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Ventll- und schieberlose Verbrennungskraftmaschine mit in einem feststehenden Gehäuse kreisenden Zylindern.
Die Erfindung bezieht sich auf eine solche Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die kreisenden und in der Drehrichtung vorgeneigten Zylinder von einem feststehenden zylindrischen Gehäuse umgeben sind, auf dem ihre offene Mündung abdichtend gleitet und bei denen die Kolbenkräfte durch Kurbel und Zahnräder, die sich in einem feststehenden Zahnrad abrollen, zur Wirkung kommen. Die Steuerung der Maschine erfolgt in der Weise, dass die äusseren, offenen Zylinderenden mit den entsprechenden Zu-und Ableitungen im umschliessenden Gehäuse in Verbindung gebracht werden. Die Erfindung besteht darin, dass die Fläche der Zylinderwand der in bekannter Weise vorgeneigten Zylinder in der Drehrichtung am grössten, in der entgegengesetzten Richtung dagegen am kleinsten ist, so dass Kraftkomponenten in der Drehrichtung der Kraftmaschine entstehen.
In der Zeichnung ist als Beispiel eine Zweizylindermaschine dargestellt, und zwar in Fig. I im Schnitt nach A-A der. Fig. 2 und in Fig. 2 teils im radialen Schnitt und teils in der Ansicht. Fig. 3 zeigt das Schema der Zylinderanordnung, Fig. 4 jenes der Kurbelanordnung und Fig. 5 eine Einzelheit.
Auf einer in einem zylindrischen bzw. trommelartigen Gehäuse 1 gelagerten Hauptwelle 2 sitzt der Drehkörper, Er besteht aus dem Kurbelgehäuse 3, das auf der Hauptwelle 2 aufgekeilt ist, den Zylindern 4 sowie den zu Ventilatorflügeln ausgebildeten Armen 5, die den Schwungring 6 tragen. Die Zylinder sind mit ihren Achsen tangential zu einem Kreis, z. B. mit dem Radius r (Fig. i und 3), so angeordnet, dass die Zylinder in der Drehrichtung vorgeneigt sind. Das Kurbelgehäuse 3 enthält die Lagerungen 7 der Kurbelwellen 8, deren Kurbeln durch die Pleuelstangen 9 mit den in den Zylindern 4 arbeitenden Kolben 10 verbunden sind. Die freien Enden der Kurbelwellen 8 tragen Zahnräder 11, die mit einem Innenzahnkranz 12 im Eingriff stehen, der mit dem umschliessenden Gehäuse 1 verschraubt ist.
Dieses Gehäuse hat an seiner Mantelfläche (Gehäusering) in bestimmten Abständen Öffnungen, die mit Rohrleitungen 14 und 15 für die Zu-bzw. Ableitung der Gase verbunden sind. Ferner liegen in diesem Gehäuseteil einander genau diametral gegen- über die beiden Zündstellen 16. Zur Kühlung der Zylinder dient die bei der Umdrehung durchstreichende Luft, und zwar ist über den eigentlichen Zylindermantel 4 eine mit Kühlrippen versehene Hülse 17 geschoben, die aus Aluminium bestehen kann. Diese Hülse ist längsbeweglich und bewirkt durch Schleifen an der Innenfläche des Gehäuseringes die Abdichtung des Explosionsraumes, während sie gegen den Zylinder durch nicht dargestellte Kolbenringe abgedichtet ist.
Einer allzu grossen Anpressung der Hülse 17 gegen das feststehende Gehäuse 1 durch die Fliehkraft wird durch Gegengewichte 18 vorgebeugt, die an einem Arm eines Doppelhebels 19 angeordnet sind, dessen anderer'Arm an der Hülse 17 angreift.
Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende : Durch die Drehung der Hauptwelle 2 wird der Drehkörper mit dem ganzen System der inneren Teile der Maschine in Drehung gesetzt. Die Zahnräder 11 an den Kurbelwellen 8 wälzen sich in dem feststehenden Zahnkranz 12 ab und werden entsprechend dem Übersetzungsverhältnis, z. B. 14, mit einer bestimmten Umlaufzahl gedreht, so dass sie um ihre eigene sowie um die Achse der Hauptwelle kreisen.
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Die mit den Kurbelwellen 8 verbundenen Kolben 10 bewirken durch ihre hin und her gehende Bewegung Ansaugen und Verdichten des Gasgemisches. Die zwei Zylinder arbeiten dabei immer gleichzeitig, und zwar wird bei dem angenommenen Übersetzungsverhältnis I : 4 bei der ersten Viertelumdrehung des Drehkörpers das Gemisch angesaugt, verdichtet und sodann im geeigneten Moment in beiden Zylindern gleichzeitig gezündet. Der gleiche Zündmoment wird durch Benutzung des elektrischen Stromes von einem Erzeuger und Verteiler (Doppelfunkenmagnet) erreicht. Während der zweiten Viertelumdrehung werden nach Entspannung der Gase (Arbeitshub) diese, da sehr gross dimensionierte Auspufföffnungen und Rohrleitungen vorhanden sind, fast widerstandslos ausgestossen.
Ehe jedoch die Hülse 17 bzw. der Zylinder 4 die Auspufföffnung 15 ganz abschliesst, wird schon die Saugöffnung 14 freigegeben (Fig. 5), und es entsteht durch die Saugwirkung der austretenden Gase eine Voreinströmung der Frischgase, wodurch die Füllung des Zylinders verbessert wird. Nach
Beendigung des Kolbenhubes haben die Kurbelwellen 8 zwei ganze Umdrehungen und die Hauptwelle 2 mit dem Drehkörper eine halbe Umdrehung zurückgelegt, die beiden Zylinder haben also eine vollständige Arbeitsperiode ausgeführt.
Die Kraftabgabe erfolgt im Augenblicke der Entzündung der verdichteten Gase und während der Expansion in erster Linie so wie bei anderen Verbrennungskraftmaschinen auf den Kolben und die Kurbelwelle (Fig. 3). Hierbei werden jedoch auch auf die Wände des Verbrennungsraumes, und zwar senkrecht auf diese, Drücke ausgeübt.
Da nun infolge der geneigten Lage des Zylinders dessen Mantelfläche am Zylinderkopf schräg zur Zylinderachse geschnitten ist und die grössere Fläche in der Drehrichtung liegt, so wird ein auf diesen Flächenüberschuss b (Fig. 3) wirkender Verbrennungsdruck erfindungsgemäss eine Kraftabgabe in der Pfeilrichtung bewirken, das heisst, die Drehung der Maschine und der Hauptwelle unterstützen.
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worin F die in der Drehrichtung hegende nutzbare Fläche in cmz, Piii, den mittleren Explosionsdruck, H den Weg des Zylinders während der Expansionsperiode in mund E die Anzahl der Explosionen pro Minuten bedeuten.
Durch die geneigte Anordnung der Zylinder wird überdies auch deren mögliche Baulänge und damit der Kolbenhub vergrössert bzw. der Durchmesser des Gehäuses verringert.
Zum Zwecke einer Verkleinerung der schädlichen Kolbendrücke in den Zylindern wird eine Schränkung des Kurbeltriebes, das ist eine seitliche Versetzung der Kurbelwelle 8 bzw. deren Lagerung (Fig. 4) gegenüber der Zylinderachse entgegen der Drehrichtung der Kurbel angewendet. Die Schränkung bzw. ausserachsige Lagerung ist in Fig. 4 gleich a. Die schädlichen Kolbendrücke werden bei vorliegender Maschine zwar auch als nutzbare Arbeit verwertet, da sie auf den Zylinder im günstigen Drehrichtungssinne einwirken, doch bewirken sie einen einseitigen Verschleiss des Kolbens und Zylinders, der zu vermeiden ist.
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Combustion engine without valves and slides with cylinders rotating in a fixed housing.
The invention relates to such an internal combustion engine, in which the rotating and inclined in the direction of rotation cylinders are surrounded by a fixed cylindrical housing on which their open mouth slides sealingly and in which the piston forces by crank and gears, which are in a fixed gear roll off, come into effect. The machine is controlled in such a way that the outer, open cylinder ends are connected to the corresponding supply and discharge lines in the surrounding housing. The invention consists in the fact that the area of the cylinder wall of the cylinder, which is inclined forward in a known manner, is greatest in the direction of rotation, but smallest in the opposite direction, so that force components arise in the direction of rotation of the engine.
In the drawing, a two-cylinder engine is shown as an example, in Fig. I in section along A-A of. Fig. 2 and in Fig. 2 partly in radial section and partly in view. Fig. 3 shows the scheme of the cylinder arrangement, Fig. 4 that of the crank arrangement and Fig. 5 shows a detail.
The rotating body is seated on a main shaft 2 mounted in a cylindrical or drum-like housing 1. It consists of the crankcase 3, which is keyed onto the main shaft 2, the cylinders 4 and the arms 5 which are designed as fan blades and which carry the flywheel 6. The axes of the cylinders are tangential to a circle, e.g. B. with the radius r (Fig. I and 3), arranged so that the cylinders are inclined forward in the direction of rotation. The crankcase 3 contains the bearings 7 of the crankshafts 8, the cranks of which are connected by the connecting rods 9 to the pistons 10 working in the cylinders 4. The free ends of the crankshafts 8 carry gearwheels 11 which mesh with an internal gear rim 12 which is screwed to the surrounding housing 1.
This housing has openings at certain intervals on its outer surface (housing ring), which are connected to pipelines 14 and 15 for the inlet or outlet. Discharge of the gases are connected. In addition, the two ignition points 16 are located exactly diametrically opposite each other in this housing part. The air that passes through the cylinder is used to cool the cylinder, namely a sleeve 17 provided with cooling fins, which can be made of aluminum, is pushed over the actual cylinder jacket 4. This sleeve is longitudinally movable and effects the sealing of the explosion space by grinding on the inner surface of the housing ring, while it is sealed against the cylinder by piston rings, not shown.
An excessively great pressure of the sleeve 17 against the stationary housing 1 by centrifugal force is prevented by counterweights 18 which are arranged on one arm of a double lever 19, the other arm of which engages the sleeve 17.
The operation of the machine is as follows: The rotation of the main shaft 2 sets the rotating body with the whole system of the internal parts of the machine in rotation. The gears 11 on the crankshafts 8 roll in the fixed ring gear 12 and are according to the gear ratio, z. B. 14, rotated with a certain number of revolutions so that they revolve around their own and around the axis of the main shaft.
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The pistons 10 connected to the crankshafts 8 cause the gas mixture to be sucked in and compressed by their reciprocating movement. The two cylinders always work simultaneously, and with the assumed transmission ratio of I: 4, the mixture is sucked in during the first quarter turn of the rotating body, compressed and then ignited in both cylinders at the appropriate moment. The same ignition moment is achieved by using the electric current from a generator and distributor (double spark magnet). During the second quarter turn, after the gases have been released (working stroke), they are expelled almost without resistance because there are very large exhaust openings and pipes.
However, before the sleeve 17 or the cylinder 4 completely closes the exhaust port 15, the suction port 14 is already released (Fig. 5), and the suction effect of the exiting gases creates a pre-inflow of the fresh gases, which improves the filling of the cylinder. After
At the end of the piston stroke, the crankshafts 8 have completed two full revolutions and the main shaft 2 with the rotating body has completed half a revolution, so the two cylinders have performed a complete working period.
The power output takes place at the moment of ignition of the compressed gases and during the expansion primarily as in other internal combustion engines on the piston and the crankshaft (Fig. 3). Here, however, pressures are also exerted on the walls of the combustion chamber, namely perpendicular to them.
As a result of the inclined position of the cylinder, its jacket surface on the cylinder head is cut at an angle to the cylinder axis and the larger surface lies in the direction of rotation, a combustion pressure acting on this excess surface b (Fig. 3) will, according to the invention, cause a force to be output in the direction of the arrow, i.e. , support the rotation of the machine and the main shaft.
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where F is the usable area in the direction of rotation in cmz, Piii, the mean explosion pressure, H is the path of the cylinder during the expansion period in m and E is the number of explosions per minute.
The inclined arrangement of the cylinders also increases their possible overall length and thus the piston stroke or reduces the diameter of the housing.
For the purpose of reducing the harmful piston pressures in the cylinders, an offset of the crankshaft drive, that is, a lateral offset of the crankshaft 8 or its bearing (FIG. 4) with respect to the cylinder axis against the direction of rotation of the crank is used. The offset or off-axis storage is equal to a in FIG. 4. The damaging piston pressures are also used as useful work in the present machine, since they act on the cylinder in a favorable direction of rotation, but they cause one-sided wear of the piston and cylinder, which must be avoided.
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