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"Drehkolbenmaschine" Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen
bei Arbeitskraftmaschinen der Drehbauart, die als Kraftmaschinen nach dem Innenwerbrennungsprinzip
tätig sein können oder durch verdichtete Fluiden wie Dampf oder Gas, tätig sein
können und auch in der Lage sind, als Motoren, Pumpen oder Verdichter zu arbeiten.
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Gemäss der Erfindung enthält eine Arbeitskraftmaschine der Drehbauart,
die z.B. als Innenverbrennungskraftmaschine arbeitet, wenigstents zwei Doppelflügelkolben,
die in einem kreisförmigen Zylinder angeordnet und in dem Zylinder um eine gemeinsame
Achae drehbar sind, und die zwischen ihren Flügeln Kammern haben. Die Kolben sind
durch einen Steuer-Gelenkmechanismus in solcher Weise mit einander verbunden, dass
ein Flügelkolben zusätzlich zu seiner gemeinsamen Drehbewegung mit dem anderen Kolben
eine weitere.
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Relativbewegung bezüglich des letzteren ausführt, durch welche das
Volumen der Kammern periodisch vergrössert und verringert wird. Die Verringerung
des Volumens einer Kammer kann zum Verdichten einer gasfUrmigen Treibstoffmischung
verwendet werden, während ihre auf die Zündung des verdichteten Treibstoffgemisches
folgende Ausdehnung eine Antriebskraft erzeugt, die beiden Flügelkolben eine Drehbewegung
erteilt. Durch die folgende Verringerung und Ausdehnung des Kammervolumens können
durch geeignet angeordnete Einlass- und Auslassöffnungen die Abgase ausgestossen
und einer frische Treibstoffüllung zur nachfolgenden Verdichtung angesaugt werden,
womit ein Arbeitszyklus vollendet ist. Der Steuer-Gelenkmechanismus enthSt einen
ersten, mit seinem inneren Ende an einem Flügelkolben koaxial zu seiner Drehachse
verbundenen, radialen Arm, einen zweiten, ähnlich mit dem anderen oder zweiten Flügelkolben
verbundenen und bezüglich des ersten radialen
Arms winkwlig versetzten
radinlen Arm und einen drehbar aur Drehung um einen zur gemeinsamen Drehachse der
beiden: Flügelkolben extentrisch angebauten Lagerzapfen. Er enthält weiter ein Winkelhebelteil,
das drehbar an einem zwischen eeinen beiden Schenkeln befindlichen Gelenkpunkt mit
dem äusseren Ende des ersten radialen Arms ver.
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bunden ist, bezüglich seines einen Schenkels mit dem exzentrisch drehbaren
Lagerzapfen drehbar verbunden ist und bezüglich seines anderen Schenkels mittels
eines Verbindungsstückes mit dem äusseren Ende des zweiten radialen Armes drehbar
verbunden ist. Bei dieser Anordnung veranlasst während der Drehung der Flügelkolben
die Relativbewegung zwischen dem äusseren Ende des ersten radialen Armes und des
exzentrisch drehbaren Lagerzapfens die YlUgel des zweiten, mit dem zweiten radialen
Arm verbundenen Kolbens sich periodisch an die gel des ersten, mit dem ersten radialen
Arm verbundenen Flügelkolbens anzunähern und wieder zurtick zu weichen, um die vorerwähnte
periodische Veränderung des Volumens der Kammern zwischen den Flügeln der Flügelkolben
zu schaffen.
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Die Anordnung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel des
zweiten Flügelkolbens sich zweimal während jeder Umdrehung an die Flügel des ersten
Flügelkolbens annähern und sich von ihnen entfernen.
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Der zweite radiale Arm ist mit Bezug auf den ersten radialen Arm hinsichtlich
der Drehrichtung des Flügelkolbenaggregates nach rückwärts winkelig versetzt. Beim
Arbeiten der Maschine ziehen die Flügel des zweiten Flügelkolbens die Flügel des
ersten Flügelkolbens nach.
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In einer Anordnung ist der exzentrisch drohbare Lagerzapfen mit dem
äusseren Ende eines dritten radialen Armes verbunden, dessen inneres Ende zur Drehbewegung
um eine exzentrisch Achse auf der gemeinsamen Drehachse der beiden Flügelkolben
angebaut ist. In einer anderen Ausrührung wird dieser exzentrisch drehbare Lageraapfen
von einen exzentrischen Teil getragen, das zur Drehbewegung innerhalb eines Lagers
zapfengelagert ißt und dessen Achse exzentrisch zu der gemeinsamen Drehachse der
beiden Flügelkolben ist.
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Der Steuer-Gelenkmechanismus ist gemäss einer praktischen Ausfuehrung
aussen an einem Ende des Zylinders angeordnet, wobei der erste radiale Arm an dem
überstehenden Ende einer Welle des ernten Flügelkolbens festgekeilt ist und wobei
der zweite radiale Arm mit dem überstehenden Ende einer Hohlwelle des zweiten Flügelkolbens,
durch welche die erate Welle durch tritt, festgekeilt ist.Das innere Ende des dritten
radialen Armes ist auf ein exzentrisches Lagerteil drehbar aufgesetzt, das an einem
Ende
des Zylinders befestigbar ist oder an ihm ausgebildet und beztiglich der gemeinsamen
Drehachse der Flügelkolben exzentrisch angeordnet ist. Der zweite radiale Arm ist
vorzugsweise kürzer als der erste radiale Arm. Der dritt.
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radiale Arm ist vorzugsweise mit einem Gegengewicht versehen, um
kinetisch das Gewicht des Steuer.Gelenkmechanismus-Aggregates auszugleichen.
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Damit die Erfindung verständlich wird und in die Praxis Ubertragen
werden kann, wird nun auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen.
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Fig. t ist eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Ansicht
die grundsätzlich eine nach dem Viertaktverfahren arbetiende Drehbewegungs- Innenverbrennungskraftmaschine
darstellt, die gemäss der Erfindung konstruiert wurde.
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Fig. 2 ist oine Stirnansicht der Maschine aus Fig. 1 und zeigt die
relativen Stellungen der beiden Flügel-| kolben, wenn eine verdichtete Flüllung
eines Treibstoff-Luft-Gemisches gezilndet wurde, um einen Kraftimpuls in einer Kammer
einzuleiten.
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Fig. 3 ist eine Stirnansioht, die die Stellungen der verschiedenen
Teile des Steuer-Gelenkmechanismus entsprechend den in Fig. 2 gezeigten Stellungen
der Fügelkolben zeigt.
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Yig. 4 ist ino der Fig. 2 ähnliche Ansicht, sie seigt aber den Ausstoss
der Abgase am Ende des Kraftimpulses,
Fig. 5 ist eine der Fig. 3
ähnliche Ansicht, sie zeigt aber die Stellung des Steuer.Gelenkmeohanismua entsprechend
den Stellungen der in Pig. 4 gezeigten Flügelkolben.
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Die Fig. 6 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, sie zeigt aber die
Kammer nach dem Ausstoss der Abgase, wobei sie in eine Stellung gebracht ist, in
der sie mit einer frischen Füllung von Treibstoff-Luft-Gemisch versehen wird.
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Die Fig. 7 ist eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, sie zeigt aber die
Stellung des Steuer-Gelenkmechanismus entsprechend den in der Fig. 6 gezeigten Stellungen
der Flügelkolben.
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Dig Fig. 8 ist eine andere, der Fig. 2 ähnliche Ansicht, sie zeigt
aber den Zustand in dem die frische Füllung des Treibstoff-Luft-Gemisches verdichtet
ist Die Fig. 9 ist eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, sie zeigt aber die Stellung
des Steuer-Gelenkmechanismus entsprechend den in Fig. 8 gezeigten Stellungen der
Flügelkolben.
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Die Fig. 10 ist eine Abänderung der Erfindung darstellende Aufsicht,
in welcher der exzentrische Lageransatz zum Verändern der Zündpunkteinstellung und
des Verdichtungsverhältnisses der Maschine verstellbar angeordnet ist.
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Die Fig.11 ist eine Schnitt-Seitenansicht entlang der Linie XI-XI
der Fig. 10 und zeigt den dritte, drehbar auf dem exzentrischen Lageransatz aufgesetzten
radialen Arm, und Fig. 12 ist eine Stirnansicht des Maschinengehäuses, das eine
andere Methode zum Betätigen des Steuergelenkmechanismus zeigt.
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Bezugnehmend auf Fig. 1 der Zeichnung bezeichnet die Be zugsnummer
10 den Zylinder, in dem die beiden Flügelkolben 11 und 12 drehbar so eingesetzt
sind, dass sie sich an den inneren Oberflchen der Stira- und Umfangsnände des Zylinders
dichtend anliegend drehen. Jeder der Flügelkolben ist aus einor Verstärkung in der
Mitte hergestellt, von der sich radial zwei Flügel erstrecken. In jedem Falle eratrecken
sich die Flügel in einer Richtung von dem Verstärkungsteil und wenn sie zusammengefügt
sind, greifen die Flügelansätze des einen Kolbens in den Zwischenraum zwischen den
Flügeln des anderen Kolbens. Die Flügelansätze 11a und 13a des zweiten Kolbens 11
ragen, wie in Fig. 1 gezeigt, in den Zwischenraum zwischen den Flügeln 12a und 14a
und Kolbens 12 vor, während die Flügelansätze 12a und 14a rückwärts in den Zwischenraum
zwischen don Flügeln 11a und 13a rngen. Der Kolben 11 ist mit einer Welle 15 verkeilt,
die sich durch eine Lagerzapfenbohrung des Kolbens 12 erstreckt, der wiederum mit
einer
in einem Lager der benachbArten Stirnwand 17 des Zylinders zapfenlagerten Stumznel-llchlwelle
versehen ist, Die Welle 16 ist gleichermassen in einem in der ente gegengesetzten
Stirnseite des Zylinders befindlichen Lager sapfengelagert.
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Der erste radiale Arm 18 ist mit der Welle 15 verkeilt und der zweite
radiale Arm 19 ist mit der Stummel-Hohlwelle 16 vorkeilt. Der dritte radiale Arm
21 ist drehbar auf den auf der Zylinderstirnwand 17 ausgebildeten Lageransatz 20
aufgesetzt. Das Winkelhebelteil 23, das die Form einer dreieckigen £latte hat, ist
mit dem äussern Ende des ersten radialen Arms 18 durch seinen Abstands Drehbolzen
22 drehbar verbunden. Das Ende des einen Schenkels dieses Winkelhebelteils 23 mit
dem Drehbolzen 24 ist durch ihn mit dem äusseren Ende des dritten radialen Arms
21 verbunden, wahrend das Ende des anderen Schenkels des Winkelhebelteils 29 mit
dem Drehbolzen 25 duroh diesen und durch das Verbindungsteil 26 mit dem äusseren
Ende des zweiten radialen Arms 19 verbunden ist.
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Von dem Lageransatz des dritten radialen Arms 21 erstreckt sich diametral
entgegengesetzt zu dem oben beschriebenen Steuer-Gelenkmechanismus ein Gegengewicht
27.
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Es wird nun auf die verbleibenden Figuren 2 - 9 Bezug genommen, die
die Tätigkeit der Maschine der Fig. 1 dar stellen.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen die Stellungen der verschiedenen bewegten
Teile, wenn eine Treibstoff-Luft-Gemisch-Füllung zwischen den Flügeln 12a und lla
verdichtet wurde und gerade durch die Zündkerze 28 gezündet werden soll. Nach dem
Stattfinden der Zündung wirkt gemäss den sich ausdehnenden Gasen Druck auf die beiden
gegenüberliegenden Flächen der Flügel 11a und 12a, wie es durch die Pfeile in Fig.
2 gezeigt ist. Infolge der Stellungen der verschiedenen miteinander verbundenen
Teile des Steuer-Gelenkmechanismus , wie er in Fie. 2 gezeigt ist, ist der Flügel
12a gegen jede Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn gesperrt. Der Flügel Ila kann
sich jedoch r,rei im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil A gezeigt, drehen, was er
tut.
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Dabei nimmt er sowohl den ersten radialen Arm 18 als auoh den dritten
radialen Arm 21 mit Gemäss dem exzentrischen Anbau des Arms 21 wird während dieser
Bewegung der Bolzen 24 an seinem äusseren Ende vcranlasat, sich beztiglich des Bolzens
22 auswärts zu bewegen, wobei diese Bewegung mittels des Winkelhebelteils 23 und
des Verbindungsteils 26 den Flügel 12a veranlasst, bei fortschreitender Drehbewegung
von dem Flügel 11a zurückzuweichen.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen dio Stellungen der beweglichen Teile, nachdem
sich die Kammer zwischen den Flügeln 12a und 11a um einen Winkelbetrag gedreht hat,
um sie zur Fluchtung
mit einer Auslassöffnung 30 zu bringen und
dadurch den Ausstoss der Abgase zu erlauben. In den gezeigten Stellungen hat der
Steuer-Gelenkmechanismus begonnen, den Flügel 12a an den Flügel 11a anzunähern,
wobei die Relativbewegung einen kräftigen Ausstoss dor Abgase verursacht.
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Die Figuren 6 und 7 zoigen die Stellungen der beweglichen Teile nach
einer weiteren Drehung, bei welcher der Kammer raum zwischen den Flügeln 12a und
11a mit einer Einlass-Öffnung 31 fluchtet und sich ausgedehnt hat, um das Treibstoff-Luft-Gemisch
zu veranlassen in diese Kammer einzuströmen und sie zu füllen.
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Die Figuren 8 und 9 zeigen die Stellungen der beweglichen Teile nach
einer weiteren Drehung der Welle 15, bei der der Flügel 12a wiodor an den Flügel
lla 80 angenähert wurde, dass das eingeschlossene Treibstoff-Luft-Gemisch verdichtet
wird. Eine weitere Drehbewegung nach dieser Stellung um einen kleinen Miinkel bringt
die beweglichen Teile in die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Stellungen zurück, mit
ein Viertakt-Arbeitszyklus der betreffenden Kammer vollendet ist. Gleichzeitig wirken
natürlich die drei verbleibenden Kammern zwischen den Flügeln der beiden Kolben
als Verbrennungskammern, sodass während einer Umdrehung der Welle 15 vier Kraftimpulse
auf die ausgeübt werden.
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Es wird nun auf die Figuren 10 und 11 Bezug genommen, die Mittel zum
Verändern sowohl der Zündpunkteinstellung als auoh des Verdichtungverhältnisses
der Maschine zeigen. Um dies zu erreichen, ist der exzentrische Lager ansatz 20a,
entsprechend dem exzentrischen Lageransatz 20, so angeordnet, dass er bogenförmig
zum Verändern des Zündpunktes und/oder geradlinig zum Verändern des Verdichtungsverhältnisses
verstellt werden kann.
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Die bogenförmige Bewegung erfolgt um eine Achse A, die exzentrisch
zu der gemeinsamen Achse der ellen 15 und 16 und exzentrisch zu der Achse des exzentrischen
Lageransatzes 20a ist, der an der Aussenseite einer Befestigungsscheibe 33 ausgebildet
ist. Diese ist an ihrer Innenseite mit einem konzentrisch zur Achse A ausgebildeten
Zentrieransats 34 versehen, der drehbar in einer Lngeröffnung eingesetzt ist. Diese
ist in einer rechteckigen Grund platte 35 vorgosohen und die Grundplatte ist wiederum
in gegenüberliegenden Führungsteilen 36 geradlinig verschiebbar eingebaut, welche
an der Stirnwand 17 des Maschinenzylinders befestigt sind.
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Die Befestigungsplatte 33 ist mit einem so angeordneten, verzahnten
Seglnent 37 versehen, dass es mit einer Einstellschraube 38, die in an der Grundplatte
35 befestigten Lagern 39 drehbar eingefügt ist, in Eingriff steht. Ein Drehen der
Einstellschraube 38 veranlasst demgemäss den
exzentrischen Lageransatz
20a, sich auf einem bogenförmigen Weg um die Achse A zu bewegen. In der Befestigungs-Scheibe
33 ist eine lichte Weite 40 vorgesehen, um diese Bewegung zu erlauben. Die Befestigungsscheibe
33 ist mit bogenförmigen Schlitzen 41 so versehen, dass sie durch Kopfschrauben
42 an der Grundplatte 35 nach Einstellung befestigt werden kann Zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses ist die, die Befestigungsscheibe 33 mit der exzentrischen
Lagernabe 20a tragende Grundplatte 35 so angeordnet, dass sie mittels der Einstellschraube
43, die mit einem an der Stirnwand lr befestigten Futterteil zusammenwirkt, gerad
linig bewegt werden kann und wobei die Schraube mit ihrem inneren Ende drehbar mit
einer an der Grundplatte 35 befestigten Gabelung 45 im Eingriff steht.
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Es wird nun auf die ri. 12 Bezug genommen, die eine andere Methode
der Betätigung des Steuer-Gelenkmechanismus zeigt. In diesem Fall wird der exzentrisch
angefUgte Lagerbolzen 46 von einem ringförmigen, exzentrischen Teil 47 getragen,
das zur Drehting innerhalb eines an der Stirn wand 17 befestigten Lagers 48 angefUgt
ist und dessen Achse bezüglich der gemeinsamen Achse der Wollen. 15 und 16 exzentrisch
angeordnet ist.
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Der Lagerbolzen 46 ist mit dem Schenkel des Winkelhebelteil
verbunden,
dor in den Figuren 1, 3, 5, 7 und 9 mit dem dritten radialen Arm 21 durch den Lagerbolzen
24 verbunden ist. Die Wirkung des Bolzens 46 während der Drehung des ringförmigen
Teils 47 ist im wesentlichen die Gleiche wie die Wirkung des Bolzens 24 bei Betätigung
des Steuert Gelenkmechanismus.
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Anstelle der üblichen Bauart mit unterbrochen wirkenden Zündkerzen
kann eine stetig glühende Kerze oder ein.
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Glühkerze verwendet werden.
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Duroh geeignete Veränderung der Stellungen der Zündmittel und der
Einlass- und AuslassUffnungen kann die Maschine dazu eingerichtet werden, im Zweitaktprozess
zu arbeiten.
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Durch geeignete Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses kann die Maschine
mit Verdichtungszündung arbeiten. Sie kann auch so eingerichtet sein, dass sie als
Verdichter oder Pumpe oder als Motor verwendet werden kann, wobei in diesen Fällen
ein gasförmiges Fluid als Antriebmittel Verwendet wird.
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Zum Zuführen des Treibstoffes in die Verbrennungskammer kann in der
erforderlichen zeitlichen Beziehung das Treibstoff-Einspritzungs-Prinzip verwendet
werden.
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Patentansprüche :