DE1146306B

DE1146306B - Internal combustion piston engine with rotating cylinders

Info

Publication number: DE1146306B
Application number: DER23813A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Rohrbach
Original assignee: HANS ROHRBACH DR ING
Current assignee: HANS ROHRBACH DR ING
Priority date: 1958-08-02
Filing date: 1958-08-02
Publication date: 1963-03-28

Description

Brennkraftkolbenmaschine mit umlaufenden Zylindern Es ist bekanntgeworden, Semi-Dieselmotoren, also Brennkraftmaschinen, die Brennstoff-Luft-Gemische ansaugen und bis zum Zündpunkt komprimieren, zu bauen. Solche Maschinen werden meist in sehr kleinen Einheiten und sehr schnelläufig gebaut, wobei man keinen Wert auf besondere Betriebsrentabilität legt oder gar hohe Wirkungsgrade verlangt. Im vorliegenden Fall ist bei einem Semi-Dieselmotor Wert darauf gelegt worden, eine gute Wirtschaftlichkeit zu erzielen, um den Einsatz als Industriemotor zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind - in an sich bekannter Weise - in einer horizontalen Ebene sechs oder auch mehr Arbeitszylinder so angeordnet, daß jeder Zylinder mit seinem Verbrennungsraum zur Maschinenmitte zeigt, während die Triebwerke jedes Zylinders, z. B. Kurbeltriebwerke oder auch Exzentertriebwerke am äußeren Umfang der Maschine liegen.Internal combustion piston engine with rotating cylinders It has become known Semi-diesel engines, i.e. internal combustion engines that suck in fuel-air mixtures and compress to the point of ignition, build. Such machines are mostly used in very small units and built very quickly, whereby one does not value special Lays operational profitability or even demands high levels of efficiency. In the present In the case of a semi-diesel engine, importance has been attached to good economy to be achieved in order to enable use as an industrial engine. To this end are - in a manner known per se - in a horizontal plane six or more Working cylinder arranged so that each cylinder with its combustion chamber to Machine center shows, while the engines of each cylinder, z. B. crankshaft drives or eccentric drives are located on the outer circumference of the machine.

Im vorliegenden Fall sind beispielsweise sechs Zylinder verwendet worden, von denen jeder einzelne eine besondere Kurbelwelle aufweist, deren Drehachse in einer senkrecht zur Zylinderachse liegenden Ebene angeordnet ist, d. h. also, daß die Kurbelwellen unter sich parallel und auch parallel zur Hauptmaschinenwelle angeordnet sind. Ebensogut könnten die Drehachsen der einzelnen Wellen auch in der Zylinderachsenebene angeordnet sein, wobei dann alle zusammen eine sechseckige Anordnung symmetrisch zur Maschinenwelle bilden würden. Hier soll aber zunächst nur die Ausführung mit senkrechten Drehachsen der Einzelwellen näher betrachtet werden.In the present case, for example, six cylinders are used each of which has a special crankshaft, its axis of rotation is arranged in a plane perpendicular to the cylinder axis, d. H. so, that the crankshafts are parallel to each other and also parallel to the main engine shaft are arranged. The axes of rotation of the individual shafts could just as well be in the Be arranged cylinder axis plane, then all together a hexagonal arrangement would be symmetrical to the machine shaft. Here, however, only the execution is intended for the time being with vertical axes of rotation of the individual shafts are considered more closely.

Wie schon bekannt, ist unterhalb der gemeinsamen Zylinder-Mittelebene auf der Hauptwelle ein feststehendes Stirnrad so angeordnet, daß kleinere mit je einer der sechs senkrechten Triebwellen verbundene Stirnräder auf dem großen Stirnrad wie ein Sonnenrad ablaufen, wenn jede Einzeltriebwelle sich mit Hilfe der Kolbentriebkraft jedes Einzelzylinders zu drehen beginnt. Die übersetzung der Stirnräder zueinander ist so gewählt, daß jedes der kleinen Stirnräder z. B. fünf Umdrehungen macht, ehe es wieder an seinen Ausgangsplatz kommt; wenn also jede der kleinen Einzelwellen z. B. n = 15 000 U/min macht, hat die Hauptwelle eine Drehzahl von nur 3000 U/min. Diese Schnelläufigkeit ist durch die sehr kleinen Abmessungen der einzelnen Kolbentriebwerke möglich; denn es ergeben sich z. B. für eine solche Maschine insgesamt. d. h. für sechs Zylinder, zusammen nur 15 cm' Zylinderinhalt.As already known, is below the common cylinder center plane on the main shaft a fixed spur gear arranged so that smaller with each one of the six vertical drive shafts connected spur gears on the large spur gear run like a sun gear, if each individual drive shaft is driven by the piston each individual cylinder begins to rotate. The translation of the spur gears to each other is chosen so that each of the small spur gears z. B. makes five turns before it comes back to its original place; if so each of the small individual waves z. B. makes n = 15,000 rpm, the main shaft has a speed of only 3000 rpm. This high speed is due to the very small dimensions of the individual piston engines possible; because there are z. B. for such a machine as a whole. d. H. for six cylinders, together only 15 cm 'cylinder volume.

¢ Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es nun, daß die an sich bekannte Zusammenfassung von z. B. sechs Einzelbrennräumen zu einem gemeinsamen Zentralbrennraum dadurch in dem Brennvolumen verändert werden kann, daß ein senkrecht zu den Einzelzylinderachsen schiebbarer Stellkolben mit Hilfe z. B. einer Gewindebüchse verschoben werden kann, und dies auch während des vollen Laufes der Maschine, und zwar teilweise zu deren Regelung, teilweise um die Verbrennung in bester Weise den verschiedenartigen verwendeten Brennstoffen anzupassen und auch um damit sogar die Inbetriebnahme zu ermöglichen. Dadurch kann indirekt auch die Drehzahl und die Maschinenleistung verändert werden, die ja immer vom Verdichtungsdruck abhängig bleibt.¢ An essential idea of the invention is that the in itself known summary of z. B. six individual combustion chambers to one common Central combustion chamber can be changed in the combustion volume that a perpendicular to the single cylinder axes sliding actuating piston with the help of z. B. a threaded bushing can be moved, even while the machine is fully running, and partly to regulate them, partly to ensure the best possible combustion different fuels used to adapt and also to even the Enable commissioning. As a result, the speed and the machine power can also be indirectly adjusted can be changed, which always depends on the compression pressure.

Mit Hilfe der umlaufenden Sonnenräder dreht sich, wie schon erklärt wurde, die ganze Maschine um eine feststehende senkrechte Achse. Durch diese Welle wird von unten - oder in umgekehrter Lage auch von oben - Brenngemisch durch einen besonderen Vergaser oder Zerstäuber zugeführt und strömt - bedingt durch den Unterdruck aller Kolben, die synchron alle gleichzeitig ganz innen oder ganz außen stehen - in der Welle nach oben und trifft am oberen Wellenende in einem Umkehrraum ein, der seine obere Abdeckung durch den horizontalen Boden des gemeinsamen Brennraumes findet. Dieser Abschlußdeckel oder Boden des Brennraumes kann an seiner Unterseite so ausgestaltet sein, daß er einmal eine sehr gute Umströmung des Gasgemisches nach den Einzelzylindern gestattet, und daß er anderseits eine möglichst große Oberfläche bietet, um möglichst viel Wärme aus dem Brennraum an das Frischgas abzuführen. Dadurch bleibt einmal der Brennraum genügend kalt, andererseits wird das Brenngas, z. B. bei schwerflüchtigen Brennstoffen - wie Petroleum -genügend weit aufgeheizt, um eine richtige und genügend schnelle Verbrennung zu erreichen. Eine solche Maschine kann horizontal oder auch vertikal oder in jeder anderen Lage laufen. Der Zylinderstem bildet zugleich eine erhebliche Schwungmasse, so daß sich eine besondere Schwungscheibe erübrigt. Beliebig viele Zylinder können an einen gemeinsamen Brennraum angeschlossen werden, und es ist möglich, beliebig viele Zylinderebenen über- oder nebeneinander anzuordnen; ferner ist es möglich, zu jedem Zylinder einen Pumpenzylinder anzuordnen, der über oder unter dem Arbeitszylinder achsparallel zu ihm liegen kann, ebenso kann aber auch ein Ladezylinder achsgleich in Richtung jedes Einzelzylinders angeordnet sein.As already explained, it rotates with the help of the revolving sun gears the whole machine around a fixed vertical axis. Through this wave is from below - or in the opposite position also from above - the fuel mixture through a special carburetor or atomizer supplied and flows - due to the negative pressure of all pistons, all of which are completely inside or completely outside at the same time - upwards in the shaft and arrives at the upper end of the shaft in a reversal space, its upper cover by the horizontal floor of the common combustion chamber finds. This cover or bottom of the combustion chamber can be on its underside be designed so that it once a very good flow around the gas mixture allowed the individual cylinders, and that on the other hand, it has as large a surface as possible offers to dissipate as much heat as possible from the combustion chamber to the fresh gas. Through this once the combustion chamber remains sufficiently cold, on the other hand the fuel gas, e.g. B. in the case of non-volatile fuels - such as petroleum - heated up enough to to achieve a correct and sufficiently rapid combustion. One such a machine can run horizontally or vertically or in any other position. The cylinder stem also forms a considerable flywheel, so that a special flywheel unnecessary. Any number of cylinders can be connected to one common Combustion chamber can be connected, and it is possible to have any number of cylinder levels to be arranged above or next to each other; It is also possible to have one for each cylinder To arrange the pump cylinder that is axially parallel above or below the working cylinder can lie to him, but also a loading cylinder can be coaxially in the direction each individual cylinder be arranged.

Die Wirkungsweise der Maschine ist wie folgt: Alle Arbeitskolben gehen gleichzeitig von außen nach innen, komprimieren das Gemisch im gemeinsamen Brennraum, das bereits vorher über die überströmkanäle nach dort gelangt war, saugen auf ihrer Rückseite Frischgas an, das der Vergaser in die hohle Welle übertreten läßt und das dann am Brennraumboden vorbeiströmt und diesen stark kühlt, sich selbst aber hoch erwärmt. Dieses auf der Kolbenrückseite angesaugte Gas wird beim Auswärtsgang der Kolben - nach der inneren Selbstzündung - in den Einzelkurbelräumen vorkomprimiert, dann durch die überströmkanäle in den Arbeitsraum geschoben und am Ende dort für alle Kolben gleichzeiitg gezündet. In jeder Stellung der Kolben herrscht also vollkommene Symmetrie der Bewegung und der Massen, so daß die Maschine auch bei höchster Drehzahl stets vollkommen ausgewuchtet ist.The way the machine works is as follows: All working pistons go at the same time from the outside to the inside, compressing the mixture in the common combustion chamber, that had already got there via the overflow ducts suck on theirs Fresh gas on the rear side, which the carburettor allows to pass into the hollow shaft and which then flows past the floor of the combustion chamber and cools it down strongly, but itself highly heated. This gas sucked in on the back of the piston is used when going out the piston - after internal compression ignition - is pre-compressed in the individual crank spaces, then pushed through the overflow channels into the work area and at the end there for all pistons ignited at the same time. In every position of the pistons there is perfect Symmetry of the movement and the masses, so that the machine even at the highest speed is always perfectly balanced.

In der Zeichnung zeigt das Bild 1 einen Längs- und das Bild 2 einen Querschnitt einer Brennkraftkolbenmaschine gemäß der Erfindung.In the drawing, picture 1 shows a longitudinal and picture 2 shows a Cross section of an internal combustion piston engine according to the invention.

Die hohle Welle 1 ist auf zwei Lagern 2 und 3 gelagert. Auf dem feststehenden Gehäuse ist das ebenfalls feststehende Zentralrad 4 angeordnet. Auf dem Zentralrad 4 kämmen die Sonnenräder 5 bis 10 mit den zugehörigen Wellen 11, die in Gleitlagerungen 12 gelagert sind. An den Wellen 11 greifen Pleuelstangen 13 an, die ihrerseits wieder die Kolben 14 tragen. Alle Kolben 14 arbeiten auf einen gemeinsamen Verbrennungsraum 15. Dieser Raum 15 kann durch den Kolben 16 mit der Ausblasesicherung 17 auf verschiedene Kompressionshöhen eingestellt werden. Die Verstellung erfolgt über ein Handrad 19 und ein Sicherungsrad 18. Die Maschine hat Auspuffrohre 20, die zu Lavaldüsen 21 ausgearbeitet sind. Zum Arbeitsraum jedes Zylinders führen Überströmkanäle 22, Die Gasumleitung am oberen Ende der Hohlwelle ist mit 23 und die Zufuhrkanäle zu jedem einzelnen Kurbeltrieb sind mit 24 beziffert. Die Maschine hat ein unteres Triebwerksgehäuse 25, an welchem auch die Anschlußteile liegen. Außerdem ist an diesem Gehäuse auch die Starteinrichtung 26 mit Schraubenrädern 27 angeschlossen. Der Vergaseranschluß hat die Ziffer 28. An den unteren Gehäuseteil 25 schließt sich der obere Gehäuseteil 29 mit einer vollständig abgeschlossenen Kappe an. Diese ist Luft- und wasserdicht ausgeführt. Der Auspuffausgang 31 ist unter dem Untergehäuse 25 angeordnet.The hollow shaft 1 is supported on two bearings 2 and 3. The stationary central wheel 4 is arranged on the stationary housing. On the central wheel 4 , the sun gears 5 to 10 mesh with the associated shafts 11, which are mounted in sliding bearings 12. Connecting rods 13 engage the shafts 11 , which in turn carry the pistons 14. All pistons 14 work in a common combustion chamber 15. This chamber 15 can be adjusted to different compression heights by the piston 16 with the blowout safety device 17. The adjustment takes place via a hand wheel 19 and a safety wheel 18. The machine has exhaust pipes 20 which are worked out into Laval nozzles 21. Overflow channels 22 lead to the working space of each cylinder. The gas bypass at the upper end of the hollow shaft is numbered 23 and the supply channels to each individual crankshaft drive are numbered 24. The machine has a lower engine housing 25 on which the connecting parts are also located. In addition, the starting device 26 with helical gears 27 is also connected to this housing. The carburetor connection has the number 28. The lower housing part 25 is followed by the upper housing part 29 with a completely closed cap. This is made airtight and watertight. The exhaust outlet 31 is arranged under the lower housing 25.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Internal combustion piston engine with rotating cylinders, in which all cylinders are arranged in a star shape and converge in the center of the machine in a single common and central combustion chamber, and in which the intake mixture flows in at one end of the Hauptwäll'a, characterized in that this central Combustion chamber contains an adjusting piston in the central axis of the machine and perpendicular to the cylinder axes, with the aid of which the compression height can be changed as desired by pushing it into the combustion chamber or by pulling it out of the combustion chamber. z. Internal combustion piston engine according to claim 1, characterized in that the intake mixture flows in at the end of the main shaft opposite the compression adjusting piston and that the intake mixture, after having flowed through the entire shaft, hits the hot bottom of the combustion chamber at the end very intensively cools, is itself post-gasified and heated accordingly, then reaches the individual crank shafts in a deflection and is pre-compressed in order to then flow over into the combustion chamber. Considered publications: German Patent Nos. 230 289, 251514, 7-51752, 366 061, 425 678, 561765, 963 739; Swiss Patent No. 174 761; French Patent No. 818,948; U.S. Patent No. 1124,494.