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DE9320837U1 - Brennkraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit umlaufenden Kolben als 3-Scheiben-Kreiskolbenmotor - Google Patents

Brennkraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit umlaufenden Kolben als 3-Scheiben-Kreiskolbenmotor

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Publication number
DE9320837U1
DE9320837U1 DE9320837U DE9320837U DE9320837U1 DE 9320837 U1 DE9320837 U1 DE 9320837U1 DE 9320837 U DE9320837 U DE 9320837U DE 9320837 U DE9320837 U DE 9320837U DE 9320837 U1 DE9320837 U1 DE 9320837U1
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DE
Germany
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internal combustion
combustion engine
working
disks
pistons
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DE9320837U
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/126—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with elements extending radially from the rotor body not necessarily cooperating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

Brennkraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit umlaufenden Kolben, als S-Scheiben-Kreiskolbenmotor.
Brennkraftmaschinen mit umlaufenden Kolben sind an sich bekannt. Sie werden meistens so ausgebildet, daß die Scheiben am Umfang mit Kolben 5) versehen sind und in Gehäusen laufen deren Arbeitsraäume..durch Schieber, Riegel oder ähnliche Vorrichtungen abgeschlossen werden. Die Ausbildung dieser Elemente und ihre Steuerung bereiten jedoch große Schwierigkeiten,·sodäß bis heute keine brauchbare Lösung gefunden wurde.
10) Dieser Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Lösung zu finden, die auch eine praktische Verwendung ermöglicht.
Der 3-Scheiben-Kreiskolbenmotor zeichnet sich dadurch aus,daß er weder hin- und hergehende, noch exentrisch gelagerte Elemente hat.
Die Brennkraftmaschine entsprechend der-Erfindung ist ein 4-Takt-Motor, 15) der ohne Ventile arbeitet, dessen Funktionen durch Schlitze gesteuert werden.
Der Motor besteht aus 3-Scheiben, die an ihren Stirnseiten abrollen, wobei die mittlere als Arbeitsscheibe, die äusseren als Kompressionsscheiben wirken. Die Scheiben laufen in einer Ebene, die Wellen sind 20) axial ausgerichtet.
Die Scheiben, deren Teilkreisdurchmesser gleichgroß sind, sind durch Zahnräder so verbunden,daß die Drehzahlen ebenfalls gleich sind. Die Form der Scheiben ist zweigeteilt, die Hälfte mit dem größeren Durchmesser entspricht dem Kolben, die andere mit dem kleineren Durchmesser
25) dem Zwischenraum. Der Unterschied zwischen beiden Halbmessern entspricht der Höhe des Arbeitsraumes. Der Anfang und das Ende eines Kolbens entsprechen in der Form einem Zahn und einer Zahnlücke einer Evolventen-Verzahnung und ermöglichen einen störungsfreien Übergang von den Aussen- auf die Innendurchmesser. Während des Betriebes schert
30) der Kolben der Arbeitsscheibe in den Zwischenraum der Kompressionsscheiben ein und die Kolben der Kompressionsscheiben in den Zwischeraum der Arbeitsscheibe.
Josef Lipinski Ing. Buchholzstr. 58 Him Bergisch Gladbach 2 Teü (02202) 5 58 02
Da die Scheiben mit gleicher Drehahl laufen entstehen an den unterschiedlich großen Teilen der Scheiben auch unterschiedlich große Umfangsgeschwindigkeiten, die beim Abrollen der Teilscheiben zu großer Reibung und schnellem Verschleiß führen würde.
5) Da die Berührungslinien der Teilsch'eiben für die Funktion des Motors sehr wichtig sind, weil sie die Arbeitsräume abgrenzen, werden die Stirnflächen der Scheiben mit einer sehr niedrigen Verzahnung versehen, durch die diese Berührungslinien in Labyrinthdichtungen verändert werden, und die Scheiben, ohne direkte Berührung, die Arbeitsräume 10) dicht abschließen. In meiner Patentanmeldung P 43 25 454.3 vom 29.07.93 wird diese Lösung bereitsbeschrieben jedoch für Scheiben mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit, während hier eine andere Ausführung erforderlich ist.
Ausser der hier beschriebenen Zusammenstellung von 3 gleichgroßen 15) Scheiben sind andere Kombinationen möglich. Die Arbeitsscheibe kann mit 2 oder mehr Kolben und Zwischenräumen ausgebildet werden bei einer entsprechende Vergrößerung des Durchmessers und bei Anpassung der Drehzahl der Kompressionsscheiben.. Ebenso können mehrere Kompressionsscheiben an einer Arbeitsscheibe angeordnet werden.
20) Da dieser Motor nur drehende Konstruktionselemente hat und keine Ventile benötigt, kann er wesentlich höhere Drehzahlen als übliche Kurbeltriebmotore erreichen und wird auch bei hohen Drehzahlen ruhig, fast vibrationsfrei laufen.
Aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen ist die spiegelbildliche 25) Zusammenfassung von 2 Motoren vorteilhaft. Bei einer Versetzung der Kolben um 18o° sind die Scheiben praktisch ausgewuchtet und für beide Motore werden genau so viele Wellen und Zahnräder benötigt wie für einen Motor.
Wirkungsweise:
30) Während des Betriebes laufen alle 3 Scheiben mit gleicher Drehzahl, die durch die feste Zahnradverbindung gewährleistet wird. Nachfolgend wird der Ablauf des 4-Takt-Verfahrens beschrieben,das in der Kompressionsscheibe beginnt, über die Arbeitscheibe abläuft und mit Hilfe der andern Kompressionsscheibe beendet wird.
Josef Lipinsk! Ing. Buchholzstr. 58 £&bgr;&bgr;&bgr; Bergisch Gladbach 2 TeL: (02202) 5 58 02
• · · I
Wenn der Kolben de.r Kompressionsscheibe an seiner Rückseite die Ansaugöffnung für Frischluft freigibt wird solange Luft angesaugt bis der Zwischenraum der Kompressionsscheibe ausgefüllt ist und der Kolben mit seiner Vorderseite die Ansaugöffnung wieder yerschließt. Er schiebt 5) dann die ' Luft vor sich her, bis an seiner Rückseite die öffnung zur ■_■-Brennkammer freigegeben wird und der Kolben in den Zwischenraum der Arbeitsscheibe einschert. Danach bildet der Kolben der Arbeitsscheibe den rückwärtigen Abschluß des Zwischenraumes der Kompressionsscheibe. Der Kolben der Kompressionsscheibe drückt dann die angesaugte Luft
10) in die Brennkammer. Sie kann dort erst komprimiert werden, wenn der Kolben der Arbeitsscheibe mit seiner Vorderseite die öffnung aus der Brennkammer verschlossen hat. Vorher erfolgt eine Spülung der Brennkammer, sodaß bei der anschließenden Verdichtung und Verbrennung nur reine Frischluft zur Verfügung steht, die nicht mit verbrannten Gasen
15) gemischt ist. Die Kompressions ist beendet wenn der Kolben der Kompressionsscheibe mit seiner Vorderkante die Öffnung zur Brennkammer geschlossen hat.
Für die anschließende Kraftstoffzuführung und Zündung steht ausreichend Zeit zur Verfugung, sodaß die Verbrennung vollständig und schadstoffarm 20) erfolgen kann.
Sobald der Kolben der Arbeitsscheibe an seiner Rückseite die Öffnung für die hochkomprimierten Gase freigibt, strömen diese in den Arbeitsraum (Zwischenraum der Arbeitsscheibe) und drücken den Kolben in Drehrichtung weiter, dabei bildet der Kolben der Kompressionsscheibe den
25) hinteren Abschluß des Arbeitsraumes, über das Zahnrad der Arbeitswelle werden die beiden Kompressionsscheiben mitgedreht. Der Arbeitstakt endet, wenn der Kolben der Arbeitsscheibe auf seiner Rückseite die Auslaßöffnung für das Abgas öffnet.
Mit seiner Vorderseite drückt der Kolben anschließend die verbrauchte
30) Ladung ins Freie, dabei bildet der Kolben der andern Kompressionsscheibe den vorderen Abschluß des Arbeitsraumes.
Inzwischen wurde von der andern Kompressionsscheibe ebenfalls Frischluft angesaugt, verdichtet und gezündet, und sobald der Kolben der Arbeitsscheibe an seiner Rückseite die Öffnung aus der 2.Brennkammer 35) freigibt beginnt der 2. Arbeitstakt.
Der hier beschriebene Motor führt bei einer Umdrehung 2 Arbeitstakte aus.'
Josef Upinski Ing. Buchholzsti: SS 5GW Bergisch Gladbach 2 TeL (02202) 5 58 02
In beiliegenden Zeichnungen ist eine Konstruktionsmöglichkeit dargestellt:
Figur 1 ' -.-. '
zeigt einen Längsschnitt durch den Motor. Im Grundrahmen (1) sind die 5) Wellen der Arbeitsscheibe (37"und der beiden Kompressionsscheiben .(6) " und (9) gelagert und alle Scheiben laufen in dem gemeinsamen Gehäuse(2) in dem auch die beiden Ansaugöffnungen für Frischluft (12) und (12a) und die beiden Ausöffnungen für das Abgas (13) und (13a) angebracht . ■ sind, ebenso die öffnungen für Frischluft (14) und (14a) zur Brenn-10) kammer und die öffnungen für das komprimierte Gas (15) und (15a) aus der Brennkammer.in den Zwischenraum der Arbeitsscheibe (5) (auch Arbeitsraum genannt).
Die Stellung der Scheiben entspricht dem Zeitpunkt zu Beginn eines Arbeitstaktes. Der Kolben (4) der Arbeitsscheibe (3) hat die öffnung 15) (15) für das hochkomprimierte Gas aus der nicht dargestellten Brennkammer freigegeben und das Gas strömt in den Arbeitsraum de^ Arbeitsscheibe (5) und drücken den Kolben in Drehrichtung weiter. Der Kolben (7) der 1. Kompressionsscheibe (6) bildet dabei den hinteren Abschluß des Arbeitsraumes.
20) Die Auslaßöffnung für das Abgas(13) ist verschlossen und an seiner Vorderseite hat der Kolben (4) der Arbeitsscheibe die 2. Öffnung für das hochkomprimierte Gas aus der 2. Brennkammer geschlossen und drückt die verbrauchte Ladung des vorherigen Arbeitstaktes über die Auslaßöffnung (13) in die Abgasleitung. Der Kolben der 1.Kompressionsscheibe 25) (7) bildet dabei den vorderen Abscgluß des Arbeitsraumes.
Bei der 1. Kompressionsscheibe (6) ist der Zwischenraum (8) mit Frischluft gefüllt und der Kolben (7) steht unmittelbar vor der Schließung der Ansaugöffnung (12). Die Öffnung (14) zur Brennkammer ist verschlossen.
30) Bei der 2. Kompressionsscheibe beginnt die Kompression. Der Kolben (4) der Arbeitsseeibe (3) ist in den Zwischenraum (11) der 2.Kompressionsscheibe (9) eingeschert und bildet den - vorderen Abschluß des Zwischenraumes (11) Die Öffnung (14a) für die Frischluft in die Brennkammer ist geöffnet, die Öffnung (15a) von der Brennkammer zum Arbeits-35) raum ist cgeschlossen. Der Kolben (1o) der 2, Kompressionsscheibe (9) drückt die angesaugte Frischluft in die Brennkammer und verdichtet sie.
Josef Lipinski Ing. Buchholzstt 58 5060" Bergisch Gladbach 2 Tel- (02202) 5 S8 02
An der Rückseite des Kolbens (1o) steht die Freigabe der Ansaugöffnung für die Frischluft (12a) unmittelbar bevor wodurch der nächste .Ansaugtakt beginnen kann.-
stellt einen Schnitt durch die Arbeitsscheiben von zwei, spiegelbildlich angeordneten Motoren dar,die auf einer gemeinsamen Welle sitzen.
In der Mittelaussparung des Grundrahmens (1) ist das Zahnrad der beiden· Arbeitsscheiben (3) und (32) angeordnet deren Welle im Grundrahmen gelagert ist. Die Kolben der Arbeitsscheiben sind um 18o° versetzt, die Zwischenräume (5) und (52) sind an der Oberseite, bzw. der Unterseite der Scheiben (3) und (32) dargestellt. Die Gehäuse (2) und [Z1) sind ebenfalls spiegelbildlich dargestellt.
Figur 3
stellt die Ansicht der I.Brennkammer (16) dar, die auf dem Gehäuse (2) angebracht ist. Sie ist so ausgebildet daß die beiden öffnungen (14) und (15) einmünden und die Zündvorrichtung (17) und Kraftstoffzuführung (18) angebracht werden können.
Figur 4
zeigt eine Seitenansicht:der Brennkammer (16) mit der Zündvorrichtung (17) und der Kraftstoffzuführung (18) auf dem Gehäuse (2) sowie den Grundrahmen (1)
Figur 5
zeigt die Verzahnung von 2 Scheiben in vergrößerter Darstellung. Die Zahnteilung der Teilscheibe mit dem größeren Radius (19) und die mit dem kleineren Radius (20) entsprechen dem gleichen Winkelmaß. Die niedrig gehaltene Höhe der Verzahnung ermöglicht berührungsfreie Abwälzung der Scheiben und bildet mehrere Spalte, die einer Labyrinthdichtung gleichen und entsprechende Dichtung gewährleisten.
Josef üpinski log. ·· ·· **·*·*·· ··*···*
Buchhoizstr. 58
Seiö-Bergisch Gladbach 2
TeU (02202) 5 58 02
Bezugszeichen liste
1 Grundrahmen
2 Gehfuse ■■.'■>■
3 Arbeitsscheibe mit Welle und Zahnrad
4 Kolben der Arbeitsscheibe
5 Zwischenraum tier Arbeitsscheibe
6 1.Kompressionsscheibe
7 Kolben der iiKompressionsscheibe
8 Zwischenraum der 1.Kompressionsscheibe
9 2.Kompressionsscheibe
10 Kolben der 2.Kompressionsscheibe
11 Zwischenraum der 2.Kompressionsscheibe
12 + 12a Ansaugöffnungen für Frischluft
13 + 13a Auslaßöffnungen für Abgas
14 + 14a öffnungen für Frischluft zur Brennkammer
15 + 15a Öffnungen für komr. Gase zum Arbeitsraum
16 Brennkammer 1
17 Zündvorrichtung
18 Kraftstoffzuführung
19 Verzahnung am größeren Durchmesser
20 Verzahnung am kleineren Durchmesser
21 Brennkammer 2

Claims (1)

1.) Brennkraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine'mit umlaufenden Kolben als 3-Scheiben-Kreiskolbenmotor, der nach dem 4-Takt-Ver- -·.-'· ; fahren arbeitet jedoch weder Ventile noch hin-und hergehende Konstruktionselemente hat, die Scheiben in einer Ebene und in einem ge-5)· meinsamen Gehäuse laufend, mit gleichem Teilkreisdurchmesser, zweigeteilt, der Kolben mit größerem, der Zwischenraum mit kleinerem Durchmesser, die Wellen axial angeordnet und durch Zahnräder verbunden, die gleiche Drehzahlen gewährleisten, die mittlere Scheibe als Arbeits-, die äusseren als Kompressionsscheiben wirkend, 10) dadurch gekennzeichnet,
daß alle Funktionen des Arbeitsverfahrens durch Schlitze gesteuert werden, die durch die Kolben der Scheiben geöffnet und geschlossen werden.
2.) Brennkraftamschine nach Anspruch 1
15) dadurch gekennzeichnet
daß die Brennkammern an der Aussenseite des Gehäuses angebracht und durch je eine öffnung mit dem Kompressions- und dem Arbeitsraum verbunden sind und nach dem Arbeitstakt selbsttätig gespült werden.
3.) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1
20) dadurch gekennzeichnet
daß die Stirnseiten der Scheiben durch eine besondere Verzahnung so ausgebildet sind, daß ihre Abwälzlinien in Labyrinthd.ichtunaen verändert werden und dadurch die Dichtung zwischen den Scheiben verbessert wird.
25) 4.) Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet
daß die Enden der Kolben als Zahn oder Zahnlücke einer Evolventen-Verzahnung ausgebildet sind und dadurch ein reibungsloses Einscheren der Kolben in die Zwischenräume der andern Scheiben ermöglicht wird.
Josef Lipinski Ing.
Buchholzstr. 58
51469 Bergisch Gladbach Tel.: (02202) 5 58 02
5.) Brennkraftmaschine nach Anspruch dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einem zweiten, spiegelbildlich angeordneten, Motor verbunden wird, dessen Kolben um 180° versetzt sind und dadurch die 5) Auswuchtung der Scheiben bewirken.
6.) Konstruktion nach den Merkmalen der Ansprüche 1-3-4 und dadurch gekennzeichnet,
daß sie Kompressor ausgebildet wird, wobei die Auslaßöffnungen der komprimierten Luft über Rückschlagventile mit dem Druckbehälter 10) verbunden sind.
DE9320837U 1993-09-06 1993-09-06 Brennkraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit umlaufenden Kolben als 3-Scheiben-Kreiskolbenmotor Expired - Lifetime DE9320837U1 (de)

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