Wie bei der Turbine gibt es eine Brennkammer, in der kontinuierlich die Verbrennung des Treibmittels (Gas, Benzin, Diesel usw. ) unter hohem Druck stattfindet.

Auch ein Betrieb mit Wasserdampf ist denkbar, gegebenenfalls in Kombination mit anderen Energieträgem zur Verwendung der Brennwänne, oder vergleichbar mit dem Turbinenmotor zur zeitlich begrenzten Schubverstärkung (Beschleunigungsenergie).

Das bei der Verbrennung gewonnene Treibvolumen wird jedoch anders als bei der Turbine in geschlossenen Kammern wie beim Kolbenmotor in Bewegung umgesetzt, und zwar gleich in Rotationsbewegung ohne Kurbelwelle.

In diesem Rotationsmotor werden im Vergleich zum Kolbenmotor die Vorgänge Kompression und Expansion in zwei getrennte Schritte aufgeteilt und durch zwei getrennte Kammern bzw. Aggregate ausgeführt. Die Antriebskraft des Motors ergibt sich aus der im Antriebsteil gewonnenen Energie abzüglich des Energieverbrauches im Kompressionsteil.

Als wesentliche Vorteile der Erfindung lassen sich folgende Merkmale anfahren : Die Konstruktion benötigt gegenüber dem Kolbenmotor wesentlich weniger Bauteile und nur wenige Steuerungselemente.

'Da sie gleich Rotationsenergie erzeugt, sind Kurbelwellen mit allen zugehörigen Konstruktionselementen überflüssig. es endet ein kontinuierlicher Verbrennungsprozess statt, der sich bezüglich der Energieausbeute und der Prozesssteuerung gegenüber dem Explosionsmotor besser optimieren lässt.

Durch die Umsetzung der Expansionsenergie in geschlossenen Kammern ist die Dynamik, die Beschleunigung und die Effizienz gegenüber der Turbine erheblich höher.

Der Motor ist sehr leicht auf alle bekannten Antriebsenergien mit unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen in der Verbrennung abzustellen.

Im folgenden wird der Motor mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und im einzelnen in seiner Funktionsweise beschrieben, wobei die Abbildung 1 einen Längsschnitt A-A (vertikal) durch die Gesamtkonstruktion des Motors zeigt, die Abbildungen 1.1. bis 1.3 die Vergrößerungen AI bis A3 vom Längsschnitt A-A zeigen, die Abbildung 2 einen Längsschnitt B-B (horizontal) durch die Gesamtkonstruktion des Motors zeigt, die Abbildungen 2.1 u. 2.2 die Vergrößerungen B 1 u. B2 vom Längsschnitt B-B zeigen, die Abbildungen 3.1 bis 3.6 die Querschnitte 1 bis 6 durch den Motor zeigen, die Abbildungen 4.1 bis 4.8 den Funktionsablauf einer 360° Umdrehung des Motors im Querschnitt durch die Antriebskammer Nr. 1 darstellen, die Abbildung 5 den Funktionsablauf einer 360° Umdrehung des Motors im Querschnitt durch die Kompressionskammer darstellt, Die Abbildungen 6.1 u. 6.2 eine Systemübersicht über die Anordnung der Treiber in denAntriebskammern geben bei einer Anordnung von 4 Antriebskammem.

Die Erläuterungen beziehen sich zunächst auf die beiden Längsschnitte Abbildung 1, 1.1 bis 1.3 und Abbildung 2 mit 2.1 u. 2.2, sowie den Querschnitt in Abbildung 3.4.

Der Rotationsmotor besteht aus einer zylindrischen Brennkammer (l), in der kontinuierlich die Verbrennung des Brennstoffes unter hohem Druck stattfindet. Der Brennstoff wird zentrisch über eine Brennstoffleitung (2) zugeführt, die auch die elektrische Zündung an der Brennstoffdüse (8) beinhaltet. Für die Brennstoffeinspritzung unter hohem Druck und die Zündung werden vorhandene Techniken benutzt.

Die Zufuhr der erforderlichen Verbrennungsluft und die Erzeugung der erforderlichen Kompressionsverhältnisse bis zum Motorstart erfolgt durch zwei Druckluftleitungen (3).

Die Drucklufterzeugung erfolgt durch einen externen Kompressor, der auch zur weiteren Feinsteuerung im Motorbetrieb genutzt werden kann. Nach dem Motorstart wird das erforderliche Volumen an Verbrennungsluft über die Kompressionskammern (4) und dem Kompressionsventil (5) der Druckkammer (6) zugeführt. Von dort gelangt die Verbrennungsluft durch eine durchbrochene Stabilisierungsscheibe (7) in die Brennkammer (l).

Der Motor gliedert sich in einen Antriebsteil und einen Kompressionsteil. Die Erläuterung wird mit dem Antriebsteil fortgesetzt.

Das in der Brennkammer (1) erzeugte Antriebsvolumen wird über eine Öffnung (21) in der Brennkammer und einem Treibgaskanal (9) der Antriebskammer (10) im Antriebshohlzylinder = Rotor (11) zugeführt.

Im Rotor (11) sind vier Antriebskammern (10) dargestellt, die den Rotor (11) in eine rotierende Bewegung um den Stator (30) bringen, der alle übrigen Bestandteile des Motors enthält.

Dies geschieht dadurch, dass die in dem Rotor ausgebildeten Antriebskammern (10) nicht umlaufend über 360° ausgebildet sind, sondern an einer Stelle die Kammern durch einen sogenannten Treiber (16) verschlossen sind. Ein unmittelbar am Treibgaskanal (9) angeordnetes Antriebswiderlager (14) schliesst die Antriebskammern (10) zur Gegenseite.

Somit entstehen geschlossene Antriebskammern (10), die durch das aus der Brennkammer (1) zugeführte Antriebsvolumen den Rotor (11) in eine Drehbewegung über einen Drehwinkel von 313° versetzen, bis die Hinterkante des Treibers (16) die Abgasöffnung (17) freigibt und das expandierte Antriebsgas als Abgas über den Abgaskanal (13) abgeleitet wird. Eine Ventilsteuerung auf der Abgasseite ist nicht erforderlich.

Die Abbildungen 4.1 bis 4.8 zeigen im Querschnitt den Funktionsablauf einer vollen Umdrehung.

Hierbei wird deutlich, dass das Antriebswiderlager (14) aus dem Querschnitt der Antriebskammer (10) über eine Steuerstange (18) herausgedreht wird, wenn der Treiber (16) das Widerlager (14) erreicht.

In den Abbildungen 4.1 bis 4. 8 wird auch die Aufgabe des Verteilungshohlzylinders (15) deutlich. Dieser Hohlzylinder wird zukünftig als Verteiler (15) bezeichnet.

Dieser Verteiler (15) umschliesst die Brennkammer (1) und weist entsprechend den vier Antriebskammern vier Öffnungen auf, die in der Längsachse der Brennkammer in ihrer Lage und der Abmessung der Treibgasöffnung (21) in der Brennkammer (1) bzw. des Treibgaskanales (9) entsprechen. Im Querschnitt zur Brennkammer (1) erstreckt sich die Öffnung im Verteiler (15) je Antriebskammer über ein Viertel der vollen Kreisumdrehung, also 90°. Dieser Verteiler (15) ist fest mit dem Rotor (11) verbunden, wie aus der

Abbildung 1.2 ersichtlich ist und dreht sich damit synchron zum Rotor (11) bzw. den Antriebskammem.

Durch die Abmessung und die Lage dieser Öffnung zur jeweiligen Antriebskammer (10) ist damit die Zufuhr des hochkomprimierten Antriebsgases von der Brennkammer (1) in die Antriebskammer (10) auf die ersten 90° einer vollen Umdrehung der einzelnen Antriebskammer begrenzt. Der Drehwinkel über die weiteren 270° bis zu einer vollen Umdrehung nutzt die Expansionsenergie des Antriebsgases aus.

Alternativ zu der festen mechanischen Verbindung von Rotor (11) und Verteiler (15) ist auch eine elektromagnetische Steuerung des Gleichlaufes von Rotor (11) und Verteiler (15) möglich unter Inanspruchnahme der Stabilisierungsscheibe (7). Dies hat konstruktive Vorteile zur Folge, da dann der Stator (30) des Antriebsteiles fest mit der Stabilisierungsscheibe (7) verbunden werden kann.

Bei einer Anordnung von 4 Antriebskammern in einem Rotor mit entsprechend versetzten Anordnungen der Treiber (16) und der Öffnungen in dem Verteiler (15) ist somit eine kontinuierliche Verbrennung und Abgabe des hochkomprimierten Antriebsgases möglich.

Die Anordnung der Treiber (16) in den 4 Antriebskammern (10) nach den Abbildungen 5.1 und 5.2 gewährleistet, das in gleichmäßiger Abfolge jeweils eine Antriebskammer (10) sich im Stadium der Befüllung mit dem hochkomprimierten Antriebsgas befindet (Drehwinkel 0° bis 90°), eine Antriebskammer (10) sich in der starken Expansionsphase befindet (Drehwinkel 90° bis 180°), eine Antriebskammer (10) sich in der schwächeren Expansionsphase befindet (Drehwinkel 180° bis 270°) und eine Antriebskammer (10) die Restenergie verwertet (Drehwinkel 270° bis 360°). Durch diese Systemanordnung ist eine hohe Energieausbeute bei gleichmäßiger Gesamtleistung gegeben.

In den Abbildungen 1 und 2 ist eine Anordnung von 4 Kammern dargestellt. Eine andere Zahl von Antriebskammem zur Optimierung der Wirtschaftlichkeit ist möglich, wenn der Drehwinkel für die Öffnungen im Verteiler (15) und damit der Drehwinkel für die Befüllung der Antriebskammer (10) so verändert wird, dass das Produkt aus der Zahl der Antriebkammem (10) und dem Drehwinkel für die Befüllung der Antriebskammern 360° ergibt.

Die in der Abbildung 3.4 dargestellten Treibgaskanäle (9), die Antriebswiderlager (14) mit ihrer Steuerstange (18) und der Lagerung der Steuerstange (20), sowie die Abgaskanäle (13) sind um 180° gedreht jeweils für zwei Antriebskammem (10) angeordnet. Diese

Konstruktion ermöglicht die Anordnung eines Kühlmittelkreislaufes in der verbleibenden Fläche, verteilt die Treibgasöffnungen (21) in der Brennkammer (1) sinnvoll und erlaubt die Steuerung der Antriebswiderlager (14) für jeweils zwei Antriebskammem (10) über ein Steuerungsrohr (19) für das eine Antriebswiderlager (14) und eine innenliegende Steuerstange (lS) für das zweite Widerlager (14) in der gleichen Steuerungsebene. Die Einzelheiten dieser Steuerung werden zu einem späteren Zeitpunkt erläutert.

Durch das Herausdrehen des Antriebswiderlagers (14) aus der Antriebskammer (10) kommt es zu einer Luftverdrängung in der Steuerungskammer (22). Das vorgesehene Druckausgleichsrohr (23) sorgt hier für die notwendige Druckentspannung. Die Rückführung des Antriebswiderlagers (14) in die Antriebskammer (10) nachdem der Treiber (16) das Widerlager (14) passiert hat, ist nach den Abbildungen 1. 1, 3.2 u. 3.3 über Rückstellungsfedern (24) dargestellt. Möglich und wahrscheinlich eleganter ist es, dieses Druckausgleichsrohr (23) an eine Druckdose mit einer entsprechend eingestellten Druckmembrane anzuschliessen und darüber die Rückstellung der Widerlager (14) durch das Druckluftpolster zu gewährleisten.

Die drehwinkel-und drehzahlabhängige Steuerung des Antriebswiderlagers (14) erfolgt über die Steuerstange (18) bzw. das Steuerrohr (19) in den Steuerachsen (40) Nr. 1 bis 4 nach den Abbildungen 1, 1. 1 und 3.2.

Wie aus dem Längsschnitt bzw. der Vergrößerung ersichtlich ist, erhalten das Steuerungsrohr (19) für die Antriebskammer (10) Nr. l und die Steuerungsstange (18) für die Antriebskammer (10) Nr. 3 in den Steuerachsen (40) Nr. l und 3 Steuerungshebel (25), die der Form des Antriebswiderlagers (14) im Querschnitt entsprechen. Eine in gleicher Ebene am Rotor angebrachte Steuernocke (26) in der Form und in der Lage des Treibers (16) der Antriebskammer (10) Nr. l bzw. Nr. 3 bewirkt die exakte Drehung der entsprechenden Antriebswiderlager (14) aus der Antriebskammer (10) heraus entsprechend dem Drehwinkel der zugehörigen Antriebskammer. Die Alternativen in der Rückführung durch die dargestellten Rückführungsfedern oder eine Druckluftsteuerung sind in den Zeilen 130 bis 140 dargestellt. Die Verwendung von einer Steuerstange (18) und eines die Steuerstange umschliessendes Steuerrohr (19) ist gewählt worden bei insgesamt vier Antriebskammern (10), bzw. zwei Antriebskammern (10) in einer Steuerungsebene.

Die Kühlung gliedert sich in einen inneren Kühlmittelkreislauf (27) zwischen der Brennkammer (l) und dem Rotor (l l) und eine äussere Kühlung (12) mit einer Schutzgitterhülle (41). Für den inneren Kreislauf kann wahlweise Luft oder ein flüssiges Kühlmittel verwendet werden. Die äussere Kühlung des Rotors (l l) erfolgt durch Kühlrippen am Rotor und Luftkühlung.

Die inneren Kühlmittelkreisläufe müssen in zwei getrennten Abschnitten für den Antriebsteil und den Kompressionsteil des Motors geführt werden, da die Verbindung des Verteilers (15) mit dem Rotor (l l) und die Stabilisierungsscheibe (7) zwischen dem Antriebs-und Kompressionsteil des Motors einen zusammenhängenden Kreislauf nicht ermöglichen. Für die Zufuhr und Abfuhr des Kühlmediums wird für jeden Abschnitt der Innenquerschnitt der rohrförmigen Haupttragekonstruktion (29) des Motors genutzt. Dieser Innenquerschnitt wird durch eine Trennwand halbiert und kann somit für die Zufuhr und die Abfuhr des Kühlmittels genutzt werden. Im Bereich der Antriebskammern (10) und der Brennkammer (1) erfolgt die Trennung in Vor-und Rücklauf durch die Steuerungskammern (22), die jedoch mit der Antriebskammer (10) Nr. 4 enden und somit eine Verbindung zwischen Vor-und Rücklauf ermöglichen.

Vergleiche hierzu die Längsschnitte in den Abbildungen Nr. 1, 1.1, 1.2 und 2,2. 1 u. 2.2 sowie die Querschnitte in den Abbildungen Nr. 3.1 bis 3.4 Für den Kompressionsteil des Motors ergibt sich die Konstruktion spiegelbildlich.

Wird die Kompression alternativ durch einen Kompressor bekannter Bauart übernommen, entfällt der Kompressionsteil der Konstruktion insgesamt.

Die Abgasführung erfolgt über zwei Abgaskanäle (13), die um 180° versetzt entsprechend der Beschreibung ab Zeile 122 angeordnet sind. Eine Ventilsteuerung ist aufgrund der Konstruktion nicht erforderlich. Der rotierende Treiber (16) drückt das expandierte Treibgas der vorhergehenden Umdrehung über die Öffnung im Stator (30) in den Abgaskanal (13), der das Abgas parallel zur Längsachse der Konstruktion nach aussen zu der Haupttragekonstruktion abführt. Hierbei wird eine Querschnittsveränderung notwendig von dem Querschnitt in der Querschnittsebene 3 (Abbildung 3.3) zur Querschnittsebene 1 (Abbildung 3.1) um der vorgenommene Reduzierung des Rotordurchmessers zwischen Schnitt 1 und Schnitt 2 zu entsprechen.

Die Abgabe der Antriebsenergie erfolgt über einen äusseren Zahnkranz (37), der am Ende des Rotors (11) zwischen den Schnittachsen 1 und 2 an den Rotor (11) angebracht ist. Von diesem Zahnkranz (37) kann die Antriebskraft an ein Getriebe abgegeben werden. Der Durchmesser des Rotors (11) ist für diesen Zweck verkleinert worden, um günstigere 200 Verhältnisse für die Getriebeübersetzung zu schaffen. Dies erfordert dann allerdings eine Verformung des Querschnittes vom Abgaskanal (13). Alternativ kann die Antriebskraft auch durch ein stirnseitiges Zahnrad am Ende des Rotors (11) auf ein Getriebe übertragen werden ohne Verkleinerung des Rotordurchmessers. Damit kann dann die Querschnittsverformung des Abgas- (13) bzw. des Zuluftkanales (31) entfallen.

205 Der Kompressionsteil des Motors enthält im Rotor (11) die Kompressionskammem (4), die dem Motor die notwendige Verbrennungsluft zuführen. Sie sind im Querschnitt kleiner als die Antriebskammern (10). Das Verhältnis der Querschnittsflächen zwischen den Antriebskammem (10) und den Kompressionskammem (4) bestimmt sich durch die 210 gewählte Antriebsenergie, bzw. durch das Verhältnis des Expansionsvolumens, das die Verbrennung der Antriebsenergie erzeugt und der hierfür erforderlichen Frischluft-bzw.

Sauerstoffmenge. Es ist in den Abbildungen zunächst konstruktiv dargestellt und muss bei der Motorauslegung so gewählt werden, dass die Zufuhr der komprimierten Verbrennungsluft den Mengenanforderungen des Verbrennungsprozesses entspricht. Eine 215 zusätzlich Steuerungsmöglichkeit ist über einen externen Kompressor und den beiden vorgesehenen Druckluftleitungen (3) gegeben. Wie bereits erläutert, ist alternativ die vollständige Versorgung des Motors mit der erforderlichen komprimierten Verbrennungsluft durch einen Kompressor bekannter Bauart denkbar. In diesem Fall entfällt der Kompressionsteil.

220 Die Antriebskraft des Motors ergibt sich aus der im Antriebsteil gewonnenen Energie abzüglich des Energieverbrauchs im Kompressionsteil.

Der Kompressionsteil des Motors ist den Abbildungen Nr. 1, 1.2, 1.3, 2,2. 1,2. 2,3. 5 und 3.6 zu entnehmen.

Die einzelnen Konstruktionselemente im Kompressionsteil entsprechen in ihrer Anordnung 225 und Funktion im wesentlichen dem Antriebsteil-hier nur mit umgekehrter Funktion und in spiegelbildlicher Anordnung bei gleicher Drehrichtung des Rotors (11).

In der Kompressionskammer (4) erfolgt in diesem Fall die Verdichtung der über den Zuluftkanal (31) angesaugten Frischluft. Zur Kompression läuft jedoch der ERSATZBLATT (REGEL 26)

Kompressionstreiber (33) gegen das Kompressionswiderlager (32). Der Funktionsablauf einer vollen 360° Umdrehung ist in der Abbildung 5 dargestellt. Die Anordnung der Kompressionskammern (4) zur gleichmässigen Versorgung des Motors mit Kompressionsluft erfolgt nach dem gleichen Schema wie bei den Antriebskammern (Abbildungen 6.1 und 6.2). Die Verbindung zwischen den Kompressionskammern (4) und der Druckkammer (6) kann jedoch nicht wie beim Antriebsteil durch einen frei durchgängigen Kanal erfolgen. Hier muss der Verbindungskanal durch ein Kompressionsventil (5) ausgefüllt werden, das Druckverluste von der Druckkammer (6) in die Kompressionskammer (4) verhindert und sich erst dann öffnet, wenn die komprimierte Luft in der Kompressionskammer (4) die Verdichtung der Druckkammer (6) erreicht hat.

Bei diesem Ventil (5) kann auf bekannte Techniken zurückgegriffen werden. Ein Verteiler (15) ist im Kompressionsteil nicht erforderlich.

Die drehwinkel-und drehzahlabhängige Steuerung des Kompressionswiderlagers (32) Erfolgt im Grundsatz in der gleichen Weise wie beim Antriebswiderlager (14). Allerdings ist in diesem Fall die Verwendung von Steuerungshebel (25) und Steuerungsnocken (26) nicht möglich, da das Kompressionswiderlager (32) sich in entgegengesetzter Drehrichtung zum Motor bewegen muß. Aus dem gleichen Grund muss die Drehgeschwindigkeit für das Kompressionswiderlager (32) höher sein als die Drehgeschwindigkeit des Antriebswiderlagers (14). Bei einem Drehwinkel des Rotors (11) von 4° muss der Drehwinkel des Kompressionswiderlagers (32) 49'betragen, damit eine Kollision zwischen dem Kompressionstreiber (33) und dem Kompressionswiderlager (32) vermieden wird. Die vorgenannten Anforderungen führen zu einem Steuerungsmechanismus, der zunächst eine Steuerungsnocke (26) am Rotor vorsieht, wie beim Antriebsteil des Motors. Auch hier entspricht die Steuerungsnocke (26) in der Form und der Lage dem Kompressionstreiber (33), dessen Kompressionswiderlager (32) sie steuern soll. Statt eines einfachen Steuerungshebels dreht diese Steuerungsnocke (26) jedoch zunächst eine Steuerwelle (34) mit einem speziell ausgebildeten Zahnkranz, der die ebenfalls mit einem speziellen Zahnkranz ausgebildete Kompressionssteuerungsstange (35) bzw. das Kompressionssteuerungsrohr (36) des Kompressionswiderlagers (32) in der entgegengesetzten Richtung mit der erforderlichen Drehgeschwindigkeit aus den Kompressionskammern (4) herausdreht. Einzelheiten der Konstruktion sind der

Abbildung 3.6 zu entnehmen. Die Anordnung und die Durchmesser der Steuerwellen und der Steuerungsachsen sind auf die erforderlichen Drehgeschwindigkeiten abgestimmt.

Die Kühlung für den Kompressionsteil entspricht der Kühlung für den Antriebsteil in spiegelbildlicher Ausführung.

Die Frischluftzuführung für den Kompressionsteil entspricht der Abgasführung im Antriebsteil und ist im Kompressionsteil spiegelbildlich angeordnet. Auch hier ist kein Ventil zwischen dem Frischluftkanal (31) und der Kompressionskammer (4) erforderlich.

Dichtungen für Antrieb und Kompression Die erforderlichen Abdichtungen zwischen Rotor (11) und Stator (30) sind durch entsprechend vorgesehene Dichtungsringe (39) zwischen den einzelnen Antriebs (10) und Kompressionskammern (4) und dem Stator (30), vergleichbar mit den Kolbenringen, zu erreichen. Vergl. Hierzu Abbildung 1. 4. Gleiches gilt für die Abdichtung zwischen dem Verteiler (15) und der Brennkammer (1) und dem Stator (30). Die Abdichtung des Antriebs- (14) bzw. Kompressionswiderlagers (32) gegen die Wandungen der Antriebs- (10) bzw.

Kompressionskammern (4) erfolgt im Bedarfsfall ebenfalls durch entsprechend ausgebildete Dichtungsringe.

Zuführung von Gleitstoffen für Antrieb und Kompression Die Zuführung von Gleitstoffen ist durch entsprechende Zuleitungen im Bereich des Stators (30) an die Kontaktstellen zwischen Stator (30) und Rotor (11) und zum Antriebs- (14) bzw. Kompressionswiderlager (32) möglich.