DE1426066A1

DE1426066A1 - Drehkolbenmotore mit Freikolben

Info

Publication number: DE1426066A1
Application number: DE19621426066
Authority: DE
Inventors: Albert Wagner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-05-09
Filing date: 1962-05-09
Publication date: 1968-11-21

Description

Drehkolbenmotore mit Freikolben Die Erfindung betrifft Drehkolbermotore bei denen Drehkolberi finit je zwei Flügel auf einer Welle konzentrisch in einem Zylinder angeordnet sind, und besteht darin, da3 bei Anwendun- als Verbrennungs- Druckluft- und Dampfmotor, der lose auf der Welle sitzende leichte Drehkolben, der .Freikolben, allein durch die Gasdrücke verzögert und besch'Leunigt wird.
2. beim Anfahren das kückwärtsdrehen des Freikolbens durch eine im Zylindermantel sitzende Anfahr:3perre vermi;@den wird.
die Belle mit einen Schuturigrad versehen ist,damit der Antriebskolben schmal und somit der Ausäehnungsweist.
4. der Ein- und Ausla3 im Zylindermantel liegt 5. bei Verbrennungsmotoren der Brdnnstoff durch eine im Zylindermantel sitzende Einspritzdüse hinter den Antriebskolben gespritzt wird.
6. bei Verbrennunsirotoren die Zündung; durch einen im Zylinder-12 mantel angeordneten Glühdraht nach dem Vorbeilaufi::n des Antriebskolbens erfolgt.
7. bei Druckluft- und Dampfmotoren je zwei Ein- find Auslai@kan-'ile 9 e-erüberliegend angeordnet sind, darit ein vollständi-Fr Druckausgleich erzielt wird.-$. bei Druckluftmotoren vor jeder:i Einlau ein von der i:elle gesteuerter Walzendrehschieber mit Druckausgleich angeordnet ist, der die Druckluft oder Dampfmengen für den Ari%rieb und für die Beschleunigung des Freikolbens regelt.
diese Drehkolbenmotore infolge der einfachen Bauart zweckmäßig zu Mehrzylinder- Drehkolbenmotoren. zusammengebaut werden wobei die Antriebsmomente und Leistun-sgewichte günstiger werden.
't0. bei Verbrennungsmotoren die Drehkolben mit je vier- ?lügel in Zylindern mit je zwei gegenüberliegenden Ein- und Auslai3-kanälen, Einspritzdüsen und Glühdrähten angeordnet sind, damit ein vollständiger Druckausgleich erzielt wird.
11. die Dichtung an jedem Flügel der Drehkolben aus drei winkelförmigen Dichtleisten besteht,deren Linden in zylindrischer Dichtkörpern liegen,die durch Federn gegen das Gehäuse und die Nabe gedrückt werden. Die Naben haben glätte Stirn-Flächen und werden durch einen federbelasteten, nicht drehbaren Dichtring im Zylinderdeckel gegeneinander gedrückt.

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"Jegenüber den bekannten Vorschlägen bieten diese Drehkolben-

mot.ore mit PreiLOlben und N`chzvLingrad die Vorzüge, da13

lie Bauart einfachen und unempfindlicher ist, bei gleichem

7,ylin(-erdLirch_m.esser Ausdehnungsraum grHer ist,

Uehrzylind.er-Drehkolbenmo-tore einfach hergestellt werden können bei Verbrennungsmotoren keine besonderen Steuerorgane für den hin- und Auslaß und keine Zündkerzen erforderlich sind Drehkolbenmotore mi-t Druckausgleich sehr kleine Lagerbelastungen and Reibungsverluste haben und in wiehrzylinderbauart für sehr ..soße Leistungen geeignet sind lie Dichtung bei starker Abnutzung wirksam bleibt.
In-der Zeichnung isu die Erfindung beispielsleise dargestellt, .ind zwar zeiüt @ldt;t 1 wJen i@uerschnibt für Vßrbrennunösmotor mit Zweiflügel- mach Blatt 1 und 2 dreht sich der mit der Welle 1 verbundene-#_ntriebskolben 2 und der drehbar gelagerte Freikolben@3 mit ;lauen Stirnseiten in dem Zylinder 4.
)a die hager dicht neben den Drehkolben sind, kann die Zylinder-Länge größer sein als bei den bekannten Vorschlägen.
)ie Breite der beiden Drehkolben wird kleinvorgeschlagen, damit ier Ausdehnungsweg groß wird.
)as- für den Antriebskolben 2 erforderliche Schwungmoment wird ron dem vor dem Zylinder auf-der Welle sitzenden Schwungrad 5 ;e liefert. .. . Damit bei Verbrennungsmotoren T>esondere Steuerorgane für den Ein- und Auslaß nicht erforderlich sind, wird der Brennstoff durcdeine im Zylindermantel sitzende Einspritzdüse 6 hinter den Antriebskolben 2 eingespritzt.
Da die Zündung hier durch, den Antriebskolben gesteuert wird, ist der- Glühdraht ? einfacher als eine Zündkerze.
Für das Anlassen ist die in dem Zylindermantel@sitzende Anlaßsperre 8 erforderlich.Die Ilfelle wird hierbei zunächst bis zur Zündstellung des Freikolbens 3 vorwärts gedreht. Dann wird der unter Federdruck stehende Bolzen. mit Sperr- und kblenkfläche durch Handbetätigung in den Zylinder gedrückt. Durch einen am Schwungrad 5 angreifenden Anlasser wird der Antriebskolben 2 dann langsam rückwärts gegen den nun gesperrten Freikolben 3 gedreht, wobei die beim Vorwärtsdrehen aufgenommene Ladung bis zur Zündung verdichtet wird.
Bei der Verbrennung schaltet der Anlasser aus und der Antriebskolben wird vorwärts beschleunigt. Der Freikolben wird hierbei durch das Verdichten der hinter ihm befindlichen Luft ebenfalls vorwärts beschleunigt. Die Verdichtung der hinter dem Freikolben befindlichen Luft erfolgt solange, bis er die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie der Antriebskolben hat. Durch diese verdichtete Luft wird der Freikolben nun weiter beschleunigt, dreht sich gegenüber dem Antriebskolben vor und wird dann beim Verdichten der Verbrennungsluft abgebremst.
Damit eine sichere Verdichtung der Verbrennungsluft erfolgt, müssen die Verdichtungsräume hinter dem Freikolben kleiner- sein als die Verdichtungsräume vor dem Freikolben.
Bei dem Freikolben erfolgt also das Verzögern nur durch die Gasdrücke bei der Verbrennung vor dem Freikolben und das Beschleunigen durch die Luftdrücke hinter dem Freikolben., die durch den Antriebwkolben erzeugt Urerden.
Da Ein- und Auslaßkanal, Einspritzdüse, Glühdraht,und Anlaßsperre am Zylindermantel angeordnet sind, ist dieser Drehkolbenmotor mit schmalen und glatten Zylinderdeckeln gut als Baueinheit für Mehrzylinder-Drehkolbenmotore mit günstigerem Antriebsmoment und Leistungsgewicht geeignet. , In den Zeichnungen sind Zweizylinder-Drehkolbenmotore dargestellt r die Erfindung gilt aber auch für andere Zylinderzahlen. Die Antriebskolben sind beim 2-, 3-, 4-, 5-, 6-Zylinder-Drehkolbenmotor mit Zweiflügel-Drehkolben um 90, 60, 45, 36,und 30 Grad ,gegeneinander versetzt. . Nach Blact 3 hat der Drehkolbenmotor für Druckluft und Dampf: -in jedem Zylinder je zwei gegenüberliegende durch Walzendrehschieber 11-gesteuerte Einlaßkanäle 12 und je zwei gegenüberliegende freie Ausläßkanäle 13. Dieser Motor hat vollständigen 'Druckausgleich und somit sehr kleine Reibungsverluste. Als -Mehrzylindermotor zieht er in jeder Stellung an.
Wie bei dem Verbrennungsmotor ist für das Anlassen für jeden Zylinder eine Anlaßsperre 8 erforderlich.
Das Verzögern der Freikolben 3 erfolgt durch den Druck bei der großen Füllung,vor dem Freikolben und das Beshleunigendurch -den Druck bei der kleinen Füllung@hinter dem Freikolben.

Die große Füllung erfolgt durch die großen Kanäle g und die. kleine Füllung durch die-kleinen Kanäle .k im Walzendrehschieber. Die Walzendrehschieber laufen-mit Druckausgleich mit einer schmalen Stirnseite S gegen das Gehäuse und mit der andern gleich großen -Stirnseite gegen den abgedichteten, unter Federdruck stehenden und nicht drehbaren Ausgleichbolzen 14. Die Zufuhr der Druckluft oder des Dampfes erfolgt an einem Zylinder durch die beiden Kanäle 12 und der Abfluß durch die Kanäle 13 in jedem Zylinder. Der Antrieb der beiden Walzendrehschieber erfolgt über Stirnräder durch die Welle 1 . _ Nach Blatt 4 hat der Verbrennungsmotor mit Vierflügel-Drehkolben in -jedem Zylinder.je zwei Ein-- und Auslaßkanäle, Einspritzdüsen und_Glühdrähte@und je eine--Anlaßsperre.B Infolge des Druckausgleiches werden die Zager durch die Gaskräfte nicht belastet; die Reibungsverluste sind daher sehr klein. llehrzylinder-Drehkolbenmotöre mit Druckausgleich . sind für große Leistungen gut geeignet. Beim 2-; 3-, 4-, 5- und 6-Zylinder-Drehkolbenmotor mit Vierflügelkolben sind die-Antriebskolben 2 um 45, 30, 22,5 , 18,und 15 GraQI gegeneinander versetzt. Nach Blatt 5 besteht die Dichtung an jedem Flügel der Drehkolben aus drei winkelförmigen Dichtleisten 20, deren Enden in Nutenvon vier zylindrischen Dichtkörpern 21 liegen, die durch Schraubenfedern 22 gegen die Zylinderwände und die Nabe gedrückt wer-

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Die Naben der beiden Drehkolben haben glatte Stirnflächen Lind werden durch einen federbelasteten nicht drehbaren Dichtring 23 in einem oder in den beide. Zylinderdeckeln gegeneinander gedrückt. Bei eiseitiger Anordnung des Dichtringes ist es erforderlich, daß die beiden Drehkolben auf der Welle axial verschiebbar sind, damit die Dichtflächen gegeneinander gedrückt werden können.

Die von den Lagern her geschmierten Dichtflächen werden nur durch die auf den Dichtring wirkende Federkraft belastet, weil bei gleichem Außendurchmesser der haben und des Dichtringes ein axialer Druckausgleich gegeben ist.
Da die Dichtung keine Spalte hat, bleibt sie auch bei .9tarker Abnutzung wirkungsvoll.
.Bei Verbrennungsmotoren mit schmalen Antriebskolben und Aufladung ist zwischen dem Ein- und Auslaßkanal.ein von der Welle angetriebener Walzendrehschieber g für die Spülung der restlichen Abgase angeordnet.

Claims

Patentansprüche 1. Drehkolbenmotore mit Freikolben bei welchen zwei Drehkolben auf einer Welle konzentrisch in einem Zylinder angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dai3 bei Verbrennungs- Druckluft- und Dampfmotoren, der drehbar auf der Welle angeordnete Freikolben (3) allein durch die Gasdrücke verzögert und beschleunigt wird, sodaß ein Getriebe zwischen Welle und Freikolben nicht erforderlich ist.
2. Drehkolbenmotore mit Freikolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, da13 im Zylindermantel eine Anlai3sperre (8) angeordnet ist, die-aus einem federbelasteten Bolzen mit Sperr- und Ablenkfläche besteht, der beim Anlassen durch Handbetätigung in Sperrstellung gedrückt wird und den Freikolben (3) gegen Rückwärtsdrehen sperrt.
3. DrehkoLbenmotore mit Freikolben nach Anspruch .°l und 2 , da-. durch -gekennzeichnet" daß auf der Welle ein Schwungrad angeordnet ist, damit bei schmalem Antriebskolben (2) der Ausdehnungsweg groß wird. +. Drehkolbenmotore mit Freikolben nach Anspruch II'bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Auslaßkanal im Zylindermantel angeordnet ist? damit dia Zylinderdeckel einfach sind. -i. Drehkolbenmotore mit Freikolben_nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbrennunjsmotoren der Brennstoff durch eine im Zylindermantel sitzende Einspritzdüse (6) hinter den Antriebskolben (2) gespritzt wird, damit besondere Ein- und Auslaßorgane nicht erforderlich,sind. i. Drehkolbenniotore mit Freikolben nach Anspruch 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, da-i3 bei Verbrennungsmotoren im Zylindermantel ein Glühdraht- (7) angeordnet. ist, der beim' Vorbeilaufen des Antriebskolbens die Zündung verursacht,-. sodaß eine Zündkerze nicht erforderlich ist. -'. Drehkolbenmotore mit Freikolben nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckluft- und Dampfmotoren , in dem Zylinder je zwei gegenüberlie;-ende Ein- und Auslaßkanäle sind, dämit die. beiden Drehkolben einen Druckausgleich haben und die Welle nicht belasten. Drehkolbenmotor e mit Freikolben nach Anspruch 1 bis 4 und 7 , dadurch gekennzeichnet, dai3 bei Druckluft- und Dampfmotoren vor .jedem Einla."3kanal ein gesteuerter Walzendrehschieber (11) mit axialem Druckausgleich durch den federbelasteten, abge4-_-.dich-teten, nicht drehbaren Ausgleichbolzen (14) angeordnet ist, wobei die Druckluft- oder die Dampfmenge für den Antrieb durch die beiden gegenüberliegenden großen Kanäle (g) und für die Beschleunigung des Freikolbens (3) durch die beiden gegenüberliegenden kleinen Kanäle (k) geregelt wird. Drehkolbenmotore mit Freikolben nach Anspruch 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zylinder zu einem Mehrzylindere.Drehkolbenmotor mit gemeinsamer Welle und glatten -Zwischenwänden zusammengebaut werden können, damit die An@--@. triebsmomente und Leistungsgewichte günstiger werden. 10. Drehkolbenmotore mit Freikolben. nach Aaspr_uch 1 bis 6 u. 9, dadurch gekennzeichnet, daß für Verbrennungsmotore die beiden Drehkolben mit je vier Flügel in einem Zylinder mit je zwei gegenüberliegenden Ein- und Auslaßkanälem, Einspritz düsen (6) und Glühdrähten (7) angeordnet sind, damit die beiden Drehkolben vollständigen Druckausgleich haben. 11. Drehkolbe$motore mit Freikolben nach Anspruch 1 lind 'l0 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung an jedem Flügel der Drehkolben aus drei winkelförmigen Dichtleisten (20) besteht, deren Enden in Nuten von. vier zylindrischen Dichtkörpern (21) liegen, die durch fiedern (22) gegen die Zylinderwände und die Naben gedrückt werden. Die beiden. Naben haben glatte Stirnflächen. und werden durch einen im Zylinderdeckel lie_genden"federbelastetenle nicht drehbaren Dichtring (23) mit gleichem Außendurchmesser wie die Naben gegeneinander gedrückt, sodaß bei axialem Druckausgleich die Stirnflächen nur durch die FedEEkraft belastet werden. 12. Drehkolbenmotore mit Freikolben nach Anspruch 't bis 6 , 9 und 10 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbrennungsmotoren mit schmalem Antriebskolben und Auflädung zwischen dem Ein- und Auslaßkanal (fin von der Welle angetriebener Walzendrehschieber (9) für die Spülung der restlichen Abgase angeordnet ist.