CH239818A - Drehkolbenmaschine. - Google Patents

Description

      Drehkolbenmaschine.       Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine     Drehkolbenmaschine,    welche sich sowohl  zur Benützung als Kraftmaschine als auch  als Arbeitsmaschine eignet.  



  Die     Drehkolbenmaschine    gemäss der Er  findung zeichnet sich dadurch aus, dass die  selbe mindestens einen Kolbenrotor und min  destens einen in der gleichen Mittelebene mit  paralleler Drehachse zu jener des Kolbenrotors  angeordneten Zylinderrotor aufweist, an des  sen Umfang eine Anzahl im gleichen Ab  stand voneinander angeordnete, radial gerich  tete Zylinder sitzen, in welche die als am  Umfang des Kolbenrotors sitzende Kugeln  ausgebildeten Drehkolben beim     Vorbeidrehen     eingreifen.  



  Eine solche Bauart ergibt den Vorteil, dass  an und für sich relativ wenig bewegte, rei  bungserzeugende Teile und insbesondere kei  nerlei hin und her gehende Massen nötig  sind, wodurch sowohl die Reibungsverluste  als auch die     Massenträgheitsverluste    weit ge  ringer sein können als bei reinen Kolben-         maschinen,    was einen entsprechend günstigen  Wirkungsgrad zur Folge hat.  



  Die     Drehkolbenmaschine    lässt sich zum  Beispiel als     Verbrennungskraftmaschine    oder  auch als Kompressor oder Pumpe ausbilden.  Im ersteren Falle kann ein explosibles     Brenn-          gas-Luftgemisch    den Zylindern zugeführt  und in diesen durch Zündung zur Explosion  gebracht werden, wodurch der Kolbenrotor  zusammen mit dem Zylinderrotor in Umdre  hung versetzt wird, und die erzeugte Kraft  kann an einer der Drehachsen der beiden  Rotoren     abgenommen    werden.

   Bei Ausbil  dung als Kompressor strömt zum Beispiel die  umgebende Luft von aussen     in    die Zylinder  des Zylinderrotors ein, wird in denselben  durch die Kugeln des Kolbenrotors kompri  miert und zum Beispiel durch die als Druck  leitung dienende, hohlwellenförmig ausgebil  dete Drehachse des Zylinderrotors weiter ge  fördert. Auch hierbei     wird    eine der beiden  Drehachsen der Rotoren angetrieben.  



  Durch     praktische    Versuche hat es sich ge  zeigt, dass sich infolge des sich zwischen Zy-           linderwandung    und Kugelumfang bildenden  Ölfilms insbesondere bei sehr hoher     -'er-          schiebungsgescliwindigkeit    beider Organe zu  einander eine wirksame Abdichtung ergibt.  so dass im Gegensatz zu zylindrischen Kolben  keinerlei Dichtungsringe und dergleichen er  forderlich sind, was den Aufbau vereinfacht  und die Reibung reduziert.

   Auch     kommen     natürlich     Betriebsstörungen    durch Kurbel  stangen- oder     Kurbel-\vellenbrüehe    in Weg  fall, wodurch sich eine entsprechend erhöhte  Betriebssicherheit     ergibt.        Schliesslich        lässt    sich  bei freiliegender Anordnung der Rotoren  auch eine sehr wirksame Luftkühlung der  Zylinder und Kugeln erzielen.  



  Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs  gegenstandes ist in der Zeichnung     dargestellt,     und zwar zeigt:       Fig.    1 das Beispiel auf der     linken    Seite  im Aufriss, auf der rechten in senkrechtem  Schnitt,       Fig.    ? auf der linken Seite in Draufsicht.  auf der rechten in     waagrechtem    Schnitt und       Fig.3    in grösserem     -Massstab    die Einzel  heiten der Steuerung in senkrechtem Teil  schnitt.  



  In     Fig.    1 ist der Deutlichkeit halber der  vordere Schild des     Dlaschinengestelles    weg  gelassen.  



  Das in     Fig.l    bis 3 dargestellte Ausfüh  rungsbeispiel bezieht sieh auf die Ausbildung  als Kraftmaschine.  



  Das Maschinengestell besitzt zwei     ini     Abstand voneinander liegende, parallele, ebene  Schilde 1,     -#velche    durch ein mit ihnen ver  schraubtes     Längs-U-Eisen    2     so%vie    zwei senk  rechte, seitliche     U-Eisenstücke    3 miteinander  verbunden sind. Zwischen diesen Schilden I  sind in gleicher Höhe und     Mittelebene    mit  parallelen Drehachsen ein mittlerer Zylinder  rotor Z und zu beiden Seiten desselben in  symmetrischer Anordnung je ein     Kuge        lkol-          benrotor        K    gelagert.  



  Jeder     Kugelkolbenrotor    hat eine     Scbeihe     4, welche auf dem     kegelstumpfförmige    n  Mittelteil einer in Lagern 5 der beiden  Schilde 1 gelagerten Drehachse 6 mittels         Längskeil        lind    Stellring 7 drehfest und axial       unverschiebbar    aufgesetzt ist. Am Umfang  der Scheibe 4 sind in gleichmässigem Abstand  voneinander sechs als Drehkolben dienende  Kugeln 8 mittels Bolzen 9 befestigt.

   Die durch       Quersplint    gesicherten Schraubenbolzen 9  sind     zwisclie        ii    Kugel und Gewinde doppel  kegelförmig     ausgebildet,    um einen stabilen  Sitz der Kolben zu gewährleisten. Beide       Kugellzolbciirotoren        h    sind genau gleich aus  gebildet und lediglich die Drehachse     des          einen.    im gezeichneten Beispiel des     reehtssei-          t:igen,    ist über das hintere     Lagen    5 hinaus ver  längert.  



  Der in der Mittelebene     der,    beiden Kugel  kolbenrotoren liegende Zylinderrotor Z hat  eine glockenförmig ausgebildete Scheibe 10,  an deren vordern Seite die in einem Lager 1 2  des vordern Schildes 1 gelagerte Drehachse 11  befestigt ist, die als     Abtriebswelle    dient. Die  Scheibe 10 hat am Umfang in     gleiehm < issigen          Abstiinden    voneinander angeordnete     halb-          kugelige    Höhlungen 13. und über ,jeder Höh  lung ist ein mit Kühlrippen versehener, als  Zylinder dienender Ring 14 zentral zu der  Höhlung in die Scheibe 10 eingeschraubt.

   Die  Kugeln 8 sind in diese radial gerichteten       Zylinder    14 mit Laufsitz eingeschliffen. und  der Abstand der Drehachsen der     Kugelkol-          benrotoren    von ,jener des Zylinderrotors ist  so bemessen, dass jede Kugel in den jeweils  mit ihr zusammenwirkenden Zylinder so weit  eintritt, dass     zwischen        Kugelumfang    und dem  halbkugeligen Zylinderboden     ain    Hubende:  noch ein freier Raum verbleibt, dessen Höhe  den Grad der erzielten Kompression be  stimmt.  



  Die     Scheibe    10 dreht sich auf einer innen  am hintern Schild 1 befestigten, als fester  Rundschieber     wirkender    Büchse 15. In diesem       Rundschieber    15 dreht sich ein am vordern  Ende geschlossener Drehschieber 16, auf des  sen hinterem Ende mittels     Sehraubflansches     18 eine     Hohlwelle    17 befestigt ist. die zur  Zuführung eines explosiblen     Brenngas-L        uft-          L,emisches    dient.

   Auf der Hohlwelle 17 ist  ein Stirnrad 20 befestigt, welches mit einem  dreimal grösseren Stirnrad 19 kämmt, das auf      der Drehachse 6 des     rechtseitigen        Kugelkol-          benrotors        r    verkeilt ist.  



  Der Drehschieber 16 dreht sich demgemäss  in gleicher Richtung wie der Zylinderrotor  Z, jedoch mit dreimal grösserer Geschwindig  keit als dieser.  



  An der vordern     .Stirnseite    der Scheibe 10  sind am Grund der Höhlungen 13 einmün  dende Zündkerzen 21 (Fix. 1) eingesetzt, wel  chen der Zündstrom von einem auf der Ab  triebswelle 11 sitzenden Verteiler 22 aus zu  geführt wird.  



  Die .Steuerung der Maschine ist aus     Fig.    3  ersichtlich. Unter jeder Zylinderhöhlung 13  befindet sich ein     Einlassschlitz        10s.    Der       Eundschieber    15 sowie der Drehschieber 16  haben je zwei diametral einander gegenüber  liegende Schlitze 15s     bezw.    16s. Während die  Steuerung in     F'ig.    1 in der Füllungsstellung  gezeichnet ist, zeigt     Fig.3    einen Kolben 8  am Ende des Kompressionshubes, das heisst  im Augenblick kurz vor eintretender Zün  dung, also bei geschlossenem Einlass. Diese  Stellung tritt immer gleichzeitig bei zwei  diametral einander gegenüberliegenden Zy  lindern ein, welche hierbei als Zweitakt  motor wirken.  



  Die Wirkungsweise der beschriebenen       Kraftmaschine    ist nun wie folgt:  Das Betriebsgemisch strömt durch die  Hohlwelle 17 in den Innenraum des     Dreh-          sehiebers    16 ein. Angenommen, die drei Ro  toren     K,    Z und     K    seien nun in der in     Fig.    1  dargestellten Stellung, in welcher für die Fül  lung die Schlitze 15s und 16s sowie die  Schlitze 10s von zwei einander diametral       gegenüberliegenden    Zylindern ausgerichtet  übereinander liegen, so     da.ss    das Gemisch in  den rechts untern und den links     obern    Zylin  der 14 einströmen kann.

   Die Kugeln 8 sind  in dieser Stellung so     zweit    in die betreffen  den Zylinder eingetreten, dass sie deren  obere Öffnung ungefähr längs eines Äquators  verschliessen. Der dreimal so schnell wie der  Zylinderrotor Z sich drehende Drehschieber  16 schliesst nun nach beendeter Füllung den  Einlass ab, und bei der Weiterdrehung der  Rotoren erfolgt gleich     darauf    die Abschlie-         ssung    der jenen Zylindern zugeordneten  Schlitze 10s, so dass nun die Kompression in  den beiden Zylindern beginnt. Diese Kom  pression geht vor sich, bis die Kugeln 8 durch  die Weiterdrehung beider Rotoren ihr Hub  ende in ihren     Zylindern    gemäss     Fig.3    er  reicht haben.

   Nun muss die Zündung erfol  gen; indessen wird dieselbe praktisch um  einige Grade über die Zentrale     X-ä    heraus  verlegt, damit sich der Explosionsstoss nicht  in einem zentrischen und daher starken Zap  fendruck auf die Drehachse 6 auswirkt. Bei  der Weiterdrehung werden die beiden Zy  linder gespült und sind zur Aufnahme einer  neuen Ladung bereit. Es liefern also immer  zwei Zylinder gleichzeitig einen Antriebs  impuls für die Welle 11, und jeder     Zylinder     ergibt auf eine volle Umdrehung des Zylin  derrotors Z zwei Explosionen, so dass jede  Umdrehung des Zylinderrotors sechs An  triebsimpulse liefert. Hierdurch ist eine sehr       gleichförmige    Drehbewegung gewährleistet.  



  Kühlung und Spülung der Zylinder sind  sehr wirksam, und auch die     ,Schmierung    der  Zylinder nebst Kolben lässt sich sehr leicht  bewerkstelligen,     indem    das     Schmieröl    durch  die Drehachsen 6 unter Druck zugeführt  wird, um dann durch     Radialkanäle    unter dem       Einfluss    der Zentrifugalkraft der Kugeln 8  zuzuströmen, welche an ihrer     innern    Hälfte  mit entsprechenden Austrittsöffnungen ver  sehen sind.  



  In Fällen, wo     ein    freier Austritt der Aus  puffgase unerwünscht ist, kann der Maschinen  rahmen durch eine Verschalung 23 (Fix. 1)  ganz abgeschlossen und mit einem Abzug  rohr 24 für die Auspuffgase versehen wer  den, wobei Kühlluft durch untere Öffnun  gen 25 der     S'ehilde    1 eingeblasen würde.  



  Natürlich lassen sich eine beliebige An  zahl derartiger Aggregate mit     gemeinsamen     Drehachsen hintereinander anordnen,     vorteil-          hafterweise    mit in Umfangsrichtung gegen  einander versetzten Kugeln und Zylindern.  



  Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind  die äussern Ränder der Zylinder konzentrisch  zum Umfang der Zylinderscheibe abgedreht,  um einerseits eine gute seitliche     Führung    der      Kugeln     vor    deren     gänzlieliem    Eintritt in die       Z-lind"r    zu erzielen und anderseits ein     An-          -tossen        der        Z@:linderränder    an den Kugel  bolzen 9 zu verhüten.  



  Die     SchmierLLng    könnte anstatt wie er  wähnt durch die Kolbenrotoren auch durch  die     klinderrotoren    hindurch in die     Zylinder          erfolgen,    oder auch auf beide     Arten    zugleich.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH:</B> Drehkolbonmaschine, dadurch gc@hc nn- zeichnet. dass dieselbe mindesteita einen Kol- ltenmotor und mindestens einen in der glei chen Mittelebene mit paralleler Drehachse zu jener des Kolbenrotors angeordneten Z@-liti- derrotor aufweist,

   an dessen Umfang eine -Nu- zahl im A_leichen1@:;t@Ind voneinander an geordnete. radial gerichtete Zvlinder sitzen. in welche die als am Umfang des Kolben rotors sitzenden Iin@@eln ausgebildete Dreh- 1-olben beim Vorheidrehen eingreifen.

   UNTERANSPRtrCHE 1. Drehlzoll)enniaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zy linderrotor sechs Zylinder und der Kolben rotor sechs Kugeln aufweist.

   \i. Drehhohu@nmaschine nach Patentan- l)rtLCli Lind U nteransprueli 1, dadurch ge- ltennzeiciinet. rlass der Zylinderrotor eine Scheibe aufweist, welche am Umfant;

   hall-i- kug-eIige Höhlungen hat, über wc#Ichen die ZB-linder zentral zti die#en Höhlungen in die Scheibe ein esetzt sind. derart, dass der Z--- linderr#'rund durch die Höhlung gebildet wird. in deren tiefster Stelle ein Durchlasschlitz für das Betriebsmittel vorgesehen ist.

   Drehl;olbemiiachine nach Patentan- s,rUch und den Unteransprüchen 1 und ?, dadurch gekennzeichnet. dass der Kolbenrotor eine Scheibe aufweist, -welche mittels Längs keil und Stellring auf einem kegelstumpf- förmig ausgr.bildeten Teil der Drehachse des Rotors befestigt ist.

   und an deren Umfang die Kugeln tragenden Schraubenbolzen ein gesetzt sind, die zwischen Gewinde und Kugel doppelkegelförmig ausgebildet sind. 4. Drehkolbenmaschine nach Patentan- sprucli und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe des Zylin- derrotors glockenförmig ausgebildet ist und sich auf einem im Maschinenrahmen festen.

   finit Steuerschlitzen versehenen Rundschieber geht, in welchem ein ebenfalls Steuerschlitze aufweisender Drehschieber läuft, an dessen äusserem Teil eine Hohlwelle befestigt ist, während die Welle der Scheibe an deren Stirnwand der Hohlwelle gegenüber befestigt und im Maschinenrahmen drehbar gelagert ist.

   5. Drehholbenmaschine nach Patentan spruch und U nturanapriichen 1 his 4, dadurch gekennzeichnet. dass der Drehschieber mittels eines auf seiner Hohlwelle sitzenden Stirn rades angetrieben wird, welches mit einem auf der Drehachse des Kolbenrotors verkeilten Stirnrad kämmt.

   6. Drehkolbcnmaschine nach Patentan spruch und Unteranspriichen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dein Zylinderrotor zwei an diametral einander gegenüberliegenden Seiten desselben angeordneten Kolbenrotoren zugeordnet sind.

   7. Drehkolbenmaschine nach Patentan- spruch und Unteransprücben 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Betrieb als Ver- brennungskra.ftinaschine seitlich in der Scheibe des Zylinderrotors Zündkerzen eingesetzt sind,

   welche zur Ziindting des durch die 11.ohl- welle des Drehschiebers eingeführten Brenn- gas-Ltiftgeinisches dienen und welchen der Zündstrom mittels eines auf der Abtriebs- welle des Zylinderrotors sitzenden Verteilers zugeführt wird, wobei die Zylinder mit Kühlrippen versehen sind.