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Brennkraftmaschine mit Drehkolben und kreisendem Widerlager.
Die Erfindung bezweckt, eine Maschine zu schaffen, die im Vergleich zu den bisherigen Brennkraft- masehinen mit Drehkolben und kreisendem Widerlager eine bessere Ausnutzung der Energie bei der Ausdehnung eines vorher verdichteten und entzündeten Gemisches gestattet, wobei die Explosion zum Teil in einer besonderen Kammer, zum Teil im eigentlichen Arbeitsraum der Maschine stattfindet.
Die Maschine gemäss der Erfindung gehört zu jener Gruppe, bei der Drehkolben und Widerlager zahnartig ineinandergreifen, wobei der Boden der Aussparungen des Drehkolbens von einer beweglichen Dichtungsplatte gebildet wird. Während bisher diese Dichtungsplatte eine geringe Beweglichkeit nur in radialer Richtung unter der Wirkung der Fliehkraft hatte, wird die Dichtungsplatte erfindung gemäss mit dem Drehkolben gelenkig und unter Belassung eines geringen Spieles derart verbunden, dass die Platte nicht nur unter der Wirkung der Fliehkraft in radialer Richtung, sondern auch in tangentialer Richtung eine geringe Beweglichkeit gegenüber dem Drehkolben besitzt und dadurch mit ihrer vorderen Endfläche gegen eine entsprechende Fläche am Drehkolben zur dichten Anlage gelangt.
Hiedurch wird eine besonders wirksame Abdichtung des Arbeitsraumes und damit eine weitgehende Ausnutzung der durch die Ausdehnung des entzündeten Gemisches zur Verfügung stehenden Energie erzielt.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Maschinenelement und Fig. 2 ein axialer Längsschnitt durch das Gehäuse eines Elementes. Die vollständige Maschine wird durch Nebeneinandersetzung einer ungeraden Anzahl dieser Elemente auf dieselbe Triebwelle erhalten.
Der Drehkolben 1 ist eine volle Scheibe, die drei bogenförmige Aussparungen, Ausdehnungkammern 2, besitzt, die sich über die ganze Breite der Scheibe, das ist in der Richtung der Drehachse, erstrecken. Diese Kammern sind voneinander durch volle Scheidewände 3 von zahnförmiger Ausbildung getrennt. Die Form des Zahnprofils hängt nur von der Bedingung ab, dass eine dichte Berührung mit den entsprechenden Flächen der Zähne 11 des Widerlagers 4 gewährleistet ist, zwischen welchen Flächen keinerlei Kräfte übertragen werden sollen. Jede der Scheidewände ist mit zwei oder mehreren Dichtungleisten 5 an den Seiten-und Stirnflächen versehen, welche Leisten bei Anlage an die Gehäusewände infolge der Fliehkraft eine genügende Dichtung ergeben.
Um die Abnutzung des Drehkolbens durch Reibung an der Innenwand des Gehäuses 6 zu verringern-diese Reibung kann infolge der Wärmeausdehnung eintreten, da das Gehäuse 6 durch den Wassermantel viel kräftiger gekühlt wird als der Drehkolben-, muss zwischen der Gehäuseinnenwand und dem Drehkolben im kalten Zustand der Maschine ein geringes Spiel bestehen, wobei die Abdichtung in befriedigendem Masse durch die Dichtungsleisten 5 gesichert erscheint.
Der zylindrische Boden der Ausdehnungskammern wird durch bewegliche segmentförmige Dichtungsplatten 8 gebildet, die dieselbe Breite wie der Drehkolben 1 besitzen. Diese Platten tragen Ansätze 9, die in entsprechende Ausnehmungen im Körper des Kolbens 1 eintreten und in diesen mit einem Spiel von Bruchteilen eines Millimeters durch Bolzen 10 festgehalten werden.
Obwohl die Platten durch diefliehkraftradialnach auswärts bewegt werden, werden sie durch das Abrollen des Widerlagers 4 zurück- gedrückt. Da die Umfangsgeschwindigkeit des an die Platten anliegenden Teiles des Widerlagers 4 grösser
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Platten auch in der Drehrichtung des Widerlagers verschoben, so dass sie in tangentialer Richtung unter Druck mit ihrer vorderen Endfläche gegen die Vorderwände der die Platten aufnehmenden Nuten im
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Kolben 1 anliegen. Der Abschluss der Arbeits- bzw. Explosionskammer wird auf diese Weise sicher gewähr- leistet.
Das sich drehende Widerlager 4 ist als Scheibe ausgebildet, die im wesentlichen dieselben Ab- messungen hinsichtlich Durchmesser und Dicke aufweist wie der Drehkolben 1, und trägt die erwähnten
Zähne 11, zwischen denen sich Ausnehmungen 12 befinden, wobei die Flanken der Widerlagerzähne unter leichter rollender Berührung mit den Flanken der Zähne 3 des Drehkolbens 1 zum Eingriff gelangen.
Das den Drehkolben 1, das Widerlager 4, die Explosionskammer 13 und das Steuerorgan 14 ent- haltende Gehäuse 6 ist in einem einzigen Stück gegossen und von einem äusseren Mantel 1. 5 umgeben, in dem das bei 16 zugeführte und bei 17 abströmende Kühlwasser umläuft.
Das Steuerorgan 14 ist als Drehschieber ausgebildet und besteht aus einem feststehenden Hohlzylinder mit einer einzigen Durchbrechung, der von einem drehbaren Zylinder mit drei Durchbrechungen umgeben ist. Letzterer dreht sich mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie der Drehkolben 1 und das Widerlager 4. Das verdichtete Gemisch wird mittels eines Gebläses in den mittleren Hohlzylinder eingedrückt und tritt durch dessen einzige Öffnung sowie eine Öffnung des Drehschiebers in die Explosionskammer 1. 3 ein. Der sich drehende Zylinder des Drehschiebers kann gegebenenfalls auch etwas in axialer Richtung hin und her bewegt werden, um übermässig grossen Verschleiss infolge fester Ablagerungen zu verhindern.
Das Gebläse zur Förderung des zündbaren Gemisches zum Drehschieber, das beliebige Bauart aufweisen kann, wird auf dem Wellenende angeordnet und soll je nach der Drehgesehwindigkeitentsprechend der grösseren oder geringeren Drosselung der Eintrittsöffnung-eine veränderliche Gemisch- menge liefern, so dass im Zylinder 14 ein genügender Druck herrscht, um während der kurzen Einlasszeit beide Explosionskammern 13, 20 bis zu einem bestimmten Verdichtungsgrad füllen zu können. Der Drehsehieber muss vollständig abgeschlossen haben, sobald die Kante des Drehkolbenzahnes 3 die Öffnung der Verpuffungskammer 13 teilweise freigelegt hat, in welchem Augenblick die Zündkerze 18 das Gemisch entflammt.
Die gesamte Verbrennungskammer setzt sich also aus zwei Räumen zusammen, der eigentlichen Verpuffungskammer 13 und dem im Augenblick der Zündung zwischen dem Drehkolbenzahn und dem Widerlager 4 bzw. dessen Zahn 11 eingeschlossenen Raume 20, der sich in der kurzen Füllzeit mit Brenngemisch aufladen konnte. Der Inhalt dieser beiden Räume wird derart berechnet, dass die verbrannten Gase eine genügende Entspannung erreicht haben werden, bevor der folgende Zahn des Drehkolbens die Verpuffungskammer 13 verschliesst und bevor die Entleerung durch die Auspufföffnung-19 erfolgt. Diese Vorsichtsmassnahme ist unerlässlich zur Verhütung der Selbstentzündung der unmittelbar in die Verbrennungsräume eintretenden Frischgase durch die Abgase.
Die Spannkraft der Explosionsgase wird einerseits von den festen Seitenflächen des Gehäuses ohne Wirkung aufgenommen, und anderseits gehen die Resultierenden der auf die Zylinderflächen des Widerlagers 4 und den zylindrischen Boden der Ausdehnungskammern 2 einwirkenden Einzeldrücke durch die Drehkörperachsen und werden von diesen aufgenommen. Nur der Druck auf die rückwärtige Fläche des Drehkolbenzahnes ergibt das Drehmoment, das an die Welle abgegeben wird.
Um ein möglichst gleichmässiges Drehmoment zu erhalten, ist es vorteilhaft, die eben beschriebenen Elemente in Mehrzahl nebeneinander auf dieselbe Welle arbeiten zu lassen, wobei jedes Drehkolbenund Widerlagerpaar vorzugsweise auch sein eigenes Gehäuse 6, 15 (Fig. 2) hat. Diese Gehäuse werden
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eine gute Zentrierung der verschiedenen Einheiten sichern soll, und schliesslich durch Verbindungsanker mit Schraube und Mutter zu einem festen Blocke vereinigt.
Die Zahl der Ausdehnungskammern bei je einem Drehkolben kann auch auf zwei herabgesetzt oder z. B. auf vier erhöht werden, je nach dem angenommenen Durchmesser und der für eine Zündung einzulassenden Gemischmenge. Das Widerlager und die Steuerorgane (z. B. Drehschieber) werden selbstverständlich einer solchen Abänderung angepasst. Ein auf dem Wellenende des Drehkolbens vorgesehenes
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lagers und des Drehschiebers.