AT153439B

AT153439B - Rotationskolbenmaschine.

Info

Publication number: AT153439B
Authority: AT
Inventors: Paul Dr Ing Sobek; Sigmund Schwarz; Heinrich Gaertner
Original assignee: Sigmund Schwarz; Heinrich Gaertner
Priority date: 1937-07-13
Filing date: 1937-07-13
Publication date: 1938-05-25

Description

Rotationskolbenmaschine.
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Raumverkleinerung und eine Druckwirkung. Diese Funktion ergibt eine doppeltwirkende Kolbenpumpe, die auch zwei-und mehrstufig gebaut werden kann, um auch Mehrfachwirkungen erzielen zu können. Bei Umkehrung der Drehriehtung wird die Zweckfunktion der Kanäle 2 und 3 entsprechend geändert. Diese Darstellung zeigt die Wirkungen vornehmlich bei einer Rotationskolbenpumpe.

Die Regelung der Maschine erfolgt z. B. in einfachster Weise durch Änderung des Abstandes a von der Achse des Zapfens 15 und der Achse der Welle 6 und 7. Auf diese Weise kann die Liefermenge der Pumpe geändert werden. Bei Verkleinerung des Abstandes a wird der Winkel a grösser und der Winkel (360O-"a) kleiner, somit auch die Raumvergrösserungen bzw. Raumverkleinerungen zwischen den Kolben 4 und 5. Durch Verkleinerung des Volumens des Arbeitszylinders wird eine kleinere Menge angesaugt und dadurèh auch eine geringere Menge gefördert. Durch Bewegung des Lagers 16 auch während des Betriebes der Pumpe kann also sogar im Betriebe die Liefermenge der Pumpe geregelt werden (Fig. 5).

Bei Verringerung des Abstandes a auf den Abstand a2 ändert sich nämlich der Winkel a zu 0'-2'Wird der Abstand a = 0, fallen also die Achsen des Zapfens 15 und die Achse der Wellen 6 und 7
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konstanter Winkelgeschwindigkeit. Es entstehen keine Gegenseitigkeitsbewegungen zwischen den Kolben, es wird also nicht gefördert, keine Leistung erzielt, sondern die Kolben drehen sich als feste Flügel ; es tritt Leerlauf ein. Durch die Verschiebungsmöglichkeiten des Lagers 16 kann also auch während des Laufes der Pumpe deren Liefermenge von 0 bis max. geregelt werden. Diese Regelung kann sowohl von Hand aus, zwangsläufig oder auch automatisch geschehen. Die automatische Regelung kann z. B. angeordnet werden, wenn ein Maximaldruck eingestellt werden soll.

In diesem Falle steht das Lager 16 z. B. unter einem vorher einstellbaren Federdruck. Bei entsprechender Drucksteigerung wird sich infolge des Überdruckes zwischen den Kolben der Winkel a ändern und die Kulisse sich dem eingestellten Federdruck entsprechend verschieben. Bei grossen Pumpen wird an Stelle der Federwirkung vorteilhaft ein einstellbarer hydraulischer Widerstand angeordnet werden. Da sich bei einer regulierbaren Pumpe die Lage des Zapfens 15 ändert, wird die Welle 6, die in diesem Falle den Deckel 17 durchdringt (Fig. 1, strichlierte Linien) als Antriebswelle benutzt. Die Kulisse vermittelt bei dieser Anordnung den Kraftschluss zwischen Kolben 5 und Kolben 6. Gleichzeitig kann mit der Änderung des Abstandes su z.

B. in konstruktiver Verbindung mit der Kulissenlagerung eine Verschiebung der Ein-und Austrittsselditze 2, 3 bewirlit werden. Die einfache Reguliermöglichkeit der Rotationskolbenmaschine durch einfache Verschiebung des Kulissenlager 16 während des Betriebes erlaubt die Anwendung der Maschine als hydraulisches Getriebe (Fig. 6). Dieses wird durch Hintereinanderschaltung zweier Pumpen gebildet, wobei die eine Pumpe als angetriebener Primärteil (Generator), die andere Pumpe als Sekundärteil (hydraulischer Motor) arbeitet. Vorteilhaft werden konstruktiv beide Teile in einem einzigen Aggregat vereinigt.

Durch Verschiebung der Achse des Zapfens 15 unter die Achse der Wellen 6 und 7 entsteht ein Abstand der beiden Achsen a, der eingestellt wird, wenn Rücklauf angestrebt wird, in welchem Falle auch die Ein-und Austrittskanäle ihre Funktion vertauschen müssen. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, ist dort beispielsweise eine Kanal-und Kolbenanordnung gegeben, bei der eine Verstellung des Winkels durch Verschiebung des Kulissenzapfenlagers 16 hinsichtlich der Kanalüberdeekung keinen Einfluss auf die Qualität der Förderung zeigt.

Hiebei ist zwischen der Druck-und der Saugseite stets die gedichtet Absperrung vorhanden, wobei auch zu bedenken ist, dass der Kolben 5 dem Kolben 4 nacheilend ist. Durch die Einfachheit der Konstruktion sind hohe Erwärmungen nicht zu befürchten, so dass auch die übliche Anwendung von Kühlung und Entlüftung in an sich bekannter Art angeordnet werden kann.

Ein besonderes Übel der Kompressoren ist der verhältnismässig grosse schädliche Raum. Durch entsprechende Ausbildung der Kolben 4 und 5 (Fig. 7) besteht nun die Möglichkeit, diese schädlichen Räume praktisch vollkommen zu vermeiden, d. h. die sich nähernden Flächen der Kolben 4 und 5 können sich bei kleinstem Winkel a berühren. Infolge der durch diese Konstruktion grossen Flächenabdichtungen und Abdichtungsmoglichkeiten, die bei keinem Rotationskolbenkompressor anbringbar sind, können nicht zuletzt auch infolge der guten Kühlmöglichkeiten ausserordentlich hohe Drücke erreicht werden, wobei auch mehrstufige Anordnungen naturgemäss möglich sind.

Die Kolben 4, 5 können überdies auch noch Innenkühlung erhalten, so dass bei der Anwendung der erfindungsgemässen Rotationskolbenmaschine als Kompressor Effekte zu erreichen sind, die schon unter Berücksichtigung der eben erwähnten Mängel des Kolbenkompressors von letzterem niemals erreicht werden können.

In der Fig. 11 ist zur Behebung der sich ungünstig auswirkenden zu hohen Vorkompression eine Lösung zur Regelung derselben ersichtlich. In einer Ausnehmung des Gehäuses 1 ist bei der Austrittsöffnung 3 ein Schieber 18 angeordnet, welcher mehr oder weniger im Sinne der Pfeilrichtung 19 vorgeschoben werden kann. Auf diese Weise erfolgt das Ende der Vorkompression früher oder später, und es kann daher eine fallweise Regelung vorgenommen werden, die von Hand aus oder auch automatisch vor sich gehen kann. Bei der Ausbildung in Fig. 12 ist ebenfalls im Gehäuse ein Schlitz 17 mit einem in demselben beweglichen Schieber 18 angeordnet, der sich wieder im Sinne des Pfeiles 19 nach beiden Richtungen bewegen kann.

Zwischen dem Schlitz 17 und dem Zylinderinnenraum sind jedoch eine Reihe von Öffnungen 20 angeordnet, die durch den erwähnten Schieber 18 mehr oder weniger abgedeckt werden. Auf diese Weise wird mit Hilfe der Öffnungen 20 die Vorkompression ebenfalls

früher oder später beendet, je nachdem ob der Schieber 18 die Öffnungen 20 mehr oder weniger verdeckt.

Bei der Anwendung der erfindungsgemässen Rotationskolbenmaschine für eine Dampfmaschine ist vor allem der grosse Vorteil gegeben, dass keine Füllungsregulierung durch Schieber, Schlitze oder Ventilbeeinflussungen erfolgt, da die Möglichkeit der Füllungsregulierung in einfachster Weise ebenfalls in Kombination mit der Kulissenzapfenverstellung unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Reglers ermöglicht wird.

Aber auch für die Verbrennungskraftmaschinen aller Art kann die erfindungsgemässe Rotationskolbenmaschine in besonders günstiger Weise verwendet werden. In Fig. 8 der Zeichnung sind die Taktverhältnisse bei Anwendung für einen Benzinmotor aufgezeigt. Die Takte sind im beginnenden Auseinandergehen bzw. endigenden Zusammengehen der Kolben 4 und 5 dargestellt, wobei ein Takt einer halben Kulissenumdrehung entspricht.

Takt 1 : In dem ersten Bild ist im Zwischenraum A der Kolben 4,5 Auspuffende und folgender Ansaugebeginn.

Im Raume B zwischen den Kolben 4,5 ist Explosionsende und Auspuffbeginn.

Takt 2 : Im zweiten Bild ist im Zwischenraume B der Kolben 4 und 5 Auspuffende und Ansaugebeginn.

In A ist Ansaugeende und Kompressionsbeginn.

Takt 3 : In dem dritten Bild ist in A Kompressionsende und Explosionsbeginn.

In B ist Ansaugeende und Kompressionsbeginn.

Takt 4 : In dem vierten Bild ist in B Kompressionsende und Explosionsbeginn.

In A ist Explosionsende und Auspuffbeginn.

Die Steuerung der Einlass-und Auspuffkanäle erfolgt hiebei durch Selbststeuerung oder unter Anwendung der an sich bekannten Systeme. Durch die Anwendung der erfindungsgemässen Rotationskolbenmaschine ist wieder die Möglichkeit gegeben, die Kompressionsänderung durch Verschiebung des Kulissenzapfens auf ausserordentlich einfachste Weise zu erreichen, wie dies bisher bei keinem der bekannten Systeme erzielt werden konnte. Da bei der erfindungsgemässen Ausbildung der Maschine auch keine aneinander vorbeilaufenden Teile vorhanden sind, so sind gleich günstige Abdichtung- möglichkeiten gegeben, wie bei den hin und her gehenden Kolbenmotoren.

Insbesondere für Flugzeuge ist es von grosser und wesentlicher Bedeutung, dass die Doppelwirkung des Motors sowie dessen günstiger Kraftschluss, nicht zuletzt die einfache wirkungsvolle Kühlung die Möglichkeit schafft, bei gleicher Leistung unverhältnismässig kleinere und bedeutend leichtere Motoren herstellen zu können, als dies bei Motoren mit hin und her gehenden Kolben bisher möglich war.

Durch die Ausführung über die Anwendung der erfindungsgemässen Rotationskolbenmaschine für einzelne Gebiete sollen durchaus nicht alle Anwendungsmöglichkeiten erschöpft sein, vielmehr besteht die Möglichkeit, die Anwendung auch noch auf eine Reihe weiterer Gebiete auszudehnen, ohne an dem Prinzip der erfindungsgemässen Rotationskolben etwas ändern zu müssen.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Rotationskolbenmaschine, bei welcher der oder die Arbeitszylinder aus einem Gehäuse und zwei oder mehreren, in demselben rotierenden kolbenartig wirkenden Körpern gebildet sind, die beim Rotieren in gleichen Zeitpunkten verschiedene Winkelgeschwindigkeiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die kolbenartig wirkenden Körper ausser mit einer den Antrieb vermittelnden Einrichtung noch mit einer die Regelung bewirkenden Einrichtung in Verbindung stehen.

Claims

2. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Regelung bewirkende Einrichtung durch eine Kulisse gebildet wird.

3. Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) des Kulissenachsmittels und der Achse der Wellen (6, 7) der rotierenden Körper (4, 5) veränderlich angeordnet ist.

4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Abstandes (a) zwangsläufig oder automatisch, beispielsweise durch einstellbaren Federdruck oder in Abhängigkeit vom auftretenden Druck erfolgt.

5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Änderung des Abstandes (a) eine entsprechende Lagenversehiebung der Ein- und Austrittsschlitze (2, 3) erfolgt.

- 6. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden kolbenartigen Körper (4, 5) Kreisaussehnittform aufweisen.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisausschnittform annähernd in der Grösse eines Winkels ausgebildet ist, der dem, von den die Kulisse mit der Achse (6) verbindenden Armen (10, 11) einschliessenden Winkel (a) entspricht.

8. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (4, 5) in einem Ringraum des Gehäuses (1) laufen, wodurch die Anordnung einer Hohlwelle entfällt. <Desc/Clms Page number 5>

9. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn des Austrittes regelbar verstellt werden kann.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Austrittsregelung ein mehr oder weniger nach vorne oder rückwärts verstellbarer Schieber (18) angeordnet ist.

11. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) eine Reihe von Öffnungen (20) angeordnet sind, welche durch einen Schieber (18) mehr oder weniger abgedeckt werden.

12. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (4, 5) mit Sperren versehen werden, um eine Verdrehung derselben in unerwünschter Richtung zu vermeiden.

13. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zylinder nebeneinander mit zwischengelagerter, Doppelführung aufweisender Kulisse oder ein zweiter Zylinder um den ersten Zylinder angeordnet ist bzw. Neben-und Übereinanderanordnung kombiniert sind, wodurch Zwei-, Vier-und Mehrstufenmaschinen erzielt werden.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine der die kolbenartigen Körper (4, 5) antreibenden Wellen (6, 7) als Antriebswelle dient. EMI5.1