieser Zylinderleistungen ergenen sich die
rechts neben den Figuren eingetragenen Werte. Die Figur 65 ist dabei die Burke Engine
des verstorbenen Amerikaners Burke mit Scotch-Joke als. Kolbenzwangsfuehrung, jedoch
durch die gegenwaertige Erfindung dahin gehened verbessert, dass das Scotch Joke,
wie Burke es nanhte, also das Teil 8,6,7, erfindungsgemaess mit der Aussenflaeche
11 an der Innenflaeche 10 des mittleren Teiles des Gehaeu ses gefuehrt, damit man
auf die Vorkompressionszylinder verzichten und diese durch Turbocharger ersetzen
kann. So erhaelt man die hohe Leistung pro Gewicht dieses Aggregates.
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Das vierzylindrige Aggreate der gehenwaertigen Erfindung muesste
noch eine viel hoehere Leistung ergeben, wenn die Kolbenhubbegrenzungen und Zwangsfuehrungen
der Erfindung sich ausreichend lange in der Pra = xis bewaehren sollte. Zu bedenken
ist, dass die Motoren der Seite mit den Figuren 64 bis 66 Viertacktmotoren betreffen.
Die Leistungen der Zweitacktmotoren auf den Fokgeseiten mit den Figuren 67 bis 71
sind entsprechend hoeher,da sie doppelte Anzahl von Leistungsabgabe Hueben haben.
Die Figur 68 entspricht dabei im Wesentlichem der Figur 45, jedoch auf die Vergleichsgroesse
umgezeichnet. Mit Turboantrieb bringt sie eine sagenhafte Leistung, die dos Leistungsgewicht
der genannten Schaftgasturbine uebersteiqt. Allerdinqs ist noch keine
Kraftuebertragung
der Leistungsabgabe vorgesehen. Das Abgas aus dem betreffendem Zylinderausgang 29
foerdert ueber Turbo oder Lader die turbochargierte Luft ueber das Einlassventil
der Erfindung und die Steuernuten 5,6, in die betreffenden Zylinder 27,29 hinein.
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In Figur 67 ist dagegon keine Turboladung vorgesehen, sondern sind
leichte Vordruckzylinder 100,200 mit Vordruckkolben 202,203 angeordnet, Die vorgespannte
Ladeluft stroemt aus Kanaelen 205,206 ueber den Einlass 19,119 mit dem erfindungsgemaessem
Ventil 19,119 in den betreffenden Zylinder 27 oder 29 herein. Die Leistung pro Gewicht
ist daher etwas geringer, als die der Figur 68, da der Turbo etwas weniger, als
die leichten Vorlssezyl inderanordnungen 200,100 sind.
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Die Leistung der Maschine nach Figur 69 der Erfindung hat ein etwas
geringeres Leistungsgewicht, was daher kommt, dass hier bereits eine mechanische
Leistungsabgabe mittels der Hubscheiben und Kolbenfuehrungen nach der Erfindung
eingebaut sind. Trotzdem ist das Leistungsgewicht von fast 7 Ps pro Kg sehr hoch,
wenn das aggregat der Erfindung bei 10.000 Upm turbochargiert betriebssicher durchhalten
sollte.
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Die hohe Leistung des Aggregates der Figur 68 bringt zundechst naechst
noch keinen hohen Sinn, weil kein Getriebemittel zur Umwendlog der Achsiolbewegung
in Leistungsabgabe nach aussen angeordnet ist.
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Ausserdem ist oft ein Gleichlauf zeitlich nacheinander phcisiEt mehr
rerer Aggregate erwuenscht. Daher ist in Figur 70 an das achsial aeussere Ende eines
der Kolben, zum Beispiel am Kolben 4, ein Kurbel = wellentrieb mit Pleueln und Kurbelwelle
angeordnet. Diese Anordnung verhindert betriebssicher das Anfliegen des Kolbens
a ein-Zylinderende oder an die Mittelwand 15. Und ausserdem ist es gegenueber herkoemmlichen
chen Motoren vorteilhaft, weil es die zweite Kurbelwelle und Pleuel spart, die sonst
fuer zwei Zylinder benoetigt sind. Das Leistungsgewicht, zweitack und turbochargiert,
wie in Figur 68 wi rd hier trotz der Anordnung des Kurbeltriebes ausserordentlich
hoch.
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In Figur 71 ist ein Dreifachsatz diese Aggregates mit Zwangs -Synchronisierung
der Hebe dreier Einheiten durch gemeinsame Kurbelwelle 126 gezeigt. In der Leistungsauswertung
ein'mal mit und einmal ohne die acht Pumpen 130 bis 137 im Kurbelgehaeuse fuer die
Umformung der Motor leistung in hydrostatische Druckstroeme.
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Die Ziele der Aggregate der Figuren 45 bis 52 und 64 bis 69 werden
beispielsweise dadurch anqestrebt, dass die Anlage in der Substanz ein doppelter
Freiflug - Kolben -Motor, zum Beispiel nach den Figuren 45 bis 52 oder 67,68, 70,71
ist, in dem in zwei Kammern 27 und 29, die durch eine Mittelwand 15 voneinander
getrennt sind, zwei Kolben 2,4, die durch eine Kol benstange 3 fest miteinander
verbunden sind, die die Mittelwand 15 dichtend durchdringt, oszillieren, also reziprokieren
oder hin - und her in achsialer Richtung laufen, wenn der Jeweiligen Kammer durch
Einlaesse 25,16,17 Brennstoff zugefuehrt und in der komprimierten Luft in der betreffenden
Kammer entzuendt wird, und, worin Steuerquerschnitte achsiaL fest relativ zu oder
an den Kolben, zum Beispile als Nuten 6 und 6 in der Kolbenstange 3, angeordnet
sind, durch die die betreffenden Kammern durch die mindestens eine Mittel = wand
15 hindurch mit Luft oder Breznnstoff-Luftgemisch gefuellt werden und Auslasskanaele
29 vorhanden sind, aus denen die Gase, die ihre Arbeit an den betreffenden Kolben
2 oder 3 bei der Entspa nnung in der betreffenden Kammer abgegeben haben, entweichen
koennen; oder; dass in der genannten Mittelwand ein Einlass 18,25 angeordnet ist,
in dem ein Rueckschlagventil 19 Gas in die Ringkommer 18 ein laesst, aber keines
durch das Vetil 19 heraus oder zuruecklaesst, sowie dass die botroflondo Steuernut
5 oder 6 zur holroffenden Achsi w allage der Kolben 2,4 mit Stange 3, eine Verbindung
von dem genann= tem Einlass 25, bezw, der Ringkammer 18 zu der betreffenden Kammer
27 oder 29 herstellt; und/oder, worin das genannte Ventil 19 einwegbelastet ist,
zum Beispiel mittels der Felder 20, und in der anderen Richtung durch den staerkeren
Druck zur betre = ffenden Zeit in der Kammer 27 oder 29 belastet ist, und/oder worin
das genannte Ventil 19 mit Anschlag 21,22,z.B. am Schaft 24 ausgeruestet ist, damit
das Ventil 17 nicht gegen den Kolbenschaft 3 stossen kann, und/oder, worin das Ventil
17 in einer einbaufaehigen Ventilhalterung 26 angeordnet ist, und/oder, worin die
Abgase aus den Kammern ueber Leitungen 29,11 einen Druck in den Einlass 25
foerdernden
Lader, zum Beispiel Turbo 12 treiben, der die Ladeluft oder das Gemisch in den Einlass
25 und durch das Ven = til 17 in die betreffende Kammer 27 oder 29 liefert, und/oder,
worin selbstwirkende Einlassventile 9,10, LEt von aussen in alle Leitungen 11 liefern
oder hereinlassen , und oder, worin der Kolbenhub so lang ausgebildet ist, dass
der Kompressionsdruck in der betreffenden Kammer so hoch wird, dass er die Selbst
entzuendungstemeperatur ueberschreitetbund daher kein Gemisch angesaugt wird, sondern
Brennstoff durch die betreffende Ein= Fuehrung 16,17 in die betreffende Kammer 27,29
gefoerdert wird, und oder,worin Aussendeckel 8 rueckwaertig der Kolben 2,4 Kammern
verschliessen, um die Abgase nicht froi entweichen zu lassen, sondern einem Turbolader
12 zu zufuehren, und / oder, worin mindestens eines der Kolbenteile 2,4,3 mit einem
Abge = Verteil 7 versehen ist, von dem die Arbeitsleistung der Achsiulbe-" wegung
der Kolben 2,4 abgenommen werden kann; oderi dass die Kolbenstange 3 laenger ausgebildet
ist, zwischen den genannten Kammern 27,28 zwei Tronnwaende 115,215 angeordnet sind,
die die Mittelwand 15 ersetzen und die betreffenden Kammern 27 und 28 um die Kolbenstange
3 herutn verschliessen, die genann= ten Steuernuten 5,6 so angeordnet sind, dass
die betreffende Trenn wand belaufend, den betreffenden in der betreffenden Trenn
anct 115, 215 angeordneten Einalsskanal 16,17 zur entsprechenden Zeit und Achsiallage
der Kolbenanordnung 2,3,4 mit der betreffenden Kammer 27 oder 28 verbinden und ausserdem
zwischen den genannten Trennwenden ein den betreffenden Kolbenstangenteil 3 umgebender
Raum 103 angeordnet ist, in dem entweder Mittel zur Abnahme der Leistung von der
Kolbenstange 3, zum Beispiel nach den Figuren 51, 52 angeordnet sind, oder diese
Anordnung zum Beispiel mittels der Welle 2 mit Hubscheiben 4 dazu dient, die beiden
Kolben zum Paralle-Lauf mit anderen substanziell gleichen Kolben zu zwinf1en, oder,
der dazu dient, in diesem Raume 103 eine Kompressoren- oder Pump-Anordnung zum Beispiel
nach den Figuren 46 bis 49 oder'51 und 52 oder dergleichen zur Abnahme der Si =
stung
in einen oder ntohrere Druckluft oder Druckfluessigkeits Stroeme, zum Beispiel Hydrofluidstroeme
umzuwandeln, und/oder wobei diese Abnahme und Umwandlung durch Schablonen 40,43
oder dergleichen mit Kurvenflaechen 41,44 erfolgt, die den Bedingungen der Gleichungen
der Figur 50 entsprechen, und/oder worin Kolbenschuhroibung vermindernde Schwenkheleb
32, z.B.
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nach Figuren 46 bis 49 mit ihren Teilen und Zubehoer zugeordnet sind,
und/oder, worin Fuehrungen 63,64 fuer Schablonentrae ger 62 angeordnet sind, und/oder,
worin Mittel, zum Beispiel 50,51,8,2,4,49 der Figuren 51,52 oder 123,223,323,126,120,
121,12@ usw. der Figuren 70 oder 71 achsial ausserhalb der Kolben 2,4 oder in dem
Raume 103 zwischen den Trennscheiben 115,215 angeordnet sind, um ein Anstossen der
Frei flug Kolben Anordnung 2,3,4 an Endwaende 8, Mittelstueck 15 oder Trennwaende
115,215 zu verhindern, also den Hub der Kolbenanordnung 2, 3,4, auch dann gewaltsam
zu begrenzen, wenn die Kolbenanordnung nung hohe Massenkraefte infolge sehr hoher
Nchsialbewegungs -Frequenz hat, die ohne solche Begrenzung der Hubwege die Kolbens
anordnung gegen die genannten Teile schleudern koennte, und/oder, wobei durch diese
Anordnung die Achsialhubfrequenz der Kolben -Anordnung 2,3,4 erheblich oder fuehlbar
ueber da bisher erreichte hinaus gesteigert wird und/oder, worin die Anlage benutzt
ist, um eine Mehrzahl verhaeltnisgleich zueinander foerdernder Druckfluidstroeme
zu erzeugen, und/oder worin achsial auserhalb der Endwaende, die von Kolbenstangenverl
aengerungen 333 durchlaufen sind, zum Beispiel nach Figur 67, Ladedruck-Aussenkammern
100, 200 mit darin eintaxchenden Aussenkolben 202,203 angeordnet sind, die Luft
ueber Einlaesse 204 aufnehmen und ueber Auslaesse 205, 206 komprimiert oder vorkomprimiert
durch Leitungen ueber Ein= lass-Einwegventile 19 in die betreffende Kammer 27 oder
28 foerdern, (z.B. Figur 67 mit Ventil 25,19 nach Figur 68) und/oder, in dem der
Motor nur das Gehaeuse 1 mit den Kammern 27,29, Kolbenanordnung 2,3,4, Auslass 29
und Einlass 25,19.
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moegtichst mit einem Turbolader dazwischen hat, um eine Hoecht= leistung
bei geringstem Gewichte zu erzielen, und/oder, wobei mehrere solcher Motornn durch
Pleuel und Kurbelwelle 1"3,?2, 120 nach Figuren 20,71 zum Parallellauf gezwungen
werden,
und/oder die Kurbelwellen-Pleuel-Anordnung nach den Figu
= ren 70,71 nur an einem Ende eines der Kolben 2 oder 4 des betreffenden Motors
1,401,501 angeordnet, um hohe Leistung bei geringem Gewichte zu erzielen, und/oder,
worin die Kurbel -welle mit Pumpmittel 130 bis 133,134 bis 137 oder einigen derselben
selben verbunden ist, sodass die Anlage nach Figuren 70 und 71 einen Hydrofluid
foerdernden Verbrennungsmotor beildet,der zum Beispiel hohe Leistung bei geringem
Gewicht, zum Beispiel fuer den Senkrechtaufstieg von TragfluegBlfl ugzeugen einsetzbar
ist, Berichtet wird noch, dass die Annahme, dass Freiflugkolben mit 10 000 Doppelhueben
fahren koennen, wie in den Figuren 67,68, vermu -tet, keine Ueberlegung des Erfinders
ist, sondern dass diese Behaup -tungen aus den achtziger Jahren aus den VDI Nachrichten
stammen.
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Da die Massenkraefte bei 10 000 Hueben bereits hundertmal hoewher
sind, also 100 mal hoehere Verzoegerungskraefte benoetigen, als bei 1000 Hueben
in gleicher Zeit, ist der Erfinder diesen MitteiLungen gegenueber etwas misstrauisch.
Schon im zweitem Weltkriege war es so, dass wir nicht erfuhren, was im Auslande
geschah und heute ist es so, dass zum Beispiel der Durschnitts nicht die geringste
Ahnung davon hat, wer zum Beispiel den summengereqelten Bagger erfunden hat, oder
wer schon vor zwei Jahrezehnten praktische Volksfl,ugzeuge patenSiert erh;elt Mnd
konstruierte, oder wer die Leistungsgewichte der Radialkolbenaggregate auf das hunderste
Teil reduziert hat. Umsomehr ist man Propogande ueber Wundermotoren in der Presse
ausgesetzt, die dann der Motor des Jahrhunderts heissen. In der gegenwaertigen Erfindung
ist der Leistungsvergleich zwar gemacht worden, doch haelt der Erfinder staerkere
Sicherungen gegen Anlaufen des Freiflugkolbens an einen Zylinderdeckel, eine Mittelwand
oder eine Trennwand fuer zweckdienlich, als die reine Steuerung durch Gasquerschnitte,
wenn die 20 000 oder 30 000 Doppelhuebe pro Minute erreicht werden sollen, ueber
die die VDI Nachrichten berichten. Daher die sichernden Massnahmen in der gegenwaertigen
Patentanmeldung, denen nodh weitere in Zusatzanmeidungen nachgere i cht werden moegen.
Immerhin muessen bei 30 000 Upm die Verzoegerungskraefte fuer den Freiflugkolben
bereits 900 rnal staerker sein, als bei 1000 Doppelhuoben pro Minute.
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Am leichtesten bauen ist heutzutage von den Freiflugmotoren der beschriebenen
Figuren die Ausfuehrung nach Figuren 70 oder 71, oder Anbringung eine Kurbelwellen
- Leistungsabnahme - Anordnung an einem Ende eines der Kolben der Figur 45,67 oder
68, denn Kurbelwellen und Pleuel kann man als Ersatzteile billig von Kfz -Haendlern
kaufen. Ohne eine Leistungsabnahme - Anordnung an den Freiflugkolbenaggregaten machen
sie nicht viel Sinn, wie schon aus den genannten USA Patenten des Erfinders hervorgeht.
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Selbst dann, wenn die Leistung elektrisch abgenommen wird, bleibt
doch fuer hohe Hubfrequenzen von vielen 1000 Doppelhueben pro Minute eine Sicherung
gegen Anlaufen eines der Teile an ein anderes zweckmaessig. Dafuer gibt die gegenwaertige
Patentanmeldung Rn = haltspunkte und weitere moegen ggf, in Zusatzpatentanmeldungen
noch folgen.
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Der Otto-Motor mit Wasser. Nachspritzung der Figur 72 mit dem P-V
Diagramm nach Figur 74 erhaelt heute wieder etwas Sinn, weil heute billige Turbo-Chargierung
moeglich ist. Urspruenglich bei der USA Prioritaetsanmeldung nahm der Erfinder an,
dass die grosse Volumenausdehnung des Dampfes, wenn das Wasser in Dampf umgeformt
ist, eine Leistungststeigerung moeglich mache, wenn man die Hitze zur Aufheizung
des Wassers zu Dampf aus dem Brennraum entnimmt. In Figur 76 wurde damals angenommen,
dass das zu eineim geringerem Luftbedarf fuehren koennte. Nach den Ueberlegungen
aus den letzten Monaten scheint das aber nicht richtig zu sein. Der Heizwert, den
die Luft maximal aus dem Bernnstoff aufnimmt, reicht nicht aus, um ebenso viel Rauminhalt
Dampf zu erzeugen, wie das Gas hat. Daher hat die Figur 72 insbesondere dann Sinn,
wenn der Motor mittels Aufladung (Turbo-chargierung) eine hoehere Luftmenge als
bei natuerlicher Ansaugung qufnimmt. Dann ist die stufenweise Wassernachspritzung
durch Einlaesse 47,48,49 der Figur 72 gelegentlich zweckdienlich, um die Gastemperatur
zu kuehl en.
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Diese Kuehlung fuehrt dann aber zu Leistuengsabfall. Die Ein = spritzmittel
zum Einspritzen von Wasser unter hohem Druck zur schnellen Verdampfung entsprechend
kleiner Troepfchen stehen heute durch die Teile der Voranmeldungen zur Verfuegung
und koennen besichtigt werden. Sinngemaeses gilt fuer die Figuren 75 und 76, die
Prioritaetsanmeldungen fuer die gegenwaertige Anmeldung und eine der Voranmeldungen
sind. Auch hier ist die stufenweise
Wassernachspritzung durch Einlaesse
65,66 gezeigt und in Figur 78 sind die Berechnungsformeln gegeben, mit denen man
die Foerder = menge an Wasser durch konische Pumpelemente des Erfinders und seiner
Partner errechnen kann. Einzelheiten dazu in e iner der Voranmeldungen.
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Beim heutigem Stande der Untersuchungen vom August 1982 hawder Erfinder
den Eindruck, dass die Wassernachspritzung nicht uebertrieben werden sollte, weil
mit ihr eine beachtliche Wirkungsgrad verminderng parallel zu gehen scheint. Siehe
hierzu die vorlaeu = figen Daten in den Figuren 60 bis 63. Die Wassernachspritzung
ist heute keine technische Schwierigkeit mehr, da in der Voranmeldung Hochdruckwasserpumpen
von hoher Lebensdauer offenbart sind.
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Doch sollte nur dann und nur soviel Wasser eingespritzt werden, wie
zur TeXmperoturverminderung notwendig ist. Insbesondere bei Turbo -Chargierung der
Motoren. Doch ist es ein Mittel der Erfindung,die Verluste durch Wassernachspritzung
betraechtlich dadurch zu reduzieren, dass man das zu verdampfende Wasser erfindungsgemaess
im Abgase auf Siedetemperatur vorwaermt oder es ueberhaupt unter beachtlichem Drucke
im Abgase vorwaermt. Denn dann faellt der Warmeanteil zur Aufheizung des Wassers
beim Einspritzen in den Motor der Figuren 40,41,56, 72 oder 75 aus und die Verdampfungs=
waerme ist dann wesentlich geringer. Die Wirkungsgrade des Motors mit Wassernachspritzung
nehmen dann wesentlich weniger ab, als in den Diagrammen der Figuren 60 bis 63 angegeben,
oder sogarzu und das Abgas der Brennkammer verringert dann trotzdem seine Temperaturen
betraechtlich. Dieses ist, falls nicht vorbekannt, eine Lehre der gegen w aertigen
Patentanmeldung. Entsprechend bekommen die Figuren 72 bis 76 dann wieder Sinn. (Figur
73 wird gesondert beschrieben. Die Figur 73 dient dazu, die Zylinder der Verbrennungs
= motoren fuer hoehere Drucke standhaft zu machen. Dazu sind die Druckkamern 78
oder 79 oder eine derselben um den Zylinder 76 gelegt, sodass die Zylinderwand 76
von beiden Seiten her unter etwa gleichen Motor angenoehert gleichen Drucken steht,
Jedenfalls aber die Druckdifferenz geringer ist, als beim ueblichem Zylinder fn
der freien Atmosphere.
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Die Ziele der Figuren 72 bis 76 versucht die Erfindung, beispiels
weise dadurch anzustreben, doss die Drucke irit Brennraum, die Querschnitte der
die Brennstellen beeinflussenden l Einlaesse und die Cieschwin digkeiten der komprirnierten
Luft, wie der Brennstoffzufuehrung nach den Lehren der Patentanmetdung oder derer
Mathematik, erfolgt, eventuelle Wassernachspritzung die Temperaturen senkt, wobei
die Wassernuchspritzung auch in Zweitakt oder Viertakt Motoren nach der Figur 72
geschehen kann, jedoch so geschieht, dass der Wirkungsgrad nicht unter den der Dampfamaschine
absinkt, insbesondere Wassernachspritzung dann vorgesehen sein kann, wenn eine Aufladung
des Kompressors erfolgt, sodass hoch konzentrierte Luftzufuhr eine hohe Heizwert
Einfuehrung an Brennstoff ermoeg licht, dass die beschriebenen Verhaeltnisse irn
Sinne der Figuren 60 bis 63 oder unter Benutzung der in den Anmeldungen offenbarten
neuen mathematischen Formeln erfolgen
dass die Zylinder wand radial aussen von mindestens einer, in bevorzugter Weise
aber mehreren, Kammern 78 oder 78 und 79 umgeben ist, in die durch Leitung(en) 80,81
ein Druck eingefuehrt wird, der substanziell etwa dem in dem betreffendem Teile
im Zylinder 75 herrscht, wobei die genannten Kammern 78,79 in einem den Zylinder
76 umgebendem Gehaeuse 800 angeordnet ist oder sind1
dass Wassereinspritzung an verschiedenen Stellen relativ zum Abstand vom Verbrennungsbeginn
nach den Figuren 72 oder 75,76,74 eingespritzt wird, um Wasserdampf zu erzeugen,
die Aufheizung aus dem heissem Gase zu entnehmen und dadurch das Dampfvolumen zu
addieren, leider unter Verlust an Gas Expansionsvermoegen, jedoch um die Gastemperatur
zu senken.
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Die Figuren 58 und 59 zeigen ein Ventil, das insbesondere bei Anwendung
in dem Sternzylinder - Aggregat der Figur 7 oder den entsprechenden Figuren in einer
der Voranmeldungen, Bedeutung erlangen mag. Denn das Aggntsgst der Figur 7 bzw.
de der Voranmeldungen hat den grossen Vorteil den geringsten Tot -raum bei grosser
Foerdermenge als Kompressor zu verwirklichen.
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Man treibt die Kolben 26 von radial aussen her mittels den Hubringen
der Erfindung radial einwaerts oder mit Pleueln von Kurbelwellen, die, wie die Hubring,
dazu parallel laufend angetrieben sind.
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Dabei wird eine sehr grosse Luftmenge in der ganz kleiner, fast toteaumlosen
Mittelkammer 15 zu hohem Druck konzentriert. Die Gefahr, duss die Kolbenspitzen
aneinander fliegen oder stossen, ist nicht sehr gross, da das Auslassventil 79,
wie in der Voranmeldung beschrieben, auf hohen Druck eingestellt werden kann, sodass
eine starke Bremunsung oder Widerstandsleistung gegen den Einwaerts Hub der Kolben
26 bereits vor Erreichen der inneren Totpunktlage erfolgt. Bei den hohen Drehzahlen,
die die Gleitschuhe an den Zubringen zulassen und die vermutlich besonders die Kurbelwelle
der Figur 77 zu versprechen scheint, ist es daher erstrebenswert, auch das Aggregat
der Voranmeldung, mit dem sich die Figur 7 befasst, noch weiter auf hoehere Hubfrequenzen
zu steigern.
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Dazu werden groessere Einlassquerschnitte fuer die Einlassluft zwecktlienlich,
als sie bisher in diesem Aggregat, mit dem sichdie Figur 7 befasst, vorgesehen sind.
Daher wird nach dem Erfinsungso beispiel der Figuren 58 und 59 ein Ventil 84 mit
Ventilsitz 85 grossen Querschnittes und stroemungsguenstiger Form angeordnet, dass
eine Stirnflaeche 181 ausbildet, die mit dem Radius 81 der Kolben 26 zu den Kolbenaussenflaechen
komplementaer geformt ist. Folglich vermindert diese Anordnung Totraum oder beachtlichen
Totraum vor dem Ventil, also zwischen dem Ventilkopf und den Kolben 26.
-
Damit diese Anlage betriebssicher ist, wird das Ventil mit einer Fuehrung
93,94 versehen, die eine Verdrehung des Ventiles um seine Achse verhindert. Damit
bleibt die Stirnflaeche immer in der gewuenschten Lage relativ zu den Kolben 26.
Auss erdem ist eine starke Anordnung 88 bis 91 angeordnet, mir der das Ventil gegen
den Druck in dem Mittelraum 15 willkuerlich und zeitlich gesteuert geoeffnet oder
verschlossen word. Das Ventil hilft daher miL, groessere Luftmengen in die Mittelkammer
15 zwischen den
den mehreren, mindestens drei Kolben 26, herein
zu lassen und daher hoehere Hubfrequenzen rationeller zu zu lassen.
-
Die Verwirklichung des 7ieles der Figuren 58,59 werden beispielsweise
dadurch angestrebt, dass nach denjenigen Figuren einer der Voranmeldungen, mit de
= ren Verbesserung sich die Figur 7 befasst und nach den Figuren 58,5S, in der mehrere
Kammern, zur Dci spiel Zylinder 8,26 sternfoermig mit Achsen in einer gemeinsamen
Ebene angeordnet sind, die Zylinder sich In der Mitte treffen, in den genannten
Zylindern Kolben 26 reziprokieren und deren Reziprokation radial von aus en zum
parallelem Gleich lauf einwaerts und auswaerts mittels radial aussen angeordneter
Hubschelben oder Kurbelwellen und Pleueln erzwungen wird, worin die KolbenkoepFe
80 einwaerts gerichtete Stirnflaechen von solcher Form haben, dass beim innerstem
Totpunkt die genannten Stirnflaechen ohne nennenswerten Zwischenraurn fast einander
beruehren und nur einen Kammernrest 15 von nur wo = nigen Cubicmillimetern oder
cubiccentimetern lassen, sodass die Anlage als Kompressor fast alle Drculuft aus
dem Innen raum zwischen den Kolben herausfoerdern kann, selbst bei Drucken von ueber
25 oder ueber 100 Bar, ohne nennenswerto Tolraum oder Reibungsverluste zu erleiden
und worin dem Gehaeuse und der Innenkammer 15 zwar einendig das Auslassventil 79
zugeord = net ist, am anderem Ende aber ein viele Luft rationell hindurch = lassen
r inlassvent i 1 grossen Querschnittes , naemlich das Vent il 84 der Figuren 58,59
angeordnet ist, das zum Beispiel eine Stirnflaeche 181 mit dem Radius 81 der Kolbenaussenflaechen
hat, damit diese Stirnflaeche sich den Kolbenaussenflaechen ohne wesentlichen Totraum
zu lassen, nachren kann, bevorzugterweise unter einem Kegelsitz 85, und/oder, worin
das Ventil 84 mit
einer Sicherung und Fuehrung 93,94 gegen Verdrehung
um die Ventilachse 184 versehen ist, damit die Stirnflaeche 181 sicht nicht verdrehen
kann und immer parallel zu den Aussen flacchen der Kolben 26 gehalten bleibt, und/oder
worin das Ventil 84 mit einer starken Anpross- und Abhebe - Vorrichtung eitlich
praezise im Verhaeltnis zur Kolbenlage der Kolben 26 gesteuert versehen ist, zum
Beispiel mit dem Kolben 92 zwischen den Druckkammern 89,90 im Gehaeuse 87, die durch
Kanaele 88,91 zeitlich genau mit Druckfluid hohen Druckes beauf = schlagt werden,
damit das Einlassventil so fest mit dem Kopf 85 in seinem Sitze am Zylindergehaeuse
ô bleibt, wenn der hohe Druck in der Innenkammer 15 gebildet wird, dass durch den
Ventilverschluss 85 auch bei hohem Drucke in der Innenkammer 15 keine Luft oder
kein Gas (substanzicll nicht) entweichen kann, trotzdem abor der Vcnti verschluss
85 so geformt und so bemessen ist, dass grosse Luftmengen beim Auswaertshub der
Kolben 26 in die die Mittelkammer 15 und die Zylinder schnell einstroemen kann,
um hohe Hubfrequenzen und sehr hohe Drucke bei nahezu verlast losem und totraumlosem
Betrieb des Aggregates zu verwirklichen, zum Beispiel, auch, um dadurch einen rationellen
Motor nach der Erfindung zu schaffen, der mit Sicherheit ausreichend hohen Druck
in der Vorkammer zur Brennkammer zum Beispiel in den Kammern 27,200, der Figuren
40,41; oder 63,64,67 der Figu = ren 53 bis 56 oder 64 der Figur 75 oder 8,9 der
Firjur 1 zu erzeugen, der so ho he Kompressions-Temperatur hat, dass diese mit Sicherheit
den Brennstoff schnell und fast vollstaendig ver = brennt und gegebenenfalls einen
Ueberdruck ueber den in der Brennkammer 5 liefert, der eine starke Zwangsstroemung
durch den enden Spalt in der Brennduese oder Brennstelle der betreffenden den Figuren
erzeugt.
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Die Figur 77 befasst sich ebenfalls mit der erwuenschten Leistungssteigerung
von Verbrennungsmotoren pro gegebenem Ge = wicht. Die Kurbelwellen der Figur 64
zum Beispiel laufen zuverlaessir ssig bis etwa 10 000 Upm mit hydrodynamischer Schmierung.
Ob sie bei noch hoeheren Drehzahlen noch sicher laufen, ist zur Zeit nicht ausreichend
bekannt. Der Anmeldung liegt daher der Gedanke zugrunde, dass das Pleuel einer solchen
Kurbelwelle zwar nur etwa 600 Gramm wiegt und einen auf mit dem schwersten Teil
von etwa 60 mm Durchmessern pro Urndrehung beschreibt. Dabei wird die Zentrifugalkraft
bereits F = m #²r also etwa 19 Kilogramm bei 1000 Umdrehungen pro Minute. Diese
Last von etwa 20 Kg kann das hydrodynamische Lager leicht tragen. Bei 10 000 Upm,
also zehn mal hoeherer Drehzahl aber wird die Zentrifigualkraft, da sie mit dem
Quadrat der Umlaufzahl waechst, bereits 1o mal 10, also hundertmal so gross. Das
sind dann bereits 2000 Kg Zentrifugalkraft.die auf etwa 9 Quadratcentimetern getragen
werden muessen. ( 9cm2 Lagerflaeche.) Man hat also bereots 200 Kg Last pro Quadratcentimeter,
w s fuer hydrodynamische Lager zwar noch nicht zu hoch, aber doch schon betraechtlich
ist. Bereits bei 12 000 Upm wuerde der Lagerdruck rund 300 Kg pro cm2. Der Drehzahlsteigerung
sind also Grenzen gesetzt./ Daher strebt die Figur 77 der Erfindung an, gross bemessene
hydrostatische Druckfluidtaschen an den Stellen der Kurbelwelle anzuordnen, an denen
die Zentrifugalkraft wirksam wird. Die Druck = fluidtaschen 86,87 werden dazu durch
die Kanaele 85,88 mit hydrosta tischem Druckfluid gefuellt. Man kann nun erfindungsgemaess
ausserdem noch den Druck in den genannten Taschen drehzahlabhaengig steuern.
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So kann man Jeden Druck zum Beispiel zwischen 0 und 500 Bar relativ
einfach in die Drucktaschen der Figur 77 leiten. Dadurch strebt die Figur an, die
Drehzahl der Kurbelwelle n och weiter steigern zL koennen, oder aber den 13£'darf
an (~egengewichten aufzuheben, indem die entgegengwirkenden Druckfl uidtaschen entsprechend
platziert und ausgedehnt werden. So sollte es moeglich werden, die Drehzahl um wenige
tausend Upm zu erhoehen, was ganz entscheidend ist fuer die Leistungssteigerung
von Motoren fuer den senkrechten Aufstieg von Flugzeugen mit preiswerten Antriebsmotoren.
Bei 14 000 Upm z.B. wird die Fliehkraft der ge = nannten Pleuel etwa 4000 Kg. Diese
kann man mit entsprechenden
Druckfiuidtaschen 86,87 noch tragen.
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Das Ziel der Figur 77 versucht die Erfindung beispielsweise dadurch
zu erfuellen, dass eine Kurbelwelle 483 zum Beispiel nach der Figur 77 so ausgebildet
ist, dass ein Kanal 85 Druckoel in in der Kurbelwelle angeordnete Druckfluidtaschen
86,87 leitet, wobei die Druckfluidtaschen 86,87 den Lagerflaechen in der Lagerung
und im Pleuel zu offen sind und winkelmaessig so um die Kurbelwelle verteilt sind,
dass die Druckfluidtaschen in Richtung der auf die Kurbelwelle und Pleuel ausgeuebten
Kraefte, insbesonder Fliehkraefte entgegengesetzt gerichtet wirken und diese Kraefte
ausbalanzieren oder teilweise aus balanzieren, wobei der Druck im Schmierfluid automatosch
in Abhaengi gkeit von der Drehzahl gesteuert sein sollte und die Druckfluidtaschen
entsprechend platziert und bemesse sind, dass die Gegengeweichte der bisherigen
Kurbelwellen zurn Beispiel ganz oder teilweise gespart werden koennen und/oder die
Druckfluidtaschen die Kurbelaelle und die Pleuel 84 so gut tragen und lagern, dass
die Kurbelwelle 483, bzw, 83 mit ho h en Drehzahlen umlaufen kann oder hoehere Drehzahlen
ermoeglichst, als das mit bisherigen hydrodynamischen Lagern oder Waelzlagern moeglich
war.
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Fuer die Anmeldung werden die Prioritaeten Jener Voronneldurten in
Anspruch genommen, teilweise oder ganz, die weniger, als ein Jahr alt sind. Zum
Beispiel die der Hauptanmeldung 31 35 675 vom 9.9. 1981 oder einer Anmeldung vom
gleichem Tage und die Voranmeldungen vom 13. Juli 1982, deren Aktenzeichen nicht
bekannt sind, weil die Emptonsgbescheinigungen verloren gingen, sowie die der Anmeldung
von Ende August 1982 und eventuell eine oder einige USA Prioritaeten. Die genauen
Aktenzeichen werden nachgereicht, wenn sie bekannt sein werden und dann auch berichtet,
zu welchem Hauptpatentgesuch diese Anmeldung eine Zusatzanmeldung Sein soll.
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L e e r s e i t e