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Mehrzweck-Drehkolben-Kraft-und Arbeitsmaschine.
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Beschreibung : Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem
ein ; auf den Stirnseiten arbeitender Drehkolben durch eine zweifach ansteigende
und abfallende Kurve in drehende Bewegung versetzt wird.
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Gleichzeitig entfallen alle separaten Ansaug-und Austrittorgane, da
der Kolben durch seine drehende und stoßende Bewegung, mit Hilfe eines Kanalsystem,
diese Vorgänge übernimmt.
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Im Gegensatz zu anderen Drehkolben-Systemen, bei denen die Abdichtung
zwischen Rotor und Gehäuse bzw. die Abdichtung der Arbeitsräume, Schwierigkeiten
bereitet, ist bei dieser Erfindung die Abdichtung vollkommen unproblematisch.
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Da hierbei der Drehkolben auf den Stirnseiten arbeitet und zentrisch
im Gehäuse gelagert ist, kann die Abdichtung in gleicher Weise erfolgen wie bei
den Hubkolbenmaschinen, durch-, Kolbenringe. Sie ist sogar noch günstiger, weil
durch die seitliche Lagerung des Kolbens (Fig. 1/2) in den Gehäusedeckeln (Fig.
1/4+5) ein Verkanten desselben gegeh die Gehäusewand nicht möglich ist, wodurch
wiederum das Spiel zwischen Gehäuse (Fig. 1/1) und dem Kolben so gering wie möglich
gehalten werden kann.
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Die Umsetzung der, anfangs in achsialer Richtung wirkenden Kräfte,
erfolgt über eine zweifach ansteigende und abfallende Kurve. Diese ist ersichtlich
aus den Zeichnungen : Fig. 2/6und in der Abwicklung Fig. 3/6. Die Kurve ist eine,
um den Kolben gelegte schiefe Ebene, die zweimal ansteigt und zweimal abfällt. Um
ein Stoßen bei der Kolbenumlenkung an den Totpunkten zu vermeiden, entsprechen die
Übergänge der schiefen Ebenen Kreisbogenabschnitten, deren Radien gleich der Höhe
der Kurve sind. Das Verhältnis der Kurvenlänge (D xijï) zu der Kurvenhöhe (Hub)
entspricht 8 : 1.
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Der Kolben (Fig. 1/2) wird durch Gleitbolzen (Fig. 1/7a+7b), Kugel-oder
Rollenlager in der Kurve geführt.
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Durch den Kolben geht eine Welle (Fig. 1/3), die ebenfalls in den
Gehäusedeckeln (Fig. 1/4+5) gelagert ist, sie ist gegen achsiale Verschiebung gesichert.
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Die Kraftübertragung vom Kolben auf die Welle oder umgekehrt, erfolgt
über Ziehkeile (Fig. 1/8) oder Verzahnung, bei kleineren Maschinen und durch Kugel-oder
Wälzlager, bei größeren Maschinen. Durch die Kurvenführung beschreibt der Kolben
bei einer Wellenumdrehung zwei achsiale Verschiebungen.
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Die Arbeitsräume werden dadurch je Kolbenseite pro Umdrehung zweimal
verkleinert und zweimal vergrößert.
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Dieses System als Kraftmaschine angewendet, bedeutet, bei einer Wellenumdrehung
je Seite vier Arbeitsgänge oder pro Umdrehung zwei Ausdehnungsgãnge, im Gegensatz
zu den Hubkolbenmaschinen, die zwei Umdrehungen für vier Arbeitsgänge benötigen
oder pro
Beschreibung, Fortsetzung 1 zwei Umdrehungen nur einen
Ausdehnungsgang erfahren. außerdem ist bei meinem System, im Vergleich zum Hubkolbensystem,
das Verhältnis zwischen Hubhöhe und Kraftangriffsfläche wesentlich günstiger, da
nicht eine Kurbelwelle den Hub bestimmt sondern die Kurvenhöhe vom Umfang des Kolbens
abhängig ist. Somit entsteht ein extrem kurzhubiger Motor.
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Der Kraftverlauf in den drehenden Teilen (Kolben-Gleitbolzen-Welle)
ist durch die symmetrische Anordnung der Kurve, der Ablenk-und Mitnehmerelemente
vollkommen gleichseitig wirkend, sodaß eine geringstmögliche Lagerreibung entsteht.
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Gegenüber anderen Drehkolbensystemen bietet dieses, neben einer wesentlich
besseren Abdichtmöglichkeit, auch die einer hohen Verdichtung. Dadurch ist dieses
System auch als Schwerölmotor einzusetzen.
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Der bisher beschriebene Aufbau bezieht sich sowohl auf Kraftals auch
auf Arbeitsmaschinen.
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Die Kanalsteuerung ist bei Kraft-und Arbeitsmaschinen verschieden.
für Kraftmaschinen ist im Kolben auf beiden Stirnseiten je ein Kanal (Fig. 1/2a
und 2b), der auf dem Kolbenumfang mündet.
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Beide Kanäle sind um 180 versetzt angeordnet.
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In der Gehäusewand sind, um die Hubhöhe in achsialer Richtung und
um 90 in Drehrichtung versetzt, auf beiden Seiten je ein Ansaug-und Auslaßkanal.
Die Kanäle laufen parallel zu der Kurve.
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Die Gehäusekanäle. sind aus den Zeichnungen Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich,
sie tragen die Bezeichnung 1a und ib für Seite A und 1c und id für die Seite B.
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Auf der Zeichnung Fig. 4 ist die Arbeitsweise des Motors dargestellt.
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In der folgenden Beschreibung wird die A-Seiteobehandelt. Die B-Seite
arbeitet nach der gleichen Weise um 90 in Drehrichtung versetzt.
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Stellung 1 : saugen Der Kolben läuft auf den Tiefstpunkt,dreht sich
dabei um 90°. Der Kolbenkanal steht während dieser Drehung in Deckung mit dem Ansaugkanal
im Gehäuse. Das Gemisch kann einströmen.
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Stellung 2 : Verdichten Der'Kolbeñ läuft auf die Höchststellung, dreht
sich dabei um weitere 90. Der Kolbenkanal läuft dabei in den blinden Sektor, ist
also verschlossen.
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Stellung 3ß Ausdehnen Der Kolben läuft nach erfolgter Zündung in seine
Tiefststellung, dreht sich dabei um weitere 90°.
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Der Kolbenkanal ist noch im blinden Sektor.
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Stellung Ausstoßen
| Der Kolben läuft auf die Höchststellung, dreht |
| 0 |
| sich um weitere 900. Dabei deckt sich der Kolben- |
kanal mit dem Auslaßkanal im Gehäuse. Das verbrannte Gemisch kann ausströmen.
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Beschreibung, Fortsetzung 2 Bei der Ausführung der zweimal vier Arbeitsgänge
hat der Kolben und somit auch die Welle eine Umdrehung beschrieben, bei der zwei
Ausdehnungstakte stattgefunden haben. Es wird also erreicht, daß bei einer relativ
geringen Drehzahl eine sehr hohe Leistung abgegeben wird.
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Für Kompressoren bleiben die Ansaug-und Auslaßkanäle im Gehause wie
bei der Kraftmaschine. Der Kolben-erhält statt je einen Kanal zwei Kanäle auf jeder
Seite um 180° versetzt.
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Die Arbeitsfolge ist dann je Seite, zweimal Ansaugen und zweimal Ausstoßen
je Vellenumdrehung.
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Durch die günstige Raumausnutzung und die einfache Kraftübertragung
vom Drehkolben auf die Antriebswelle, ergigt sich eine material-und kostensparende
Bauweise, die trotz ihrer Neuheit auf gewisse Erfahrungen aus dem Hubkolbensystem
zurückgreifen kann. Dadurch werden wesentliche Entwicklungskosten und Kosten für
Werkzeugmaschinen gespart, die bei anderen Drehkolbenmaschinen unbedingt erforderlich
sind.
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Um für Motore mit sehr großen Leistungen, beispielsweise für Flugmotore,
die einzelnen Teile einer Maschine nicht gu groß bauen zu müssen, können mehrere
kleinere Aggregate um eine Hauptwelle angeordnet werden. Die Kraft der einzelnen
Motore wird dann mittels Zahnrädern auf die Hauptwelle übertragen. Gleichzeitig
kann-eine über-bzw. Untersetzung durch entsprechende Wahl der Zahnräder verwendet
werden. Diese Anordnung würde die Flugsicherheit erheblich verbessern, weil beim
Ausfall eines Aggregates in einer Motoreneinheit die anderen ungehindert ihre Arbeit
fortsetazen. Das heist, wenn ein Flugzeug vier Motoreneinheiten zu je neun Aggregaten
besitzt und es fällt während des Fluges ein Aggregat aus, so fliegt die Maschine
mit vier Motoreneinheiten weiter, bei denen nur eine Einheit um den neunten Teil
ihrer Leistung geschwächt ist. Das Flugzeug ist also nur unwesentlich in seiner
Flugleistung beeinträchtigt, während beim Ausfall eines Zylinders bei einem Kolbenmotor
der ganze Motor und somit ein viertel der gesamten Antriebskraft ausfällt.
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Die Hauptvorzüge dieses neuen Drehkolbensystems sind : 1. einfacher
Aufbau, daher billige und einfache Herstellung auf derzeit gebräuchlichen Fertigungsmaschinen.
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2. Durch die Kompaktheit der Konstruktion wenig Gewicht und gegeringen
Platzbedarf.
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3. Einfache Abdichtung der Arbeitsräume durch den stirnseitig arbeitenden
Drehkolben.
| 4. Trotz Drehkolbens eine hohe Verdichtung möglich, daher auch |
| Verwendung als Schwerolmotor gewährleistet. |
| 5. Durch die zentrale Lagerung des Kolbens und symmetrische |
| Kraftübertragung von dem Kolben auf die Welle entsteht eine |
| nur geringe Reibung zwischen den Hauptteilen. |