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Mehrstufiger Rotationsmotor
Gegenstand der Erfindung ist ein mehrstufiger
Rotationsmotor mit in Zylindergehäusen um- laufenden Flügelkolben, durch deren jeweils an der Reaktionsseite geöffnete Düsen das Treib- mittel in die Zylinder strömt.
Bisher ist es nur bei einstufigen Rotations- motoren dieser Art bekannt geworden, ausser der
Expansionswirkung des Treibmittels auch die
Reaktionskraft des aus der Düse des Kolbenflügels ausströmenden Strahles auszunützen. Bei einigen Ausführungsformen solcher Maschinen sind die
Kolben verhältnismässig kompliziert gebaut, was einen zeitraubenden und teuren Herstellungsprozess erfordert. Andere Konstruktionen führen in dem Bestreben, den Auslass in die Welle zu verlegen, zu unerwünscht engen Leitungsquerschnitten. Bei den bekannten mehrstufigen Rotationsmotoren hat man einfach gebaute, robuste Flügelkolben bevorzugt und die Einund Auslässe für das Treibmittel am Zylinderumfang angeordnet, wodurch grössere Querschnitte verwendet werden können, was bei mehrstufigen Motoren unerlässlich ist.
Die erfindungsgemässe Ausführung ermöglicht die Beibehaltung der Vorteile beider Bauarten dadurch, dass zur Steuerung der Ein-und Ausströmung des Treibmittels von der höheren in die nächst niedere Druckstufe einseitig offene, nutenartige, untereinander verbundene Kanäle in der Zwischenwand vorgesehen sind, an denen die Öffnungen der in den Kolben angeordneten Kanäle entlanggleiten und so eine periodisch wiederkehrende Verbindung zwischen den Zylindern aufeinanderfolgender Druckstufen herstellen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Hochdruckzylinder und Fig. 2 einen waagrechten Mittelschnitt durch den Hoch-und Niederdruckzylinder eines zweistufigen Rotationsmotors.
Das zylindrische Gehäuse 1 wird durch eine Zwischenwand 2 in den Hochdruckzylinder 3 und den Niederdruckzylinder 3'unterteilt. Mit der Welle 4 sind der Hochdruckkolben 5 und der Niederdruckkolben J'fest verbunden. Die Kolbenkörper tragen die dachförmig abgeschrägten Flügel 6 und 6', in denen die für den Rechtslauf bestimmten Düsen 7,7'und die für die entgegengesetzte Umlaufrichtung vorgesehenen Düsen 8, 8' angeordnet sind, durch die das Treibmittel entgegengesetzt zur Drehrichtung in die Zylinder strömt. Aus Fig. 1 ist der Winkel zu ersehen, um den die beiden Flügelkolben gegeneinander versetzt sind.
In die am vorderen Ende hohle Welle 4 ist ein verdrehbares und längsverschiebbares Zu- leitungsrohr 10 eingeführt, das im Halter 12 in seiner jeweiligen Lage verriegelt oder festgeklemmt werden kann und so die vordere Lagerung der
Welle 4 darstellt. Das Zuleitungsrohr 10 weist einen Schlitz 11 auf, der je nach Einstellung dem
Treibmittel entweder den Eintritt in die Düse 7 oder 8 freigibt.
Die Kolben sind gegenüber den Zylindern durch auswechselbare Dichtungen aus Kupfer, Asbest od. dgl. abgedichtet. Die betriebsmässig notwendige Unterteilung der Zylinderräume wird bei Rechtslauf der Maschine durch die Klappen 14, 14'und bei Linkslauf durch dieKlappen 15, 15' bewirkt. Diese in an sich bekannter Weise unter Wirkung von in der Zeichnung nicht dargestellten Federn stehenden Klappen legen sich in Ruhestellung in hiefür im Zylinderumfang vorgesehene Ausnehmungen und bilden so für die umlaufenden Kolben kein Hindernis.
Die Klappen sind mit ihren Achsen 16, 17 und 16'17', wie auch mit den ausserhalb des Gehäuses 1 auf diesen Achsen sitzenden Hebeln 18, 19 und 18', 19', an denen die vorerwähnten Federn angreifen, starr verbunden.
Um nach Entspannung des Treibmittels im Hochdruckzylinder den Übertritt in den Niederdruckzylinder zu ermöglichen, führt von der freien Oberfläche des Hochdruckkolbens 5 zu dessen an der Zwischenwand 2 anliegenden Seitenfläche ein Kanal 21, der an einem kreisförmig verlaufenden, nutenartigen Kanal 22 in der Zwischenwand entlanggleitet. Ein gleichartiger Kanal 22'ist auf der den Niederdruckzylinder begrenzenden Seite der Zwischenwand angeordnet. Der die Zwischenwand durchquerende Überströmkanal23, in dem ein Absperrventil 24 eingebaut ist, verbindet die beiden vorerwähnten Kanäle.
Die Einströmöffnung der im Aufriss in gestrichelten Linien angedeuteten Düse 7'des Niederdruckkolbens gleitet am Kanal 22'entlang. In der Zeichnung wurden die Halbmesser der Kanäle 22 und 22'verschieden gross gewählt, um die Über- sicht zu erleichtern ; sie können jedoch gleiche Halbmesser haben.
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Für den Linksumlauf des Motors ist ein ganz gleichartiges Kanalsystem vorgesehen wie das in der Zeichnung dargestellte. Um das Bild nicht zu verwirren, wurden die nutenartigen Kanäle an den beiden Seiten der Zwischenwand und der dazugehörige Überströmkanal samt Absperr- ventil nicht eingezeichnet sondern nur die dazu- gehörigen Düsen. Sämtliche Kanalquerschnitte sind in Wirklichkeit relativ grösser als in der
Zeichnung dargestellt. Die Umsteuerung des
Motors kann mittels eines in an sich bekannter
Weise aufgebauten Hebel-und Zahnradsystems durch den Handgriff 30 bewirkt werden.
Dieses
System ist schematisch durch strichpunktierte Linien angedeutet und ermöglicht gleichzeitig mit der Verschiebung des Zuleitungsrohres 10 das Öffnen und Schliessen der Absperrventile in den beiden Überströmkanälen wie auch die Verstellung der mit den Kolben zusammenarbeitenden Klappen.
Als Auslass für das Treibmittel aus dem Niederdruckzylinder dient bei Rechts-und Linkslauf der Auslasskanal 25.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende : Das Treibmittel strömt durch das Zuleitungsrohr 10 in Richtung des Pfeiles (Fig. 2) ein und tritt bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Stellung durch den Schlitz 11 in die für den Rechtslauf bestimmte Düse 7 des Hochdruckkolbens 5 in den Hochdruckzylinder ein. Durch Längsverschiebung des Zuleitungsrohres 10 kann die Breite des Einströmquerschnittes verändert oder gänzlich abgesperrt werden, während eine Verdrehung des Zuleitungsrohres den Beginn und das Ende der Einströmung in den Hochdruckzylinder regelt.
Zwecks Änderung der Drehrichtung wird das Rohr 10 so weit in die Welle 4 hineingeschoben, dass der Schlitz 11 mit der Eintrittsöffnung der Düse 8 zur Deckung gelangt.
Das Treibmittel tritt aus der Düse senkrecht zum Kolbenradius (Fig. 1) in den zwischen der Klappe 14 und dem Kolbenflügel 6 befindlichen Raum ein. Der dadurch entstehende Druck wirkt zusätzlich auf die unter Federdruck gegen den Hochdruckkolben gepresste Klappe 14 ein und treibt den Kolben im Uhrzeigersinn an. Durch die Reaktionswirkung des ausströmenden Treibmittels wird das Drehmoment hiebei noch vergrössert. Der Zustrom des Treibmittels in den Hochdruckzylinder dauert so lange an, als die Einströmöffnung der Düse 7 mit dem Schlitz 11 des Zuleitungsrohres sich deckt.
In weiterer Folge wirkt nur mehr die Expansionskraft des Treibmittels auf den Hochdruckkolben ein, bis der Kolbenflügel 6 die federnd zurückreichende Klappe 14 passiert hat und die Düseneintritts- öffnung wieder mit dem Schlitz 11 zur Deckung gelangt und der beschriebene Vorgang neuerlich beginnt.
Während auf der einen Seite des Kolbenflügels das frische Treibmittel einströmt, muss das auf seiner anderen Seite noch vorhandene teilweise expandierte Treibmittel in den Niederdruckzylinder abfliessen. Der Überströmvorgang beginnt, sobald die an der Zwischenwand 2 anliegende Öffnung des im Hochdruckkolben angeordneten Kanals 21 mit dem kreisförmig verlaufenden, nutenartigen Kanal 22 zur Deckung kommt. Das Treibmittel gelangt nun durch den Überströmkanal und das offene Absperrventil24 in den vom Niederdruckkolben überdeckten Kanal 22', der im gleichen Augenblick mit der Eintrittsöffnung der Düse 7'im Niederdruckkolben zusammentrifft.
Das Treibmittel gelangt
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zufolge des ihm noch verbliebenen Expansionsvermögens und der zusätzlich wirkenden Reaktionskraft in Rechtsdrehung versetzt. Der Niederdruckkolben schiebt nun bei jeder Umdrehung das im vorhergehenden Arbeitsgang verbrauchte Treibmittel durch den Auslasskanal 25 ins Freie oder in einen Kondensator aus. Die in Fig. 2 gestrichelt gezeichneten PfeilelassendenWeg des Treibmittels erkennen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrstufiger Rotationsmotor mit in Zylindergehäusen umlaufenden Flügelkolben, durch deren jeweils an der Reaktionsseite geöffnete Düsen das Treibmittel in die Zylinder strömt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Ein-und Ausströmung des Treibmittels von der höheren in die nächstniedere Druckstufe einseitig offene, nutenartige, untereinander verbundene Kanäle (22, 22') in der Zwischenwand (2) vorgesehen sind, an denen die Öffnungen der in den Kolben angeordneten Kanäle entlanggleiten und so eine periodisch wiederkehrende Verbindung zwischen den Zylindern aufeinanderfolgender Druckstufen herstellen.