Kraftmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraft maschine mit einem oder mehreren in einem Gehäuse rotierenden Zylinderkörpern, die quer zu ihrer Rotationsachse liegende Hub räume aufweisen, in denen hin- und herglei- tende, gleichzeitig eine Kreisbewegung aus führende Kolben angeordnet sind.
Derartige rotierendeKolbenkraftmaschinen bieten gegen über den Kolbenkraftmaschinen mit festange ordneten Zylindern eine Reihe von Vorteilen, die im wesentlichen in folgendem begründet liegen Während bei den Maschinen mit fest stehenden Zylindern die Hin- und Herbewe- gung des Kolbens mittels Schubstange und Kurbel in eine drehende übergeführt und hierbei die Geschwindigkeit von Kolben und Gestänge bei jedem Kolbenhub von 0 auf ein Maximum und wieder auf 0 gebracht werden muss,
wobei dann die Ungleichmäs- sigkeit der angetriebenen Maschinenteile nur durch grosse Schwungräder und andere grosse Schwungmassen einigermassen ausge glichen werden kann, wird bei den oben be- zeichneten Maschinen mit rotierenden Zylin derkörpern und kreisenden Kolben die auf den Kolben wirkende Kraft unmittelbar in eine drehende Bewegung übergeführt.
Trotzdem haben diese rotierenden Ma schinen als Gaskraft- und Dampfmaschinen noch keine praktische Anwendung finden können, weil es bisher an geeigneten Mitteln zur Teilfüllung der rotierenden Zylinder und damit zur ökonomischen Ausnützung der Expansion des gas- und dampfförmigen Treib mittels fehlte.
Durch die vorliegende Erfindung gelingt es, bei Maschinen mit rotierenden Zylinder körpern den Hubraum auf eine einfache Weise mit einer beliebigen Teilfüllung zu beschicken und mithin den Füllungsgrad beliebig zu regeln, und zwar dadurch, dass eine im Ma schinengehäuse angeordnete, eine Teilfüllung des Hubraumes ermöglichende und vom Zy linderkörper zu überschleifende Einströmöff- nung vorgesehen ist, die hinsichtlich ihrer Grösse regelbar ist und den Füllgrad be stimmt.
Die Regelung der Grösse der Ein- strömöffnung kann zum Beispiel mittels eines im Maschinengehäuse gelagerten Schiebers erfolgen, der der Krümmung des Zylinder körpers angepasst und in der Krüniniungs- richtung steuerbar ist.
In der Zeichnung ist als Ausführungs beispiel eine Kraftmaschine gemäss der Er findung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Dampfmaschine in einem Längsschnitt, und Fig. 2 in einem Querschnitt, von etwas kleinerem Massstab; Fig. 3 und 4 veranschaulichen im Grund riss bezw. Längsschnitt den Schieber der Mta- schine mit den benachbarten Teilen der letz teren ; Fig.5 und 6 veranschaulichen schematisch die Wirkungsweise der dargestellten Dampf maschine.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, handelt es sich bei vorliegender Ausführung um eine Zweizylinder-Zwillingsmaschine, deren Zylin der Bleichgrosse Abmessungen aufweisen. In dem Gehäuse 1, das zweckmässig zweiteilig ausgeführt ist, sind, getrennt durch eine Zwischenwand 2, zwei als Trommeln 3, 4 ausgebildete Zylinderkörper gleichachsig und drehbar eingesetzt. Jede Zylindertrommel weist zwei parallele Flächen 5, 5' bezw. 6, 6' auf. Diese Flächenpaare bilden mit zu ihnen senkrecht stehenden Gehäusewänden je einen schachtförmigen Zylinderraum 7 bezw. B. In die letzteren ist ein Kolben 9 bezw. 10 eingesetzt.
Die Kolben 9, 10 sitzen lose drehbar auf Zapfen 11, 12 einer im Ge häuse 1 eingesetzten Kurbelwelle.
Letztere ist derart exzentrisch zur Trom melachse angeordnet, dass die Laufkreise ihrer umlaufenden Kolbenzapfen 11, 12 die genannte Achse schneiden. Die Arme der Kurbelwelle sind als im Gehäuse drehbar gelagerte Abdichtungs- bezw. Lagerscheiben 16, 17, 18 ausgebildet.
Das Gehäuse ist ferner mit zwei Flach schiebern 19, 20 (Fig. 2, 3 und 4) ausge stattet. Die Schiebergehäuse 21, 22 sind am Gehäuse 1 befestigt und an eine gemeinsame Einströmleitung 23 angeschlossen. Die Schie- ber 19, 20 sind entsprechend der Mantel fläche der Zylindertrommeln gekrümmt und in der Gehäusewandung abgedichtet geführt. Sie besitzen ferner auf ihrer Aussenseite je ein Zahnsegment 24, 25, in die je ein in einer Kappe 32 gelagertes Zahnrad 26 bezw. 27 eingreift. Diese Zahnräder stehen je mit einem kleineren Zahnrad 28 bezw. 29 in Eingriff.
Die Zahnräder 28, 29 sitzen auf einer mit einem Handrad 30 versehenen Welle 31. Der Schieber und damit der Füll grad kann anstatt mittels des Handrades in bekannter Weise auch mittels eines Reglers (etwa Achsenreglers) in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine geregelt werden.
Die Trommeln 3, 4 sowie die Kurbel wellenscheiben 16, 17, 18 sind mittels Dich tungsringen 33 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet. Die Gleichförmigkeit der Dreh bewegung der uni 90 gegeneinander ver setzten Zylinderräume 7, 8, die zwangsläufig durch die kreisende Bewegung ihrer Kolben erfolgt, wird durch eine Verkuppelung der Zylindertrommeln 3, 4 unterstützt. Zu diesem Zwecke besitzen die Trommeln 3, 4 je eine Umfangsverzahnung 34 bezw. 35. Letztere stehen mit zwei Bleichgrossen Zahnrädern 36, 37 in Eingriff, die auf einer kurzen Welle 38 aufgekeilt sind.
Das Gehäuse ist wie üblich noch mit einem Aussti-ümsttitzeri 41 versehen. Ferner sind in dem Gehäuse seitliche Drucke auf nehmende Kugellager 42, 43 vorgesehen.
Die Maschine arbeitet auf folgende Weise: Es sei zunächst der Weg nur des Kol bens 9 (Fig. 6) im Zylinderraum 7 der Trom mel 3 während eines Arbeitshubes betrachtet. Angenommen der Kurbelzapfen 11 des Kol bens macht eine geringe Drehbewegung im entgegengesetzten Sinne der Uhrzeigerbewe- gung. Mithin kommt der Kolben 9 zunächst unter die Einströmöffnung 39 und wird in folgedessen durch die Wirkung des einströ menden Dampfes im Zylinderraum 7 ein wärts bewegt. Hierdurch erhält nicht nur die Kurbelwelle eine Drehung im genannten Drehsinn, sondern auch gleichzeitig die Trom mel 3.
Nach Vorbeigehen des Zylinderraumes 7 an der Einströmöffnung 39 ist die Dampf zuführung abgesehnitten, so dass dann nur noch die vor dein Kolben 9 befindliehe Dampfmenge zufolge ihrer Expansion wirkt. Der Kolben 9 hat nach einer Drehung der Zylindertrommel um 60 bezw. der Kurbel welle um l20 die Stellung B eingenommen. Die Trommel 3 und der Kurbelzapfen 11 setzen ihre Bewegung fort, so dass sie die Stellung C und sodann D durchlaufen, worauf sie schliesslich wieder die Stellung A ein nehmen. Bei dieser Drehung der Zylinder trommel um 180 bezw. des Kurbelzapfens 11 um 360 hat der Kolben seinen Zylinder raum 7 einmal durchlaufen.
In dem Augen blick, wo der Kolben seine Ausgangsstellung A verlässt, und der Dampf einzuströmen be ginnt, gelangt der unterhalb des Kolbens befindliche Zylinderraum mit dem Ausström- stutzen 41 in Verbindung. Das Ausströmen des Dampfes aus dem Zylinderraum 7 be ginnt hierbei, wenn die Zylinderraumfläche 5' die Kante 40 (Fix. 6) des Gehäuses 1 passiert hat. Der Kolben 10 der zweiten Trommel 4 hat inzwischen den gleichen Weg beschrieben wie der Kolben 9, nur sind seine Stellungen, wie dargestellt, immer um 180 versetzt zu denjenigen des letzteren. Das Gleiche trifft hinsichtlich der Drehung sowie der Stellungen der beiden Trommeln 3 und 4 zu.
In der Fig. 5 ist gezeigt, wie je nach der Einstellung des Schiebers, bezw. der Breite der Schieberöffnung die Grösse des Füllweges und damit des Füllraumes geregelt werden kann. Die Schieberöffnung x entspricht dem Kolbenweg x' und die Schieberöffnung y dem Kolbenweg y'. Die erstgenannte Schieber stellung entspricht mithin einer Füllung von 0,16 und die letztere einer solchen von 0,33. Die Einstellung der Dampfschieberöffnung kann, wie bereits ausgeführt, in bekannter Weise auch durch die Maschine selbsttätig erfolgen.
Will man ferner eine Maschine mit verhältnismässig sehr geringer Füllungsmög lichkeit bauen, so wird man die Kolben und Zylinderräume von entsprechend geringerer Breite, als in Fig. 2 dargestellt, wählen. Die Zylinderräume können auch verschie den grosse Querschnitte haben und hinterein- andergeschaltet angeordnet werden, so dass dann ein Hoch- und Niederdruckmaschinen teil geschaffen wäre. Auch können beliebig viel Zylinder parallel oder hintereinander ge schaltet werden.
Für den Fall, dass, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, die Ein- strömöffnung so bemessen ist, dass auch bei völlig geöffnetem Schieber nur eine Teilfül lung vorhanden ist, kann die Maschine auch mit einer abschaltbaren Abzweigung der Ein strömleitung versehen werden, die unterhalb des Schiebers in das Gehäuse einmündet, so dass, wenn diese Einströmleitung zugeschaltet wird, die Maschine als Volldruckmaschine arbeitet.
Selbstverständlich kann die Ein- strömöffnung nebst Schieber auch so bemes sen werden, dass auch Volleinströmung ohne besondere Zweigleitung einstellbar ist.
Die Maschine nach der Anmeldung kann sowohl als Dampfmaschine wie auch als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein.
Power machine. The invention relates to a prime mover with one or more cylinder bodies rotating in a housing, which have stroke spaces lying transversely to their axis of rotation, in which reciprocating pistons that simultaneously perform a circular movement are arranged.
Rotating piston engines of this kind offer a number of advantages over piston engines with fixed cylinders, which are essentially based on the following: While in machines with fixed cylinders, the reciprocating movement of the piston is converted into a rotating one by means of a push rod and crank the speed of the piston and rod must be brought from 0 to a maximum and back to 0 with each piston stroke,
whereas the unevenness of the driven machine parts can only be compensated to some extent by large flywheels and other large centrifugal masses, in the above-mentioned machines with rotating cylinder bodies and rotating pistons the force acting on the piston is converted directly into a rotating movement .
Nevertheless, these rotating machines have not yet been able to find any practical application as gas power and steam engines, because so far there has been a lack of suitable means for partially filling the rotating cylinder and thus for the economic exploitation of the expansion of the gaseous and vaporous propellant.
The present invention makes it possible to load the cubic capacity in a simple way with any partial filling in machines with rotating cylinder bodies and thus to regulate the degree of filling as required, namely by the fact that a machine housing arranged in the machine allows a partial filling of the cubic capacity and The cylinder body is provided with an inflow opening to be ground, which can be regulated with regard to its size and which determines the degree of filling.
The size of the inflow opening can be regulated, for example, by means of a slide mounted in the machine housing, which is adapted to the curvature of the cylinder body and can be controlled in the direction of curvature.
In the drawing, an engine according to the invention is shown as an execution example.
Fig. 1 shows the steam engine in a longitudinal section, and Fig. 2 in a cross section, on a somewhat smaller scale; Fig. 3 and 4 illustrate the basic plan respectively. Longitudinal section of the machine's slide with the adjacent parts of the latter; 5 and 6 illustrate schematically the operation of the steam engine shown.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the present embodiment is a two-cylinder twin machine, the cylinder of which is pale-sized. In the housing 1, which is expediently made in two parts, separated by an intermediate wall 2, two cylinder bodies designed as drums 3, 4 are inserted coaxially and rotatably. Each cylinder drum has two parallel surfaces 5, 5 'respectively. 6, 6 'on. These pairs of surfaces form a shaft-shaped cylinder space 7 respectively with housing walls which are perpendicular to them. B. In the latter is a piston 9 respectively. 10 used.
The pistons 9, 10 sit loosely rotatably on pins 11, 12 of a crankshaft used in housing 1 Ge.
The latter is arranged eccentrically to the drum axis that the running circles of their circumferential piston pins 11, 12 intersect said axis. The arms of the crankshaft are designed as sealing or sealing rotatably mounted in the housing. Bearing washers 16, 17, 18 formed.
The housing is also equipped with two flat slides 19, 20 (Fig. 2, 3 and 4). The valve housings 21, 22 are attached to the housing 1 and connected to a common inflow line 23. The slides 19, 20 are curved in accordance with the outer surface of the cylinder drums and guided in a sealed manner in the housing wall. They also each have a toothed segment 24, 25 on their outside, in each of which a gear 26, respectively, mounted in a cap 32. 27 intervenes. These gears are each with a smaller gear 28 BEZW. 29 engaged.
The gears 28, 29 sit on a shaft 31 provided with a handwheel 30. The slide and thus the degree of filling can also be controlled in a known manner by means of a controller (such as an axis controller) depending on the load on the machine instead of the handwheel.
The drums 3, 4 and the crank shaft washers 16, 17, 18 are sealed with sealing rings 33 relative to the housing 1 by means of you. The uniformity of the rotational movement of the uni 90 mutually offset cylinder spaces 7, 8, which inevitably takes place through the circular movement of their pistons, is supported by a coupling of the cylinder drums 3, 4. For this purpose, the drums 3, 4 each have a circumferential toothing 34 respectively. 35. The latter are in engagement with two bleach-sized gears 36, 37 which are keyed onto a short shaft 38.
As usual, the housing is also provided with a Aussti-ümsttitzeri 41. Furthermore, lateral prints on receiving ball bearings 42, 43 are provided in the housing.
The machine works in the following way: Let us first consider the path only of the Kol ben 9 (Fig. 6) in the cylinder chamber 7 of the drum 3 during a working stroke. Assuming the crank pin 11 of the piston makes a slight rotary movement in the opposite direction to the clockwise movement. Thus, the piston 9 comes first under the inflow opening 39 and is consequently moved by the action of the inflowing steam in the cylinder chamber 7 a downward. As a result, not only does the crankshaft rotate in the aforementioned direction of rotation, but also the drum 3 at the same time.
After the cylinder space 7 has passed the inflow opening 39, the steam supply is cut off, so that then only the amount of steam located in front of the piston 9 acts due to its expansion. The piston 9 has after a rotation of the cylinder drum by 60 respectively. position B of the crankshaft at l20. The drum 3 and the crank pin 11 continue their movement so that they pass through position C and then D, whereupon they finally take position A again. With this rotation of the cylinder drum 180 respectively. of the crank pin 11 by 360, the piston has passed through its cylinder space 7 once.
At the moment when the piston leaves its starting position A and the steam begins to flow in, the cylinder space located below the piston comes into connection with the discharge nozzle 41. The outflow of the steam from the cylinder chamber 7 begins here when the cylinder chamber surface 5 'has passed the edge 40 (fix. 6) of the housing 1. The piston 10 of the second drum 4 has meanwhile described the same path as the piston 9, except that its positions, as shown, are always offset by 180 to those of the latter. The same applies to the rotation and the positions of the two drums 3 and 4.
In Fig. 5 it is shown how, depending on the setting of the slide, respectively. the width of the slide opening, the size of the filling path and thus the filling space can be regulated. The slide opening x corresponds to the piston travel x 'and the slide opening y to the piston travel y'. The first-mentioned slide position therefore corresponds to a filling of 0.16 and the latter one of 0.33. The setting of the steam slide opening can, as already stated, also take place automatically in a known manner by the machine.
If one also wants to build a machine with a relatively very low filling possibility, then the piston and cylinder chambers of a correspondingly smaller width than shown in FIG. 2 will be selected. The cylinder spaces can also have different large cross-sections and be arranged one behind the other so that a high and low pressure machine part would then be created. Any number of cylinders can be switched in parallel or in series.
In the event that, as shown in the exemplary embodiment, the inflow opening is dimensioned so that only a partial filling is present even when the slide is fully open, the machine can also be provided with a branching off of the inflow line which can be switched off and which is below the Slide opens into the housing, so that when this inflow line is switched on, the machine works as a full-pressure machine.
Of course, the inflow opening together with the slide valve can also be dimensioned in such a way that full inflow can also be set without a special branch line.
The machine according to the application can be designed both as a steam engine and as an internal combustion engine.