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Schrägkolbenmaschine
Im Stammpatent Nr. 207632 ist eine Schrägkolbenmaschine, die als Vergaser- oder Einspritzmotor od. dgl. gestaltet werden kann, beschrieben, bei der innerhalb eines rotierbaren Zylinderblockes, mitrotierende Kolben mit vorzugsweise abgeschrägten Kolbenböden oder anders geformten Böden. beispiels- weise mit Zweitaktnasen u. s. f., angeordnet sind, die sich auf einer vorzugsweise parallel zu den Kolbenböden liegenden Stützlagerscheibe mit schrägen Kolbenstützflächen bzw. -Lager kippfrei, verschiebbar abstützen, wobei einmal die Kolben mit ihren Schrägflächen parallel verschoben werden, d. h. diese sich innerhalb des Zylinders verdrehen und auf einer parallelen drehbaren oder feststehenden Stützscheibe geführt werden, die eine planliegende Bahn ist bzw.
die Kolben sich innerhalb des Zylinders selbst nicht verdrehen und die als Ellipsen erscheinenden Projektionen der Kolbenböden auf die Zylinderwände mit ihren Längsachsen immer radial liegen, wobei in diesem Falle die Stützbahn, um immer parallel zu den schrägen Kolbenstutzflächen liegend zu sein, eine feststehende, sich schraubenförmig im Raum windende Bahn ist, auf der sich die Kolben kippfrei abstützen, so dass zufolge der Schrägkolbenflächen die in Drehrichtung vorne liegenden Zylinderwandflächenhälften bedeutend grösser sind als die in der Drehrichtung entgegengesetzten, und dadurch Expansionsdrücke, beispielsweise bei Kraftmaschine, tangentiale Drehkräfte bilden, die der Maschine eine wesentlich grössere Leistung vermitteln, als dies bei den bekannten Otto- und Dieselmaschinen der Fall ist.
Diese Einrichtung bzw. Gestaltung der Maschine ist billig, die Maschine ist robust und betriebssicher, dauerhaft, besitzt einen bedeutend besseren Wirkungsgrad und ist fast vibrationsfrei. Weiters ist das Leistungsgewicht bedeutend vermindert und die Lagerhaltung von Ersatzteilen beschränkt sich auf eine nur geringfügige Anzahl von Maschinenteilen.
Es hat sich nun als vorteilhaft erwiesen, erstens um die elliptische Lagerung zu vereinfachen, bzw. ganz zu vermeiden und zweitens um die Leistung der Maschine zu steigern bzw. das Leistungsgewicht weiter zu verkleinern, gemäss der Erfindung eine Schrägkolbenmaschine in Zwillingsanordnung zu schaffen, bei dem in den einander gegenüberliegenden, mit ihren Öffnungen einander zugekehrten Zylindern, der miteinander verbundenen, aus einem oder mehreren Teilen bestehenden Zylinderblöcke, je ein einstückiger Doppelkolben angeordnet ist, wobei die zur kippfreien Abstützung dieser Kolben vorgesehene Stützbahn zwischen beiden Zylinderblöcken feststehend, beispielsweise durch eine oder beide Zylinderblockachsen hindurch, ein-oder beidseitig oder seitlich von aussen abgestützt und fixiert ist.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in schematischer Form festgehalten, wobei der Übersichtlichkeit wegen, Kanäle und Steuerorgane weggelassen sind.
Fig. 1 zeigt eine Zwillingsschrägkolbenmaschine in der 1 und la die beiden Rotationszylinderblöcke mit Kühlrippen und den Zylinderbohrungen 4 und 4a sind, die beispielsweise durch Flansche und Schrauben 12 miteinander verbunden sind. 15 sind Entlüftungsöffnungen. Der zwischen den Zylindern l, la und den Flansehen gebildete und umschlossene Raum, der Stauscheibenkammer, enthält die Stützscheibe 3 auf der die Kolben 2, 2a, kippfrei abgestützt sind, beispielsweise mittels Gleit- oder Wälzlager 5. Die abtreibende Welle 6 ist mittels Lager 16 im feststehenden Rahmen 14 gelagert, in welchem auch der Stützlagerbolzen 7 befestigt ist, der die Stützlagerscheibe 3 fest und unverdrehbar in der Stützlagerkammer hält.
Die Zylinderköpfe 8 und 9 sind mit den Zylinderkopfschrauben 10 und 11 an den Zylinderblöcken befestigt, die Zündkerzen haben die Bezeichnung 13. Die Festlagerung der Stützscheibe kann auch von
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aussen seitlich erfolgen, wobei die Stützscheibe eine Ringform besitzt und die Zwillingskolben innerhalb des Ringes miteinander verbunden sind. Die Stützscheibenkammer ist dann stillstehend und bildet einen Statorteil.
Die Fig. 2 stellt eine Zwillingsschrägkolbenmaschine dar, bei der die Lagerbasis der Kolben 2,2a verbreitert ist, so dass die Schwerpunktprojektion (dargestellt durch Pfeil 18) des Kolbenbodens auf die Drucklagerbahn, auch bei schmalen hohen Kolben bzw. grossem Neigungswinkel der Schrägflächen und Bahnen, innerhalb der verbreiterten Kolbenstützfläche zu liegen kommt und die Kolben dadurch kippfrei sind.
Ansonsten unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von der Ausführung gemäss Fig. 1 nur noch dadurch, dass die Stauscheibe 3 nicht in Gleitlagern, sondern auf Kugeln 17 gelagert ist.
Zur Leistungssteigerung ist es von Vorteil, den Schrägkolbenböden zur Vergrösserung der wirksamen Zylinderseitenwandflächen einen grösseren Neigungswinkel zu geben als den Kolbenstützflächen und der Stützlagerbahn, wobei der Grundsatz der Kippfreiheit vorteilhaft erhalten bleiben soll. Weiters ist es vorteilhaft die Achse des Zylinderblockes gegenüber der Kolbenlagerbahn und damit des Kolbenlaufkreises exzentrisch zu legen.
Die Arbeitsweise ist bei Verwendung als Kraftmaschine folgende : Das in üblicherTaktfolge. 2-, 4-Takt usw. eingebrachte beispielsweise vorkomprimierte Brenrstoffgemisch wird in bekanntem Verhältnis zusammengepresst, wenn der Arbeitsvorgang nach dem Vergaserprinzip erfolgen soll, mit Zündkerze 13 im rechten unteren Zylinder 4a gezündet. Der entstehende Verbrennungsdruck, der auf die Schrägkolbenstützfläche und die Zylinderkopfflächen ebenso wirkt, wie auf die Zylinderwandung, wird an der Schrägkolbenfläche sowie an der Zylinderkopffläche lediglich abgestützt, wogegen die grössere Zylinderwandfläche eine wirksame Kraft ergibt, durch die der Zylinderblock in Drehrichtung und die Kolben längs der Stützfläche verschoben werden ; es erfolgt somit eine Relativbewegung des Kolbens 2,2a gegenüber dem Zylinder 4, 4a.
Der Zylinderraum wird vergrössert und die Verbrennungsgase entspannen sich. Gleichzeitig mit der Relativbewegung des rechten Kolbenteiles 2a im Sinne einer Arbeitsraumvergrôsserung, dringt der linke Kolbenteil 2 in den Zylinder 4 des Zylinderblockes 1 und leistet Verdichtungsarbeit. Diese Verdichtung kann nun einerseits zur Vorkomprimierung der Ansauggase Verwendung finden, die den Kolben des andern Zylinderblockes la zugeführt werden-vorzugsweise bei Zweitaktmaschinen-oder aber es kann eine Komprimierung von Gasen usw. sein, die im selben Zylinder während der zweiten Rotations- hälfte des Zylinderblockes zur Verbrennung gelangen. In diesem Falle sind die Kolben so zu verdrehen bzw. zu führen, dass ihre Schrägkolbenflächen immer parallel zu einer planen Stützlagerscheibe liegen.
Sollen dagegen die Kolben in den Zylindern nicht verdreht werden, d. h. die wirksame Zylinderwandprojektionsfläche immer senkrecht zur Tangente des Zylinderblockrotationskreises liegen, so ist eine schraublinienförmige Stützlagerplatte fest anzuordnen und vorteilhaft die Schrägflächen eines Kolbens die einander gegenüberliegen V-förmig zueinander anzubringen und die Sicherung des Kolbens gegen Verdrehung beispielsweise mittels kantigem Kolbenschaft, Nasen-, Schwinghebel u. dgl. Mittel erzwungen werden. Die Rückführung des Kolbens in der zweiten Rotationshälfte erfolgt in der gleichen Drehebene, mit entsprechend geformten Stützbahnen kippfrei, oder wenn kein Arbeitstakt folgt auch nicht kippfrei, in die Ausgangsstellung.
Gegebenenfalls werden vermittels durchbohrter Kolben, axial durchbohrter Zylinderwand oder andersartig geschaffener Kanäle an den Zylinderseitenwänden, Flatterventile usw. beispielsweise bei Zweitaktmaschinen, einfache Arbeitsbedingungen erreicht.
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