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Text File  |  1992-03-22  |  8KB  |  148 lines
  1.  
  2.                        Q U A D R O R H O M B
  3.  
  4.                Die universelle Volumen-Arbeitsmaschine
  5.                      mit einer neuen Geometrie
  6.  
  7.  
  8.          -Pumpe
  9.          -Hydro- und Druckluftmotor
  10.          -Dampfmaschine
  11.          -Verbrennungsmaschine
  12.  
  13.  
  14. Diese Animation soll Wissenschaftler und Ingenieure, die sich mit
  15. Volumenmaschinen beschaeftigen, auf eine Maschine mit einer neuen
  16. Geometrie aufmerksam machen. Ein einfaches  Modell  dieser  neuen
  17. Geometrie arbeitet bereits als Pumpe.
  18.  
  19. Das Innere der Maschine besteht aus zwoelf  hantelfoermigen  Ele-
  20. menten, die so miteinander verbunden sind, dass  sie  ein  Gitter
  21. aus vier Romben bilden (daher der Name "Quadrorhomb"). Alle  neun
  22. Verbindungen zwischen den Elementen des Gitters sind Gelenke. Der
  23. Quadrorhomb hat also neun Achsen. Zwei Platten, eine feststehende
  24. und eine bewegliche, schliessen den Quadrorhomb von vorn und  von
  25. hinten. Auf diese Weise werden vier geschlossene  Kammern  gebil-
  26. det, von denen jede die Form  eines  rechtwinkligen  Prismas  mit
  27. einer rhombenfoermigen Grundflaeche hat.
  28.  
  29. Die Mittelachse des Quadrorhomb (der Punkt in dem die vier inner-
  30. en hantelfoermigen Elemente zusammenkommen)  ist  mit  der  fest-
  31. stehenden Vorderplatte verbunden. Zwei Achsen gegenueberliegender
  32. Gelenke, welche nur zwei Elemente verbinden, sind mit der hinter-
  33. en, beweglichen Platte  verbunden.  Das  Rotationszentrum  dieser
  34. beiden Gelenke (der beweglichen  Platte)  ist  die  Antriebs-/Ab-
  35. triebswelle. Die Mittelachse, die zentrale Achse des Quadrorhomb,
  36. und die Hauptwelle sind also parallel  zueinander  versetzt.  Die
  37. bewegliche Platte dient auch als Schwungrad und glaettet  so  die
  38. Rotation.
  39.  
  40. Der Quadrorhomb beschreibt eine komplizierte Bewegung.  Jeder der
  41. vier Rhomben veraendert seine  Flaeche  zweimal  vom  Maximum zum
  42. Minimum waehrend  einer  Umdrehung  der  Antriebs-/Abtriebswelle.
  43. Dabei ist interessant, dass sich die vier aeusseren  Achsen  alle
  44. auf dem selben Kreis bewegen, und dass gegenueberliegende Rhomben
  45. in allen Positionen geometrisch gleich sind. Daraus ergibt  sich,
  46. dass der  Schwerpunkt  waehrend  der  gesamten  Drehbewegung  des
  47. Quadrorhomb, immer im  gleichen  Punkt  (zwischen  der  zentralen
  48. Achse und der Hauptwelle) bleibt. Ausserdem veraendert sich nicht
  49. die Position des Schwerpunktes der vier inneren Elemente, und des
  50. Schwerpunktes  der  acht  aeusseren  Elemente  (die  Lage  dieser
  51. Schwerpunkte ist verschieden) waehrend  der  Drehbewegung.  Daher
  52. ist diese Maschine immer voellig im Gleichgewicht und  hat  keine
  53. Vibrationen. Wenn der Quadrorhomb als Pumpe oder  Hydromotor  ar-
  54. beitet, bleibt der Schwerpunkt der Fluessigkeiten in den  Kammern
  55. auch immer im gleichen Punkt.
  56.  
  57. In der feststehenden Platte sind vier Oeffnungen, die als Einlass
  58. und als Auslass fuer die Arbeitssubstanz (Gas,  Dampf,  Fluessig-
  59. keit) dienen. Diese Oeffnungen werden viermal pro  Umdrehung  der
  60. Antriebs-/Abtriebswelle geschlossen. Immer dann wenn die  Rhomben
  61. ihr Maximum bzw. ihr  Minimum  durchlaufen.  In  den  dazwischen-
  62. liegenden Positionen ist jede Oeffnung nur mit einem entsprechen-
  63. den Rhombus verbunden, und nicht mit mehreren.
  64.  
  65. Wenn die Maschine als Verbrennungsmotor arbeitet  sind  nur  zwei
  66. Oeffnungen notwendig (beispielsweise die beiden  oberen),  dafuer
  67. muss eine Zuendvorrichtung hinzugefuegt  werden.  Waehrend  einer
  68. Umdrehung der Hauptwelle laufen alle vier Arbeitstakte  in  allen
  69. vier Arbeitskammern des Quadrorhomb ab.
  70.  
  71. Eine weitere, wichtige Eigenschaft des Quadrorhomb, ist die Moeg-
  72. lichkeit den Abstand zwischen den beiden Platten  zu  veraendern.
  73. Dies erlaubt, den Quadrorhomb waehrend des  Herstellungsprozesses
  74. zu polieren. Wenn die Maschine arbeitet, laesst sich der  Abstand
  75. so regulieren, dass ein Durchsickern der Substanz sowie zu grosse
  76. Reibung, zwischen den Elementen und den Platten  vermieden  wird.
  77. Insbesondere in einem Motor kann man die Abwaerme des verbrannten
  78. Gases heranziehen um den Abstand der Platten der Waermeausdehnung
  79. des Quadrorhomb anzupassen. So sind  keine  besonderen  Dichtele-
  80. mente notwendig. Wir hoffen, dass auch die  Gelenke  genau  genug
  81. hergestellt werden koennen, damit besondere Dichtelemente entfal-
  82. len. Eine gute Kuehlung ist ueber die grossen Kontaktflaechen der
  83. Platten gewaehrleistet.
  84.  
  85. Da in der Verbrennungphase die Arbeitsvolumen  eines  Quadrorhomb
  86. so kompakt wie in einem Otto-Motor sind, sind  die  Probleme  der
  87. unvollstaendigen Verbrennung und der Umweltbelastung nicht groes-
  88. ser. Die Mehrzahl der Standartloesungen, die man bei der Entwick-
  89. lung herkoemmlicher Maschinen waehrend der Konstruktion,  Produk-
  90. tion und im Betrieb fand (auf den Gebieten der Schmierung,  Kueh-
  91. lung, Einspritzung,  Turboladen,  usw.),  koennen  auch  auf  den
  92. Quadrorhomb angewendet werden.
  93.  
  94. Die folgende Tabelle fasst die Besonderheiten verschiedener Volu-
  95. menarbeitsmaschinen zusammen, und zeigt scheinbar gute Aussichten
  96. fuer den Quadrorhomb. Vielleicht rechtfertigt  die  Praxis  einen
  97. solchen Schluss.
  98.  
  99.  
  100.  
  101.                             │       Volumenarbeitsmaschine      │
  102.       Eigenschaft           │    Otto    │  Wankel  │  Quadro-  │
  103.                             │ 4-Zylinder │          │   rhomb   │
  104. ════════════════════════════╪════════════╪══════════╪═══════════╡
  105. Anzahl der Kammern          │     4      │    3     │     4     │
  106.                             │            │          │           │
  107. Anzahl der Umdrehungen der  │     2      │    3     │     1     │
  108. Hauptwelle fuer vier Takte  │            │          │           │
  109. in allen Kammern            │            │          │           │
  110.                             │            │          │           │
  111. Anzahl der Takte/Umdrehung  │     2      │   4/3    │     4     │
  112. der Hauptwelle in jeder     │            │          │           │
  113. Kammer                      │            │          │           │
  114.                             │            │          │           │
  115. Zuendkerzen                 │     4      │   1-2    │    1-2    │
  116.                             │            │          │           │
  117. Anzahl der Ventile          │     8      │    0     │     0     │
  118.                             │            │          │           │
  119. Nockenwelle                 │     ja     │   nein   │    nein   │
  120.                             │            │          │           │
  121. Zahnraeder                  │     ja     │    ja    │    nein   │
  122.                             │            │          │           │
  123. Pleuelstange                │     ja     │   nein   │    nein   │
  124.                             │            │          │           │
  125. Kurbelwelle                 │     ja     │    ja    │    nein   │
  126.                             │            │          │           │
  127. Anfaengliche Unwucht        │     ja     │    ja    │    nein   │
  128.                             │            │          │           │
  129. besondere Ausgleichsmassen  │     ja     │    ja    │    nein   │
  130.                             │            │          │           │
  131. besonderes Schwungrad       │     ja     │    ja    │    nein   │
  132.                             │            │          │           │
  133.  
  134.  
  135.  
  136. Kontaktadressen:
  137.  
  138. Dipl.Ing. A.Wich          │  FIDO:   Andreas Wich, 2:242/48.8
  139. Schlossweiherstrasse 14a  │  SubNet: andreas_wich@solaris.hamm.sub.org
  140. 5100 Aachen               │  UUCP:   wich@cip-s01.informatik.rwth-aachen.de
  141.  
  142.  
  143. Dr. Carisius GmbH
  144. Produktentwicklung und Modellbau
  145. Langestrasse 94
  146. 6370 Oberursel/Ts.
  147.  
  148.