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Drehkolbenbrennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenbrennkraftmaschine mit in einem zylindrischen Läufer gleitbar gelagerten Schiebern, die sich an der Gehäuseinnenwand abstützen und den Ringraum zwischen dem Läufer und dem Gehäuse in mindestens sechs Kammern unterteilen, von denen jeweils die Verdichtungskammer mit der in Drehrichtung vor dieser liegenden Expansionskammer über einen an der Gehäuseinnenwand nahe der engsten Stelle der Verdichtungskammer vorgesehenen, von den Schiebern gesteuerten Zündkanal verbindbar ist.
Es ist bereits eine Drehkolbenbrennkraftmaschine dieser Art bekannt, deren zylindrischer Läufer exzentrisch in dem gleichfalls zylindrischen Gehäuse gelagert ist. Die Gehäusewand besitzt nahe der Stelle des kleinsten Abstandes zwischen dem Rotor und der Gehäusewand eine Ausbuchtung, in der sich ein torusförmiger Zündkanal befindet, der in symmetrischer Anordnung in bezug auf den Läufer je eine Ausmündung in die Verdichtungskammer und in die Expansionskammer besitzt. Zur Initialzündung dieser bekannten Brennkraftmaschine ist im Inneren des Zündkanals eine Zündkerze angeordnet. Nach Anlaufen der
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rückschlägt und damit das verdichtete Gemisch entzündet.
Nun besteht aber bei der bekannten Maschine infolge des grossen Abstandes der beiden Ausmündungen des Zündkanals über einen relativ grossen Drehwinkel des Rotors eine Verbindungzwischen Expansionskammer und Verdichtungskammer. Demzufolge findet ein Überströmen des Gemisches und somit ein Druckausgleich zwischen den beiden Kammern statt. Im Zusammenhang mit der symmetrischen Anordnung des Zündkanals in bezug auf die engste Stelle zwischen Rotor und Gehäusewand ergeben sich daher für jene Rotorstellung, in der die Expansionskammer und die Verdichtungskammer symmetrisch liegen, gleich grosse und entgegengesetzte Drehmomente für den Rotor, so dass die Brennkraftmaschine in dieser Stellung stehen bleibt.
Der bekannten Ausführung haftet noch der weitere Nachteil an, dass sie sich nur durch Absperren der Brennstoffzufuhr abstellen lässt. Infolge des ständig offenen Zündkanals findet nämlich ein fortlaufendes Durchschlagen von der Expansionskammer in die Verdichtungskammer statt, so dass eine willkürlich Unterbrechung dieses Vorganges unmöglich wird.
Es ist aber auch eine Drehkolbenbrennkraftmaschine bekannt, die einen vom Verdichterteil getrennten und durch einen Überleitungsraum mit diesem verbundenen eigenen Kraftmaschinenteil aufweist. Bei dieser Maschine stehen an der Austrittsseite des Verdichterteiles mehrere Kammern zugleich mit dem Überleitungsraum, in welchem der Verbrennungsvorgang abläuft, in Verbindung. Somit entsteht im Überleitungsraum ein annähernd kontinuierlicher Strom heisser Verbrennungsgase, wie etwa auch im Brennkammeraustritt einer Gasturbine, der der nachgeschalteten Kraftmaschine, die bei dieser bekannten Ausführung auch eine Brennkraftturbine sein kann, zugeleitet wird. Der Überströmkanal zur Expansionsseite der Maschine ist zur Füllungsregelung mittels eines Kolbenschiebers steuerbar.
Im Übrigen stellt die Ausführung einer Drehkolbenbrennkraftmaschine mit getrenntem Verdichter- und Kraftmaschinenteil eine komplizierte und aufwendige Losung dar.
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Der Grundgedanke der Erfindung beruht auf andersgearteten Voraussetzungen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Drehkolbenbrennkraftmaschine, welche die Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet, und bei der der Zündvorgang nach erfolgter Initialzündung ohne Zuhilfenahme irgendwelcher
Zündeinrichtungen selbsttätig abläuft, wobei der Zündvorgang jedoch jederzeit unterbrochen werden kann, so dass die Maschine rasch und zuverlässig zum Stillstand kommt. Diese Eigenschaften sollen aus wirtschaftlichen Erwägungen sowie aus Gründen der erhöhten Betriebssicherheit durch möglichst einfache konstruktive Massnahmen erzielt werden.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Drehkolbenbrennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art der Zündkanal in einer Stirnwand des Gehäuses in den Ringraum mündend in einem drehbaren Schalt- körper angeordnet ist, wobei der Zündkanal mittels des Schaltkörpers parallel sowie quer zur stirnseitigen Schmalfläche des anliegenden Schiebers einstellbar ist und eine geringere Breite als die Schmalfläche des Schiebers bzw. der Dichtleiste desselben aufweist, und dass die plane Innenfläche des Schaltkörpers mit der Innenfläche der Stirnwand in einer Ebene liegt.
Auf Grund dieser Ausbildung ist es in einfacher Weise möglich, durch blosses Verdrehen des Schaltkörpers den Zündkanal einerseits in eine Stellung zu bringen, in welcher im Augenblick des Überschleifens einer Schieberstirnkante kurzzeitig eine Verbindung zwischen der Verdichtungskammer und der Expansionskammer besteht, wobei unter Vermeidung eines Druckausgleiches zwischen den beiden Kammern ein Zündstrahl in die Verdichtungskammer übertritt und deren Inhalt entzündet.
Anderseits kann die Maschine durch Querstellung des Zündkanals mittels des Schaltorgans jederzeit abgestellt werden, da in dieser Stellung die Stirnflanke des über den Schaltkörper hinweggleitenden Schiebers den Zündkanal zur Gänze verdeckt. Damit besteht auch im Zündzeitpunkt keine Verbindung mehr zwischen der Expansionskammer und der Verdichtungskammer.
Zum störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine nach der Erfindung bedarf es also weder einer eigenen Brennkammer noch einer periodisch wirksamen Zündeinrichtung, so dass sich ein sehr vereinfachter Aufbau der Maschine ergibt. Die Wahrung einer exakten Taktfolge der Brennkraftmaschine sowie der durch die Lage des Zündkanals eindeutig definierte konstante Zündzeitpunkt wirken sich überaus günstig im Sinne eines gleichmässigen Laufes der Brennkraftmaschine aus. Der einfache Aufbau der Zünd- anlage schliesst zugleich Zünddefekte aller Art praktisch aus, so dass auch schwer entzündliche, billige Kraftstoffe sicher gezündet werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaltkörper die Stirnwand des Gehäuses durchsetzt und an seinem innen liegenden Ende einen konisch erweiterten Teil aufweist, der in eine entsprechende Ansenkung der Stirnwand eingesetzt ist, dass der Zündkanal als eine zum Ringraum hin offene Nut im konisch erweiterten Teil des Schaltkörpers ausgebildet ist, und dass zwischen der Gehäuseaussenwand und dem aussen liegenden Stellhebel ein federndes Zwischenglied angeordnet ist. Diese Gestaltung bringt einerseits herstellungsmässige Vorteile mit sich, da sowohl der Schaltkörper als auch seine Aufnahmebohrung in der Stirnwand des Gehäuses rotationssymmetrisch ausgebildet sind und daher in einfacher Weise bearbeitet und eingepasst werden können.
Anderseits gewährleistet das federnde Zwischenglied im Zusammenwirken mit der konischen Sitzfläche des Schaltkörpers und seineraufnahme- bohrung eine wirksame und dauerhafte Abdichtung des Schaltkörpers, wobei die Dichtwirkung durch den Überdruck im Gehäuse der Brennkraftmaschine unterstützt wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles nach den Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine senkrecht zur Läu-
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aufweist und nach innen durch die Gehäuseinnenwand 3 angeschlossen ist, ein zylindrischer Läufer 4 zentrisch angeordnet. Über den Umfang des zylindrischen Läufers 4 gleichmässig verteilt sind insgesamt sechs Schieber 5 in gegenüber der radialen Richtung gegen den Uhrzeigersinn (Drehsinn) geneigten Nuten des Läufers 4 gleitbar gelagert.
Die Aussenkanten der Schieber 5 stützen sich mittels je zweier Dichtleisten 6 an der Gehäuseinnen wand 3 ab, wogegen sich ihre abgerundeten nach innen gerichteten Endflächen an zentrisch angeordneten unrunden Nocken 7, die mit je einer Stirnwand 8 des Gehäuses 1 starr verbunden sind, abstützen.
Die Schieber 5 bilden zusammen mit dem zylindrischen Läufer 4 und der Gehäuseinnenwand 3 insgesamt sechs voneinander abgedichtete Kammern 9 bzw. 9', 9", in denen der Verdichtungbzw. Verbrennungsvorgang nach dem Viertaktprinzip abläuft. Im linken oberen Quadranten der Fig. 1 wird das Kraftstoffluftgemisch über den Ansaugkanal 10 angesaugt, im rechten oberen Quadranten (Verdich-
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tungskammer 9') verdichtet, worauf es etwa im rechten unteren Quadranten (Expansionskammer 9) gezündet wird und expandiert.
Im linken unteren Quadranten erfolgt der A usschub der Verbrennungsgase über den Auspuffkanal 11 bzw. den Restentladungskanal 12. In unmittelbarer Nähe der Gehäuseinnenwand 3 ist an der Stirn- wand 8 an der dem Zündzeitpunkt entsprechenden Stelle eine Glühkerze 13 angeordnet. Die Glüh- kerze 13 dient dabei zur Initialzündung des verdichteten Gemisches bei Anlauf der Brennkraftmaschine.
Im Uhrzeigersinn schliesst ar die Glühkerze 13 der unmittelbar benachbarte Schaltkörper 14 an.
Dieser durchsetzt die Stirnwand 8 des Gehäuses 1 (Fig. 2) mit einem zylindrischen, an seinem freien
Ende mit einem Aussengewinde versehenen Schaft, und weist an seinem innenliegenden Ende einen ko- nisch erweiterten Teil 16 auf, der in eine entsprechende Ansenkung der Stirnwand 8 eingesetzt ist.
Die Innenfläche des Schaltkörpers 14 liegt mit der Innenfläche der Stirnwand 8 in einer Ebene.
Im konisch erweiterten Teil 16 des Schaltkörpers 14 ist eine zum Ringraum hin offene Nut ausge- spart, die als verstellbarer Zündkanal 15 dient. Dieser Zündkanal 15 weist eine geringere Breite als die stirnseitige Schmalfläche der Dichtleisten 6 der Schieber 5 auf und ist durch Verdrehen des
Schaltkörpers 1. 4 parallel (Fig. l) sowie quer (Fig. 2) zur anliegenden Schieberkante einstellbar. In der
Parallelstellung gemäss Fig. 1 ist der Zündkanal 15 wirkungslos und zur Initialzündung des verdichteten
Kraftstoffluftgemisches in der Kammer 9'muss die Glühkerze 13 herangezogen werden.
In der Lage des Zündkanals 15 nach Fig. 2 ergibt sich für die eingezeichnete Lage des Schiebers 5 eine Verbindung der Verdichtungskammer 9'mit der davorliegenden Expansionskammer 9"über den Zündkanal 15. Die heissen Verbrennungsgase aus der Expansionskammer 9"treten über den Zü. 1d- kanal 15 in die Verdichtungskammer 9'über und bringen dabei das darin enthaltene verdichtete Kraftstoffluftgemisch zur Entzündung.
Der Schaltkörper 14 ist durch einen aussenliegenden Stellhebel 19 verdrehbar, welcher mittels zweier auf das Aussengewinde seines zylindrischen Schaftes aufgeschraubter Muttern 18 befestigt ist.
Zwischen der Gehäuseaussenwand und dem Stellhebel 19 befindet sich ein federnder Ring 17, der den Schaltkörper 14 auf seinen Sitz drückt und damit die Abdichtung des Gehäuses an dieser Stelle bewirkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehkolbenbrennkraftmaschine mit in einem zylindrischen Läufer gleitbar gelagerten Schiebern, die sich an der Gehäuseinnenwand abstützen und den Ringraum zwischen dem Läufer und dem Gehäuse in mindestens sechs Kammern unterteilen, von denen jeweils die Verdichtungskammer mit der in Drehrichtung vor dieser liegenden Expansionskammer über einen an der Gehäuseinnenwand nahe der engsten Stelle der Verdichtungskammer vorgesehenen, von den Schiebern gesteuerten Zündkanal verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündkanal (15) in einer Stirnwand (8) des Gehäuses (l) in den Ringraum mündend in einem drehbaren Schaltkörper (14) angeordnet ist, wobei der Zündkanal mittels des Schaltkörpers parallel sowie quer zur stirnseitigen Schmalfläche des anliegenden Schiebers (5)
einstellbar ist und eine geringere Breite als die Schmalfläche des Schiebers bzw. der Dichtleiste (6) desselben aufweist, und dass die plane Innenfläche des Schaltkörpers mit der Innenfläche der Stirnwand in einer Ebene liegt.