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Rotationskolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenbrennkraftmaschine
mit Kämmeingriff, bei der ein exzentrischer und drehbar angeordneter Kolben in einem
Gehäuse kreist, das aus einem Mantel und Seitenteilen besteht, wobei der Mantel
eine achsferne Zone mehr als der Kolben hat und an seinen achsnahen Zonen Dichtungen
aufweist, welche die Arbeitskammern begrenzen. Es ist bekannt, im Bereich der Arbeitskammern
im Mantel Verbrennungskammern vorzusehen.
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Derartige Maschinen weisen in Folge ihrer Gestaltung oft ein Verhältnis
zwischen der Fläche der Arbeitskammern und deren Inhalt auf, das wesentlich größer
ist als das entsprechende Verhältnis einer Brennkraftmaschine mit in Zylindern hin-
und hergehenden Kolben. Um hierbei Verbrennungskammern genügender Tiefe bilden zu
können, ist es notwendig, den Verbrennungskammern jeweils eine Fläche zu geben,
die viel kleiner ist als die Fläche der Arbeitskammer. Hieraus ergibt sich wiederum,
daß, wenn der Kolben in die Nähe des hohen Totpunktes bei der Explosion gelangt,
sich zwischen der bewegten Fläche des Kolbens und der Fläche der Arbeitskammer,
die von der Verbrennungskammer nicht eingenommen wird und die nachstehend als Fangfläche
bezeichnet ist, ein Gasstoß ausbildet, der um so intensiver ist, je größer die Fangfläche
im Verhältnis zur Fläche der Arbeitskammer ist.
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Bei Brennkraftmaschinen mit in Zylindern hin-und hergehenden Kolben
besteht eine solche Gasstoßwirkung ebenfalls. Da aber hierbei die Fangfläche beliebig
verringert werden kann, ist es verhältnismäßig leicht, die Flächen des Zylinderkopfes
und des Kolbens derart zu gestalten, daß der Gasstoß sowohl in bezug auf seine Intensität
als auch in bezug auf seine Richtung eine bestimmte Form annimmt und eine für die
Verbrennung günstige Wirbelbildung hervorruft.
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Bei einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine liegen die Verhältnisse
schwieriger, weil die Fangfläche in bezug auf die Fläche der Arbeitskammer wesentlich
größer ist und weil die Arbeitskammer eine ungünstige Form aufweist, die im Längsschnitt
ungefähr halbmondförmig ist, also an ihren Enden eine sehr geringe Tiefe hat. Wenn
hierbei keine besonderen Anordnungen getroffen werden, so werden ausgehend von jeden
dieser Enden zwei sehr kräftige Gasströme erzeugt, die in der Mitte der Kammer zusammenstoßen
und hier eine unkontrollierbare und für die Verbrennung ungünstige Wirkung hervorrufen
(Zerreißen der Flamme und Mischen der verbrannten Gase mit frischen Gasen). Die
Aufgabe besteht darin eine Rotationskolbenbrennkraftmaschine so zu gestalten, daß
die unvermeidlichen Gasströmungen rationell ausgenutzt werden, indem sie in bestimmter
Weise mit einer angemessenen Intensität geführt werden und durch sie eine Drehbewegung
der Luft um die Symmetrieachse der Verbrennungskammer oder Verbrennungskammern herbeigeführt
wird, die für die Verbrennung günstig ist, weil sie eine regelmäßig fortschreitende
Flammenfront erzeugt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Anschluß
an die Verbrennungskammern im Mantel Nuten angeordnet sind, die tangential in die
Verbrennungskammern einmünden und sich im wesentlichen in Umfangsrichtung beiderseitig
der Verbrennungskammern erstrecken.
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Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Maschine wird bei deren Betrieb
zwischen der Umfangsfläche des Kolbens und der Fangfläche komprimierte Luft durch
die Nuten abgeleitet und in tangentialer Richtung dem Umfang der Verbrennungskammer
zugeführt, wodurch auch für Rotationskolbenbrennkraftmaschinen eine für die Verbrennung
vorteilhafte
Drehbewegung der Luft um die Achse der Verbrennungskammer
herum herbeigeführt wird.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Verbrennungskammer
mindestens an ihren Enden vorzugsweise eine an sich bekannte etwa kreisförmige Gestaltung
auf, so daß die Drehbewegung der Luft unter guten Bedingungen stattfinden kann,
ohne daß sie durch die Form der Arbeitskammer gestört wird.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen
näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch den Mantel im Bereich einer
Arbeitskammer mit der Verbrennungskammer und den Ventilen, wobei zwei einfache gekrümmte
Nuten angeordnet sind, entsprechend der Linie I-1 der F i g. 2, F i g. 2 eine abgewickelte
Draufsicht auf die Mantelfläche in Richtung des Pfeiles II der F i g. 1, F i g.
3 einen der F i g. 1 entsprechenden Schnitt mit zwei doppelten gekrümmten Nuten
nach der Linie 111-III der F i g. 4, F i g. 4 eine abgewickelte Draufsicht auf die
Mantelfläche nach F i g. 3 in Richtung des Pfeiles IV der F i g. 3, F i g. 5 einen
den F i g. 1 und 3 entsprechenden Schnitt mit einer doppelten Verbrennungskammer
und geradlinig ausgebildeten Nuten entsprechend der Linie V-V der F i g. 6, F i
g. 6 eine abgewickelte Draufsicht auf die Mantelfläche in Richtung des Pfeiles VI
der F i g. 5.
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Bei allen Ausführungsformen der Erfindung weist die in der Zeichnung
nur teilweise dargestellte Rotationskolbenbrennkraftmaschine ein feststehendes Gehäuse
auf, das aus einem Mantel und nicht dargestellten Seitenteilen besteht und dessen
Mantel mit 1 bezeichnet ist. In dem Gehäuse kreist der durch das Bezugszeichen 2
nur angedeutete Kolben, der exzentrisch und drehbar angeordnet ist. Der Mantel
1
weist, wie bekannt, eine achsferne Zone mehr als der Kolben 2 auf und ist
an seinen achsnahen Zonen mit Dichtungen versehen, welche die Arbeitskammern 5,
6 und 7 usw. begrenzen. von denen nur die Arbeitskammer 5 ganz dargestellt ist.
Bei allen Figuren der Zeichnung nimmt der Kolben 2 seine obere Totpunktlage ein,
bei der das Volumen der Arbeitskammer 5 auf ein Minimum verringert ist.
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Im Bereich der Arbeitskammern sind im Mantel 1 jeweils Verbrennungskammern
angeordnet, von denen die der Arbeitskammer 5 entsprechende Verbrennungskammer mit
8 bezeichnet ist. 'die aus der Draufsicht aus F i g. 2 ersichtlich ist, hat die
Verbrennungskammer 8 bei der Ausführungsform nach F i g. 1 eine gestreckte, an den
Enden jeweils etwa halbkreisförmige Grundrißform, während die projizierte Grundrißfläche
der Arbeitskammer 5 ein Rechteck mit den Ecken a, b, e, r1 ist. Die Fläche
der Verbrennungskammer 8 ist erheblich kleiner als die Fläche der Arbeitskammer,
so daß im Anschluß an die Verbrennungskammer 8 beiderseits derselben im Bereich
der Arbeitskammer, die in F i g. 2 schattiert dargestellten Mantelflächen verbleiben,
die »Fangflächen« bilden und verhältnismäßig groß sind. Im Bereich der Verbrennungskammern
sind in üblicher Weise die Zuführungs- und Auslaßventile 3, 4 angeordnet.
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Beim Betrieb der Maschine wird zwischen den erwähnten Fangflächen
des Mantels 1 und der Umfangsfläche des Kolbens 2 komprimierte Luft in denn Augenblick,
in dem der Kolben 2 in seine obere Totpunktlage gelangt, mit großer Kraft aus den
keilförmigen Enden des Zwischenraumes zur Brennkammermitte hin ausgetrieben, wobei,
wenn nicht besondere Maßnahmen ergriffen werden, Luftstöße und unregelmäßige Luftbewegungen
auftreten, welche die Verbrennung beeinträchtigen.
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Gemäß der Erfindung sind zur Vermeidung solcher unregelmäßigen Luftbewegungen
in den Fangflächen Nuten 9 und 10 angeordnet, welche die komprimierte
Luft ableiten und sie dem Umfang der Verbrennungskammer in tangentialer Richtung
zuführen.
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Wie in der Zeichnung dargestellt, ist an jedem Ende der Arbeitskammer
eine solche Nut 9 bzw. 10
angeordnet, die z. B. gekrümmt ausgebildet sein
können. Diese Ausbildung ist aber nicht unbedingt erforderlich, wesentlich ist vielmehr,
daß jede Ausnehmung tangential am Umfang der Verbrennungskammer einmündet.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Verbrennungskammer,
wie in F i g. 2 dargestellt ist, mindestens an den Enden eine etwa kreisförmige
Grundrißform aufweist, derart, daß die durch die Pfeile in F i g. 2 angedeutete
Drehbewegung der Luft erzeugt und aufrechterhalten werden kann, ohne durch Strömungen
gestört zu werden, die bei einer Grundrißform mit plötzlichem Richtungswechsel für
die _ Luft herbeigeführt werden könnten.
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In den F i g. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, bei der die Verbrennungskammer genau kreisförmig ausgebildet ist. (Diese
Ausbildung könnte auch bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 angewendet sein).
Hierbei sind in den Fangflächen an jedem Ende der Arbeitskammer 5 Nuten angeordnet,
die in zwei Rillen 91, 92 und 101 und 102 aufgeteilt sind. Wie bereits
in bezug auf F i g. 2 ausgeführt, ist die gekrümmte Form der Projektion der Nuten
nicht zwingend.
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Bei der in F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sind in dem
Mantel 1 entsprechend den beiden Ventilen 3 und 4 zwei voneinander getrennte
kreisförmige Verbrennungskammern 81 und 82 angeordnet, wobei in jede dieser Verbrennungskammern
eine Nut 9 bzw. 10 tangential einmündet, die hier geradlinig ausgebildet dargestellt
sind, die aber auch gekrümmt ausgebildet sein könnten.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Zündkerzen 11 in Hohlräumen angeordnet,
die eine wesentlich größere Tiefe als bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen
haben und gewissermaßen einen Teil der Verbrennungskammer bilden.