HET "ENGINE OF THE FUTURE PROJECT".

EpitrochoÔde compressie/expansie turbine.

Het idee is het volgende:
De rotor heeft de vorm van een epitrochoÔde zoals bij de Hufmotor of Hufpomp en de Stirlingmotor waar ik op
http://greengasoline.eu
mee bezig ben.
In de lengte is die vorm gedraaid, als een spiraal, en het rotor- huis ook (zoals bij een Moineau-pomp).

Wat er dan gebeurt is dat bij het draaien van de rotor hetzelfde gebeurt als bij de bovengenoemde motoren, alleen bevindt zich de rotor en het rotorhuis in een andere fase van de cyclus.
Dat betekent dat als de rotor op een punt aan een zijde vrijwel de volledige ruimte in het huis afsluit, dat er op de afstand waar de torsie 360 graden is, weer een afsluiting is.
Die afgesloten ruimte verplaatst zich bij de omwenteling van de rotor naar achteren (of naar voren).
Daarmee wordt het gas of de vloeistof verplaatst.

De aandrijving van de rotor is hetzelfde als bij die Stirlingmotor, d.w.z. er is de keuze uit drie mogelijkheden:
1. buitentandwiel waar een op de rotor bevestigd tandwiel met de halve diameter door een krukas wordt rondgedreven.
2. ketting met kettingwielen van de zelfde grootte, een stilstaand in het midden, en een vast gemonteerd op de rotor, terwijl in het midden van dat kettingwiel een krukas de rotor rond drijft.
3. twee kogellagers waarvan de ene vast op de rotor zit, met het middelpunt op het draaipunt, de andere op de krukas aan de binnenkant van het eerste kogellager.
Er is dan nog een geleiding nodig om tot de juiste beweging te komen.

Ik kwam op dit idee toen ik de Progressive cavity pump
http://en.wikipedia.org/wiki/Progressive_cavity_pump
op wikipedia zag.

Een overeenkomst is dat per omwenteling een vast volume aan gas of vloeistof wordt verplaatst.
Er zijn echter enkele gunstige verschillen.
Omdat de vorm van de rotor van voor naar achter kan worden gevarieerd, kan bij gas het volume worden vergroot of verkleind bij de verplaatsing langs de rotor. De vorm van het huis is dan ook steeds passend bij de doorsnee op die lengte op de rotor.
Het variŽeren van het volume van het verplaatste gas kan op drie manieren:
1. De spoed van de draaing kan groter of kleiner worden.
2. De vorm van de epitrochoide doorsnee van de rotor kan meer of minder cirkelvormig worden De doorsnee van het rotorhuis moet steeds passen bij de doorsnee op de rotor.
3. De radius van de krukas waaromheen de rotor draait is aan de voorkant anders dan aan de achterkant. (probleem hierbij is dat de doorsnee van de rotor een projectie van een epitrochoide op een boloppervlak moet zijn. Helaas ben ik nog niet zo ver dat ik die vorm kan tekenen en berekenen. Hetzelfde geldt voor de vorm van het rotorhuis).

Voor de afdichting op in het rotorhuis kunnen twee spiraalvormige veren worden gebruikt om de ruimtes aan de tegenover elkaar liggend twee zijden van het rotorhuis van elkaar te scheiden.
Bij de afdichting van de verplaatste holtes waarin het gas wordt ver- plaatst is er een kleine spleet tussen de rotor en het rotorhuis, waarvan de grootte wordt bepaald door de nauwkeurigheid waarmee de onderdelen kunnen worden gemaakt. In het wiskundig model raakt de rotor steeds op een plaats de wand van het rotorhuis (en natuurlijk halverwege aan beide zijden op de plaats waar ik de spiraalvormige veren wil gebruiken).

De rotor is gelagerd op de kruk van de krukas aan de voor en achterzijde, en eventueel op andere plaatsen waar de torsie een veelvoud van 360 graden is.
De krukas is voor en achter gelagerd in het rotorhuis.

Krukas en rotor kunnen vrijwel volledig gebalanceerd worden.
Als er twee zulke motoren in de lengte naast elkaar zijn geplaatst zijn ook de krachten om de lengte-as bij versnelling en vertraging uitgebalanceerd.

Wat zijn de voordelen van zo'n turbine?
1. Per omwenteling levert hij een vast volume.
2. De volumeverandering (=drukverandering) is altijd vrijwel hetzelfde, onafhankelijk van het toerental.
3. De aanvoer en afvoer van het gas is constant.
Dit komt doordat het in feite een dubbelwerkende turbine is omdat de vrije ruimte aan de boven en onderkant bij elkaar opgeteld altijd gelijk is (het oppervlak van de doorsnede van het rotorhuis minus het oppervlak van de doorsnede van de rotor.

Toepassing:
- Deze turbine kan gebruikt worden voor een Schmidt cycle Stirling motor.
Daarbij wordt het gas niet heen en weer gepompt, maar in een continu- proces rondgepompt. Als de temperatuur aan de koude kant 30 graden is en aan de hete kant 80 graden, dus in kelvin 300 en 350 graden, moet de compressie tot 6/7 van het volume zijn, en de decompressie 7/6.

- Deze heel turbine is ook goed te gebruiken is voor benzinemotoren en Diesel.
Compressie, ontbranding en expansie zijn indit geval allemaal continueprocessen zoals bij een turbinemotor gebruikelijk is.
Het nadeel van de turbinemotor dat hij alleen efficiŽnt werkt bij een vast hoog toerental is er echter niet, omdat de gas-doorstroming per omwenteling en daarmee de drukverdeling over de lengte van de turbine vrijwel constant is.
Omdat de afdichting tussen het rotor-huis en de rotor niet zo goed zal zijn als tussen een cilinder en een zuiger met zuigerveren zal hij niet efficiŽnt kunnen draaien op een heel laag toerental, maar omdat het maximale toerental veel hoger kan liggen dan bij een zuigermotor kan het traject waarover de motor efficiŽntwerkt veel breder zijn.

Nadelen:
De vorm van rotor en rotorhuis zijn niet zo eenvoudig te realiseren.
Daarvoor heb ik de volgende oplossingen bedacht:
1. 3d-printing.
2. computergestuurde machinale materiaalbewerking.
3. het walsen van de juiste vorm in een metalen buis.
4. het printen van sjablonen die ik met de computer kan tekenen.

Voor het walsen wil ik met de computer uitzoeken op welke plaatsen op de omtrek van een buis de druk van een wals tot de juiste vormverandering leidt.

Ik kan me voorstellen dat bij het beschrijven van de ruimtelijke vormen in tekst het moeilijk is om te begrijpen wat ik bedoel.
Daarom wil ik in de komende dagen afbeeldingen en filmpjes maken die een en ander kunnen verduidelijken.