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Zweitaktverbreullungsln'aftnmschine mit mehreren, mit einem gemeinsamen Ver-
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Bei Zweitaktverbrennungskraftmaschinen mit mehreren Kolben und Bewegungsübertragung mittels einer Kurvenbahn. wobei entweder der oder die Zylinder feststehen und die Kurven- bahn umläuft oder umgekehrt diese feststeht und der oder die Zylinder umlaufen, hat man bereits vorgeschlagen, zwei oder mehr gegenläufige Kolben in einem Zylinder auf einen ge- meinsamen Verbrennungsraum arbeiten zu lassen. Hiedurch werden nicht nur Vorteile bau- licher Art erreicht, indem insbesondere die Zylinderdeckel fortfallen, sondern es ist auch bei hohen Kolbengeschwindigkeiten eine gründliche Spülung der Zylinder und damit eine gute
Verbrennung gewährleistet, da die Spülluft den Zylinder von einem Ende zum ändern ohne wesentliche Richtungsänderung durchströmen kann.
Nach-der Erfindung soll eine Maschine dieser Art geschaffen werden, die langsam läuft, wie dies z. B. der Schiffsbetrieb erfordert, dabei aber eine hohe Leistung und kleine Zylinder- abmessungen hat. Dies ist dadurch erreicht, dass die Anzahl der eine Zweitaktperiode steuernden Elemente der Kurvenbahn grösser ist als die Anzahl der Arbeitskolben. Es ent- fallen dann für jede Umdrehung der Kurvenbahn bzw. der Zylinder auf jeden einzelnen Kolben mehr Arbeitsprozesse als Kolben vorhanden sind.
Die Drehzahl der Kurvenbahn bzw. der
Zylinder ist dabei gering, da durch die grosse Anzahl der eine Zweitaktperiode steuernden
Kurvenbahnelemente eine grosse Übersetzung in das Langsame geschaffen ist, wobei die Leistung jedes Zylinders entsprechend der Anzahl der Arbeitsspiele für jede Umdrehung grösser ist und die Zylinderabmessungen infolge der hohen Kolbengeschwindigkeiten kleiner ausfallen. Kleine
Zylinder sind für eine Maschine im Dauerbetrieb günstiger, da sie besser zu kühlen sind und die Gefahr der Rissbildung beseitigt ist. Die Maschine eignet sich daher für alle Verwendungszwecke, besonders aber bei solchen. bei denen die Maschine langsam laufen oder eine grosse
Leistung haben soll.
Bei einer gewissen Kolbengeschwindigkeit ist dabei die gute Spülung des Zylinders und die gute Verbrennung schon dadurch gesichert. dass die gegenläufigen Kolben auf einen gemein- 'samen Verbrennungsraum arbeiten ; bei sehr hohen Kolbengeschwindigkeiten wird aber die
Spülzeit so klein, dass eine ungenügende. Spülung eintritt, wenn der Krümmung der die Spülung steuernden Kurvenbahnelemente die Verhältnisse der Kurbeltriebbewegung zugrunde gelegt werden.
Nach der Erfindung ist eine hinreichend lange Spülzeit auch bei sehr hoher Kolbengeschwindigkeit dadurch erzielt, dass sich die Spülzeit auf einen erheblich grösseren Bruchteil der Doppelhubzeit erstreckt, indem die das Ende des Explosionshubes und den Beginn des Verdichtungshubes der Arbeitskolben steuernden Teile der Kurvenbahnelemente - jeweilig auf den Umdrehungswinkel bezogen - einen grösseren Krümmungshalbmesser haben als die das Ende des Verdichtungshllbes und den Beginn des Explosionshubes der Kolben steuernden Teile der Kurvenbahnelemente. Es wird also ein verhältnismässig grösserer Teil der Kolbendoppelhubzeit für die Spülung verwendet, ohne dass dadurch eine Verminderung des wirksamen Kompressionshubes (wie bei einfacher Spülschlitzerweiterung) in Kauf genommen werden müsste.
Da die Kurvenbahn aus einer grösseren Anzahl für sich pro-
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filierter Elemente besteht, ist auch die Gestaltung der nicht die Spülung steuernden Kurvenbahnelement unabhängig von der Gestalt des die Spülung steuernden Elementes.
Da infolge der kleinen Abmessungen der Zylinder keine Rissbildungen zu hefürchten sind. kann die spezifische Leistung derMaschine noch durch eine Erhöhung des Ladegewichtes. also des für einen Hub des Kolbens in den Zylinder eingeführten Luttgewichtes, erhöht werden.
Da der Weg der Spülluft durch die Spülschlitze in das Zylinderinnere und dann durch die Auspunschlitze geht, kann die Drucksteigerung erst beginnen, wenn die Auspuffschlitze geschlossen sind. Anderseits aber müssen die Auspuffschlitze früher geöffnet werden als die Spülschlitze, damit erst der Expansionsenddruck bis auf den Druck in der Auspuffleitung fällt.
) ehe die Spülschlitze geöffnet werden. Infolge der Steuerung der Schlitze durch die gegenläufigen Kolben erfolgt das Öffnen und Schliessen der Schlitze natürlich an derselben Stelle des Kolbenhubes. Wenn also die Auspuffsehlitze, wie es notwendig ist. zuerst geöffnet werden und dann die Spülschlitze, so werden anderseits die. Spülschlitze zuerst durch den Kolben geschlossen und dann die Auspuffschlitze. Diese Schwierigkeit ist nach der Erfindung dadurch i beseitigt, dass die die Auspuffschlitze enthaltenden, in Ein- oder Mehrzahl vorhandenen Kolbenführungen des gemeinsamen Zylinders entgegen der Drehrichtung der Kurvenbahn bzw. im Sinne der Drehrichtung des oder der Zylinder so versetzt sind, dass ihre Kolben den äusseren Totpunkt früher erreichen als die Kolben der mit den Spülschlitzen versehenen Kolbenführungen.
Bei dieser Anordnung der Kolbenführungen werden zuerst die Auspuffsehlitze geöffnet und I darauf die Spülschlitze, weiterhin aber nach erfolgtem Kolbenhubwfchsel die Auspuffschlitze geschlossen und danach erst die Spülschlitze. Es kann also in der Zeit zwischen dem Abschluss der Auspuffschlitze und dem Abschluss der Spülschlitze durch die Spülpumpe noch Luft in den Zylinder gedrückt werden, so dass der Druck der Luft in dem Zylinder höher wird als in der Auspuffleitung. Durch die hiemit verbundene Erhöhung des Ladegewichtes der Luft ist die Leistung der Maschine vergrössert.
Während der Zeit. in der Auspuff-und Spülschlitze zugleich offen sind. nimmt jedoch der Spülluftdruek stark ab. Da die Schlitze die jeweils engsten Stellen sind. findet dort jedesmal eine Drosselung und damit ein Druckabfall statt. Besonders ungünstig ist der Druckabfall in den Spülschlitzen, weil um seinen Betrag der Ladedruck gegenüber dem Spülpumpendruck verringert wird. Die Drosselung in den Auspuffschlitzen ist dagegen erstens unschädlich, weit der Expansionsenddruck sich infolge Voröffnens der Auspuffschlitze rechtzeitig erniedrigt und zweitens erwünscht, damit auch während des Durchspülens im Zylinder der Ladedruck dem Spülpumpendruck möglichst gleichkommt. Es kommt also auf eine Vergrösserung des Spülschlitzquerschnittes an. Eine Verbreiterung der Spülschlitze würde wertlos sein, weil dadurch das nutzbare Kolbenhubvolumen verkleinert wird.
Nach der Erfindung ist bei der vorliegenden Maschinenart eine wesentliche Vergrösserung der Spülschlitzquerschnitte dadurch erzielt. dass die Anzahl der mit den Spülschlitzen versehenen Kolbenführungen des gemeinsamen Zylinders grösser ist als die Anzahl der die Auspuffschlitze enthaltenden Kolbenführungen.
Die schnellaufenden Triebwerksteile der Maschine werden zweckmässig nach aussen vollständig abgedichtet. Lässt man die Zylinder feststehen und durch die Kolben drehbar gelagerte Schwungmassen antreiben, die mit der Kurvenbahn versehen sind. so kann eine einwandfreie Schmierung der Triehwerksteile bei völligem Abschluss nach aussen dadurch erreicht werden. dass die Kurvenbahn in zwei seitlich von dem feststehenden Zylinderkörper umlaufenden Schwungscheiben vorgesehen und der Raum zwischen diesen durch einen Ring abgedeckt ist. gegen den die Schwungscheiben axial durch Schrauben o. dgl. angepresst werden.
Hiedurch ist ein öldiehtes und dabei leicht auseinandernehmbares Gehäuse geschaffen. das den Zylinder allseitig umschliesst und an dessen innerem Umfange sich ein Oh'ing bildet, dem das Öl für die einwandfreie Schmierung aller in dem Gehäuse befindlichen Teile entnommen werden kann.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Maschine nach der Erfindung dargestellt. Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine Ausführungsfnrm dpr Maschine
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sind senkrechte Querschnitte durch eine andere Ausuhrungsform bei verschiedenen Betriebslagen.
Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfiihrungsform der Maschine ist ein Zylinder 1 in einem Gehäuse. 2 angebracht, das einerseits mit dem Bock 3 unverrückbar verbunden ist. und sich anderseits mit dem Lager 4 auf den Lagerzapfen. ? einer Welle 6'stützt, die in
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Am Umfange ist der Raum zwischen den Schwungscheiben durch einen aus einzelnen Segmenten 17 zusammengesetzten Ring abgedeckt. Die Segmente haben an den den Schwung-
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scheiben eingesetzt, so dass sie in den Raum zwischen diese eingreifen. worauf sie durch axiale Schrauben 19 mit den Schwungscheiben fest verbunden werden. Die Befestigung der Ringelemente 17 miteinander erfolgt mittels durch axiale Flanschen 20 hindurchgeführter Schrauben21.
Der Zylinder 1 ist am Ende des Verbrennungsraumes M mit Spülschlitzen, und am andern Ende mit Auspuffschlitzen 23 versehen. die bei der äussersten Totlage der Kolben 8 von diesen ganz freigegeben sind. Die Spülschlitze 22 münden in eine Ringkammer, 24, an die die nicht dargestellte Druckleitung der Spülluft- und Ladepumpe angeschlossen ist, und die Auspuffschlitze 23 münden in eine Ringkammer, 25, die mit der nicht dargestellten Aus-. puffleitung in Verbindung steht. Der Brennstoff wird in den Zylinder J ! durch die Öffnung 26 eingeführt.
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und die Kolben führen ihren Explosionshub aus, wobei sie durch Wirkung auf den Kurvenbahnteil a-b die Schwungscheiben 14 antreiben, die im Sinne des eingezeichneten Pfeiles umlaufen.
Am Ende dieses Hubes befinden sich die Rollen 1 : 2 an den Punkten b der Kurven- nut 18. Bei der äusseren Totlage der Kolben 8 entweichen die Verbrennungsrückstände durch
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wird. Bei weiterer Drehung der Schwungscheiben 14 führen die Kolben 8 unter der Wirkung des Kurvenbahnteiles b-a den Verdichtungshub aus.
Dadurch, dass sechs eine Zweitaktperiode steuern Kurvenbahnelemente b-a-b vorgesehen sind. ist erreicht, dass bei einem Umlauf der : -ichwungscheiben 14 die Kolben 8 sechs Doppelhübe. also sechs Zweitaktperioden. ausführen. Es erfolgen also in jedem Zylinder bei einem Umlauf der Schwungscheiben 14 sechs Zündungen. Die Leistung des Zylinders 1 ist daher erheblich höher. als wenn nur soviel Kurvenbahnelemente b-a-b vorgesehen wären. als Kolben S vorhanden sind. Dabei laufen die Schwungmassen 14 und die von diesen angetriebene Welle ss nur verhältnismässig langsam um. während die Kolben 8 eine hohe Geschwindigkeit haben.
Der Durchmesser des Zylinders ; ! wird daher verhältnismässig klein. so dass sich die Kühlverhältnisse günstiger gestalten und nicht so leicht Risse auftreten. Die Spülung ist dabei ausreichend, da die Spülluft in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit in der Lage ist. durch die Spülschlitze 22 in den Zylinder 1 einzutreten und durch die Auspuffschlitzc. 23 zu entweichen.
Die das Ende des Explosionshubes und die Spülung steuernden Teile c-feder Kurvenbahnelemente haben einen wesentlich grosseren Krümmungshalbmesser als die Teile e-f der Kurvenbahnelemente, die das Ende des Verdichtungshubes und den Beginn des Explosions-
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(der Zweitaktperiorle) für die Spülung verwendet ohne Verminderung des wirksamen Verdich- tungshubes.
Bei der Ausführungsform der Maschine nach der Fig. 3 bis 5 ist die Möglichkeit, den kleinen Zylinder verhältnismässig hoch beanspruchen zu können, dazu ausgenutzt, durch Erhöhung des Gewichtes der während eines Kolbenhubes eingeführten Ladeluft die Leistung der Maschine weiter zu steigern.
Der Zylinder ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und gelagert, hat aber drei Kolbenführungen 27, 28. 28, in denen Kolben 29 bzw. 30, 30 auf einen gemeinsamen Verbrennungsraum-M arbeiten. Die Kolbenführung, ? 7 ist mit einer Reihe von Auspuffschlitzen 82 so versehen, dass sie vom Kolben bei dessen äusserer Totlage freigelegt sind. Diese Schlitze münden in eine Ringkal1lmer ! W, die mit der Auspuffleitung in Verbindung seht. In den Kolbenführungen 58 sind Schlitze M für den Eintritt von Spül-unl Ladeluft vorgesehen, die auch bei der äusseren Totlage der Kolben 30 freigelegt werden und in Ringkammer-M münden, an die die Druckleitung der Pumpe angeschlossen ist.
Die mit den Spülschlitzen versehenen beiden Kolbenführungen 28 stehen zueinander im Winkel von 10 ; die mit den Auspuffschlitzen 32 versehene Kolbenuführung 27 ist aber nicht entsprechend der üblichen Gleichteilung zu den Kolbenführungen 28 versetzt, sondern entgegengesetzt zur Drehrichtung der umlaufenden Schwungscheiben 14. also entgegengesetzt zur Richtung
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gegenüber der in der Drehrichtung folgenden Kolbenführung 28.
Der Winkel 7 ist so gross. dass die Auspuffschlitze 32 um das erforderliche Zeitmass sowohl früher geöffnet als auch früher geschlossen werden als die Spülschlitze 34, wie aus folgendem hervorgeht : Auf dem Explosions- hub nähert sich der Kolben 29 infolge der genannten Versetzung seiner Führung 27 dpr äusseren. im Punkte b der Kurvennut 13 eintretenden Totlage früher als die Kolben 30 der beiden Kolben- führungen 28 (Fig. 3). Die Auspuffschlilze 32 werden demnach durch den Kolben 29 schon geöffnet, wenn die Spülschlitze 34 noch abgedeckt sind. Es können daher die Verbrennungs-
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die Auspuffschlitze 32 bereits geschlossen sind. während die Spülschlitze 34 noch etwas offen stehen (Fig. 5).
Bis zum völligen Abschluss dieser Schlitze durch die zugehörigen Kolben 3n kann sich der Spülpumpendruck vollständig auf die Luftladung des Zylinders übertragen. Die
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versehen sind, ist der Durchgangsquerschnitt für die Spülluft sehr gross und demgemäss die Drosselung so klein. dass auch hiedurch schon in dem Zylinder eine Erhöhung des Druckes
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mit Spülschlitzen versehenen Kolbenführungen.
Durch die seitlich vom Zylinder 1 (Fig. l) drehbar gelagerten Schwungscheiben 14 und den aus den Segmenten 1'7 zusammengesetzten Ring ist ein geschlossenes Gehäuse gebildet. das alle beweglichen Teile der Maschine umgibt. Führt man in dieses Gehäuse Schmieröl ein. so bildet sich unter der Wirkung der Fliehkraft am inneren Umfange des Ringes ein Ölriug. dem durch eintauchende Rohre Öl entnommen und den einzelnen Teilen der Maschine zugeleitet werden kann. Der Zylinder 1 und insbesondere auch die Kurvennut 13 wird auf diese Weise gut geschmiert, während alle geschmierten Teile nach aussen gut abgedeckt sind.
Die öldichte Verbindung der Ringsegmente 17 mit den Schwungscheiben 14 ist dabei dadurch gesichert. dass mittels der Schrauben 19 die Segmente axial gegen die Schwungscheiben fest angepresst werden können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit mehreren, mit einem gemeinsamen Verbren- Bungsraum zusammenwirkenden Kolben und Bewegungsübertragung mittels einer Kurvenbahn. dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der eine Zweitaktperiode steuernden Elemente der Kurvenbahn (13) grosser ist als die Anzahl der Arbeitskolben (8).