DE215838C

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Publication number: DE215838C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ja 215838 — KLASSE 46 a. GRUPPE

ROBERT MOND in LONDON.

Explosionskraftmaschine. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Januar 1907 ab.

Die Erfindung hat eine Kraftmaschine zum Gegenstand, bei welcher der Kolben sich dreht und in dem sich drehenden Zylinder eine schwingende Bewegung ausführt. Die Drehachse des Kolbens ist daher unter einem Winkel zu der Drehachse des Zylinders versetzt. Von dieser bekannten Maschine unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß behufs Ausbildung derselben als Explosionskraftmaschine das Ventilgehäuse zur Einführung der Luft und des Brennstoffs sowie zur Abführung der Auspuffgase eingerichtet und mit dem Zylinder fest verbunden ist, so daß es sich mit . letzterem dreht. Es sind zwar Explosionskraftmaschinen bekannt, bei welchen das Ventilgehäuse an demselben Rahmen sitzt, der die Zylinder mit hin und her gehenden Kolben . trägt. Der Gegenstand der Erfindung ist eine Explosionskraftmaschine, bei welcher das an dem Zylinder angebrachte Ventilgehäuse mit letzterem umläuft und der Kolben in dem Zylinder eine schwingende Bewegung ausführt.

Die Einrichtung ist hierbei derart getroffen, daß die Maschine im Zweitakt oder Viertakt arbeitet, je nachdem die durch die hohle Hauptwelle hindurch in das Ventilgehäuse sich erstreckende Steuerwelle stillsteht, oder mit einer halb so großen Umdrehungszahl wie die Hauptwelle sich dreht. Infolge der eigenartigen An-Ordnung des Kolbens, des Zylinders und des Ventilgehäuses in bezug aufeinander sind be-. sondere Kühl- und Schmiervorrichtungen vorgesehen.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, und zwar ist Fig. ι ein lotrechter Schnitt, Fig. 2 eine nach 2-2 in Fig. 5 teilweise geschnittene Einzelansicht des Zylinders, Fig. 3 ein Querschnitt nach 3-3 in Fig. T, Fig. 4 eine Einzeldarstellung der Ein- Und Auslaßkanäle, Fig. 5 ein.Längsschnitt durch den Zylinder nach 5-5 in Fig. 2. Die allgemeine Bauart der Maschine kennzeichnet sich dadurch, daß die Hauptwelle 1 mit dem Ventilgehäuse 2 fest verbunden ist. Letzteres bildet zweckmäßig mit dem Zylinder 3 ein Stück und dreht sich mit dem Zylinder zusammen. Das Lager τ^α der Welle 1 und die beiden Lager 6 und 7 der zweiten Welle 4, die unter einem Winkel zur Welle 1 angeordnet ist, sind an dem festen Maschinengehäuse 11 befestigt. Der Kolben 5 ist auf den Zapfen 4^a, 4^a der Welle 4 und außerdem mittels entsprechender Zapfen in Lagern 3^Λ (Fig. 2), die an den Enden des Zylinders 3 angeordnet sind, drehbar. Der Kolben 5 bildet, indem die beiden Gelenkachsen desselben senkrecht zueinander stehen, das Mittelglied des Universalgelenks, durch welches die Welle 4 mit dem Zylinder 3 bzw. mit der Welle 1 verbunden ist. Er vollführt daher eine kombinierte Bewegung, welche sich aus der Drehung zusammen mit dem Zylinder 3 und der schwingenden Bewegung innerhalb des Zylinders 3 zusammensetzt. Die schwingende Bewegung ist die eigentliche Arbeitsbewegung, während die andere Bewegung zur Übertragung der Kraft dient. Eine zylindrische Fläche des Kolbens 5 liegt stets an einem Ansatz 8 des Zylinders an, so daß letzterer in zwei voneinander getrennte Arbeitskammern 9 und 10 geteilt ist, die beim Hin- und Herschwingen des Kolbens abwechselnd ihr Volumen vergrößern und verringern.

Die Berührungsstelle zwischen dem Kolben und der Zwischenwand 8 ist entsprechend abgedichtet, so daß kein Übertritt der Gase an der-. selben erfolgen kann. An dem Boden des Gehäuses ii ist ein feststehender Verteilungskörper 12 angeordnet, der eine Anzahl von kon-. zentrischen ringförmigen Kanälen 13,14,15 und 16 besitzt, welche einerseits die Kanäle 17 und τη^α bzw. 18 und i8^a, 19 und 19" und 20 und 20^a des Ventilgehäuses 2 steuern und andererseits mit der Auspuffleitung, der Atmosphäre, dem Brennstoffbehälter und dem Kühlwasserbehälter in Verbindung stehen.
' Innerhalb des Ventilgehäuses 2 sind vier Ventile 21, 22, 23, 24 angeordnet, welche als Tellerventile ausgebildet sind und durch Daumen 37, 38 gesteuert werden. Die Kammern der Ventile 21 und 24 können mit der Kammer 9 und die Kammern der Ventile 22 und 23 mit der Kammer 10 verbunden werden. Die Auspuffkanäle 17 bzw. 17" des Ventilgehäuses führen zu den Räumen 36, 36 unterhalb der Auspuff ventile 21 bzw. 23, und die Luftkanäle . 18 bzw. i8^a führen zu den Räumen 33, 33 unterhalb der Gemischeinlaßventile 22 bezw. 24. Die Brennstoffkanäle 19 bzw. 19" stehen mit den ringförmigen Räumen 32,32 in Verbindung. ' ■ . .
Die Ventile werden von einer Daumenwelle 25 gesteuert, welche durch die hohle Welle 1 hindurch in das Ventilgehäuse reicht und Daumen 37, 38 trägt, welche die Ventile der Wirkung der Federn 42 entgegen heben. Die Daumen !tonnen die Ventile entweder unmittelbar oder, wie dargestellt, unter Vermittlung von Hebeln 39, 40 bewegen. Der Antrieb der Daumenwelle erfolgt von der Hauptwelle aus mit der halben Geschwindigkeit der letzteren unter Vermittlung des Zahnradgetriebes 26, 27, 28 und 29, dessen Räder 27 und 28 auf der Vorgelegewelle 30 aufgekeilt sind. ■

Der Kolben 5 ist im Zylinder 3 um die Zylinderachse schwingbar angeordnet und vollführt bei jeder Umdrehung des Zylinders 3, d.i. bei jeder Umdrehung der Welle. 1, eine volle Hin- und Herschwingung. In Fig. ι ist eine Grenzlage des Kolbens 5 dargestellt, bei welcher das Volumen der Kammer 10 am kleinsten und das Volumen der Kammer 9 am größten ist. In der zweiten Grenzlage des Kolbens 5, welche nach einer halben Umdrehung der Welle 4 erreicht wird, ist umgekehrt das Volumen der Kammer 10 am größten und das Volumen .der Kammer 9 am kleinsten. Die Kammer 10 steht durch entsprechende Kanäle mit den Räumen über den Ventilen 22 und 23 in Verbindung, von denen das Ventil 22 das Einlaßventil ist, während das Ventil 23 das Auspuffventil ist. Das Einlaßventil 22 ist mit einem Kolbenventil 34 verbunden, welches die Brennstoffzufuhr regelt., Der Raum 33 unterhalb des Ventils 22 steht durch einen Kanal 18 mit dem ringförmigen Kanal 14 und durch letzteren mit der freien Luft in Verbindung'. Der durch Kolbenventil 34 geschlossene Ringraum 32 ist durch Kanal 19 mit dem ringförmigen Kanal 15 und durch letzteren mit dem Brennstoffbehälter verbunden. Der Raum 36 unterhalb des Ventils 23 steht mit der Auspuffleitung durch Kanal 17° und Ringkanal 13 in Verbindung. Wenn die Maschine im Viertakt arbeitet, ' so dreht sich die Daumenwelle 25 mit der halben Geschwindigkeit der Hauptwelle 1, die Ventile 22 und 23 der Kammer 10 werden somit nacheinander durch die Daumen der Welle 25 gesteuert, und zwar nur einmal während je zweier Umdrehungen der Welle i, weil ja nur die relative Geschwindigkeit der beiden Wellen in Betracht kommt. Die Anordnung der Daumen ist derart getroffen, daß, wenn der Kolben 5 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung nach rechts zu schwingen beginnt und das Volumen der Kammer 10 gerade sich zu vergrößern beginnt, das Ventil 22 gehoben wird. Das Ventil 23 ist bei dieser Stellung des Kolbens geschlossen. Beim Heben des Ventils 22 tritt Luft durch Kanäle 14.und 18 in die Kammer ein. Nachdem das Ventil 22 einen kleinen Teil seines Hubes zurückgelegt hat, hebt es das Brennstoffventil 34, welches bisher die ringförmige Kammer 32 geschlossen erhalten hat, so daß Gas aus einem Behälter durch Kanäle 15 und 19 und die Kammer 32 in den Raum 33 unterhalb des Ventils 22 tritt und sich mit der Luft mischt. Während des übrigen Teiles der Einlaßperiode tritt somit eine Mischung von Luft und Gas in die Kammer 10 ein, bis letztere ihr maximales Volumen erreicht hat, was nach ungefähr einer halben Umdrehung der Welle 1 stattfindet. Nun schließen sich die Ventile 22 und 34. Während der nächstfolgenden (zweiten) halben Umdrehung der Welle 1 sind alle Ventile der Kammer 10 geschlossen, und die brennbare Mischung wird durch den zurückschwingenden Kolben 5 zusammengedrückt und sodann, wenn das Volumen der Kammer 10 annähernd am kleinsten ist, in irgendeiner bekannten Weise gezündet. Bei einer weiteren (d. i. der dritten) halben Umdrehung der Welle 1 findet nun. der Arbeitshub des Kolbens 5 statt, und kurz vor Ende desselben wird das Auspuffventil 23 geöffnet, so daß die verbrannten Gase während der folgenden (vierten) halben Umdrehung der Welle ι durch das Ventil 23, den Raum 36 und die Kanäle 17 und 13 ins Freie entweichen. Das Ventil 22 ist während der zweiten, dritten ■ und vierten halben Umdrehung der Welle 1 geschlossen.

Derselbe Vorgang findet in der zweiten Kammer 9 statt, so¹ daß zwei Arbeitshübe bei je zwei Umdrehungen der Welle 1 erfolgen.

Das zum Kühlen des Ventilgehäuses und des

Zylinders dienende Wasser tritt durch Kanal 16 ein und nimmt folgenden Weg:

Durch die Kanäle 20 und 2Ο^Λ (Fig. 1 und 4) Strömt das Wasser in das Gehäuse ein und gelangt durch die Kanäle 43 und 43^ in die Kanäle 44 und 44^a. Am Ende jedes der Kanäle 44 und 44^a verzweigt sich der Wasserstrom und fließt durch Kanäle 45, 46, 47, 48 und 45 ^a, φ^α, 47^α, 48^Λ (Fig. 3) um die einen Hälften der Ventildeckel herum zu den Kanälen 49 und 49Λ Letztere stehen mit Kanälen 50 und 5o^a in Verbindung/welche um einen großen Teil des Zylindermantels sich erstrecken und in Kanäle 51, 5I¹¹ übergehen, welche praktisch genommen über die ganzen Zylinderdeckel 100 reichen (Fig. 2 und 5). Aus den letztgenannten Kanälen strömt das Wasser durch den im Innern der Wand 8 angeordneten Kanal 52, in welchem sich die beiden Ströme vereinigen. Von da nimmt das Wasser seinen Weg durch Kanal 53 und Kanäle 54, 54 und kühlt hierbei den übrigen Teil der Zylinderwandung und das Ventilgehäuse. Aus dem Kanal 54 fließt es dann durch Kanäle 57, 56; 59, 58 und $7^a, 56^s; 59«, 58", bestreicht, hierbei die zweiten Hälften der Ventildeckel und entweicht schließlich durch Kanäle 55- 5S^a ^un(i den mantelförmigeiiTeil des äußeren Gehäuses 11, aus dem es durch Rohr 60 austritt.

' Um den Kolben in wirksamer Weise zu kühlen, ist zwischen den ringförmigen Flansch 63 des festen Gehäusedeckels 62 und der oberen Zylinderwand ein Dichtungsring 61 eingesetzt. In den Raum zwischen dem Deckel 62 und dem Kolben 5 wird Öl (oder öl und Wasser) mittels der Röhre 64 eingeführt, so daß die Teile gekühlt und gleichzeitig geschmiert werden. Das Öl bzw. das Gemenge von Öl und Wasser tritt durch die· Röhre 66 aus.

Zwecks Schmierung der Steuervorrichtung wird Öl unter Druck durch Leitung 67 in die Stopfbüchse 68 eingeführt und fließt durch eine Bohrung der Steuerwelle in die Kammer 69.· Der Ölüberschuß entweicht durch einen engen Kanal im Ventilgehäuse in das Gehäuse 11. Die Berührungsfläche zwischen dem Kolben 5 und der Wand 8 ist mit einer besonderen Ölzuführung ausgestattet, und zwar fließt das Öl durch Leitung 70 in eine Stopfbüchse 71 und gelangt sodann durch eine Bohrung 72 der Hauptwelle und durch Kanäle 73, 74 (Fig. 4) zu einer die Kanäle 54, 52 durchsetzenden Röhre, welche bis zur Schmierstelle geführt ist.

Zur genauen Einstellung der Teile, insbesondere des Ventilgehäuses in bezug auf das Verteilungsgehäuse, sind stellbare Bunde 75, 76, 77, 78, 79 und 80 angeordnet.

Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist die Welle 4 wagerecht angeordnet und dient zur Kraftabgabe. Da diese Welle infolge ihrer Anordnung unter einem Winkel zur Welle 1 sich nicht mit gleichmäßiger Geschwindigkeit dreht, während die getriebene Welle für gewöhnlich eine gleichförmige Geschwindigkeit erhalten soll, so ist auf der Welle 4 eine nachgiebige Kupplung 31 anzuordnen.

In vielen Fällen empfiehlt es sich-, die Bauart der Maschine derart abzuändern, daß die Welle 30 wagerecht liegt, dagegen die Welle 4 geneigt ist. Man kann dann die Welle 30 zur Kraftabgäbe benutzen.

Wenn die Maschine im Zweitakt arbeiten soll, wird die Steuerwelle festgestellt, so daß sie die Ventile einmal während jeder Umdrehung steuert, anstatt daß je zwei Umdrehungen einer Ventilbewegung entsprechen. Das Gas und die Luft sollen unter einem hinreichend großen Druck eingeführt werden, damit vor dem Einlaß des brennbaren Gemenges die Kammern 9 und 10 durch die eintretende Luftmenge vollständig von den zurückgebliebenen Gasen gereinigt werden. Da bei dieser Arbeitsweise die Vorgelege welle entfällt, kann die Welle 1 oder auch die Welle 4 zur Abgabe der Energie benutzt werden. Es ist selbstverständlich, daß die Maschine anstatt mit Gas mit einem flüssigen Brennstoff betrieben werden kann. Es ist dann an Stelle der besonderen Einlasse für Luft und Gas ein einziger Kanal für die karburierte Luft erforderlich.

Claims

Patent-Ansprüche: .

1. Explosionskraftmaschine, gekennzeichnet durch die Anbringung eines mit Einlassen für Luft und Gas oder karburierte Luft und mit Auslässen für die Verbrennungsgase versehenen Ventil gehäuses (2) an einem sich drehenden Zylinder (3), dessen Kolben (5) an einer Kolbenstange (4) sitzt, . die unter einem Winkel zu der am Zylinder (3) sitzenden Welle (1) angeordnet ist, so daß der Kolben in dem Zylinder eine schwingende Bewegung ausführt.

2. Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ventilgehäuse angeordneten Ventile durch eine Steuerwelle gesteuert werden, welche durch die mit dem Ventilgehäuse und dem Zylinder fest verbundene Welle der Maschine hindurchgeführt ist.

3. Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle unter . Vermittlung einer feststehenden Vorgelegewelle von der sie aufnehmenden, mit dem Zylinder verbundenen Welle aus angetrieben wird, während die mit dem Kolben verbundene Welle zur Kraftabgabe dient.

4. Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung und Ableitung des Kühlmittels zu bzw. von dem Ventilgehäuse und Zylinder

durch das Verteilungsgehäuse derart erfolgt, daß das Kühlmittel, zuerst in der einen Richtung strömend, einen Teil des Verteilungsgehäuses, des Ventilgehäuses und des Zylinders kühlt und sodann auf dem Rückweg den übrigen Teil bestreicht und durch das Verteilungsgehäuse wieder austritt.

5. Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Kolben eine geschlossene Kämmer zur Aufnahme eines Schmiermittels bzw. eines Gemenges von Schmiermittel und Kühlmittel (vorzugsweise einer Emulsion von Öl in Wasser) angeordnet ist zum Zweck der Schmierung und Kühlung des Kolbens. '

6. Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Zuführung von Schmiermittel zu den Steuerorganen und zur Berührungsstelle des Kolbens mit der Zwischenwand Kanäle in der mit dem Zylinder fest verbundenen Welle und in dem Ventilgehäuse angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.