DE265226C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Explosionskraftmaschine mit kreisendem Kolbenträger, der in einem besonderen Einsatzstück des Zylinders umläuft. Dieses Einsatzstück weist eine exzenfrische Expansionskammer auf, die einerseits mit der- Explosionskammer und anderseits mit der Außenseite des Einsatzstückes verbunden ist, so daß ein Teil der Gase aus der Expansionskammer auf die Endkappen des

ίο kreisenden Kolbenträgers wirken und diesen gegen seitliche Drücke entlasten können. Bei Maschinen dieser Art setzen sich die aus der Explosion der Ladung hervorgehenden arbeitenden Kräfte aus dem Stoß und. dann aus der Expansion der Gase zusammen. Diese Kräfte sind bei Explosionskraftmaschinen naturgemäß veränderlich, da der Gasreichtum des Gemisches wechselt. Bei derartigen Maschinen treten fortgesetzt Veränderungen in den sich aus dem Stoß und der Ausdehnung der Gase ergebenden Kräften auf, und obgleich diese Veränderungen nicht derart sind, daß dadurch der Gang der Maschine merklich beeinflußt wird, so genügen sie doch, um die Leistungsfähigkeit der Maschine zu beeinträchtigen und die Dauerhaftigkeit der Maschine zu verringern.

Der Zweck der Erfindung ist, die Veränderungen der in seitlicher Richtung wirkenden, aus Stoß und Ausdehnung der Gase entstehenden Kräfte in ihrer Wirkung auf den kreisenden Kolbenträger unschädlich zu machen. Die Leistung und die Dauerhaftigkeit einer Explosionskraftmaschine mit kreisenden Kolben hängt von den Kräften ab, welche in seitlicher Richtung auf die sich bewegenden Teile der Maschine einwirken, also nicht zur Drehung der Kolben beitragen, sondern ein Stoßen der Lagerzapfen der beweglichen Teile in ihren Lagern verursachen. Je mehr diese veränderlichen Kräfte unschädlich gemacht werden, um so besser wird die Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Maschine werden.

Nach der Erfindung wird ein Teil dieser in seitlicher Richtung wirkenden Kräfte dazu benutzt, die nicht für die Drehung der Kolben nützlichen Kräfte, welche auf den Kolbenträger wirken, auszugleichen oder aufzuheben.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zum Ausgleich der Wirkungen der seitlichen Kräfte bei dem auf der Hauptwelle angeordneten Kompressor.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gegeben.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Querschnitt durch die Mitte der Explosionskraftmaschine.

Fig. 2 ist ein senkrechter Längsschnitt durch die Maschine.

Fig. 3 ist ein senkrechter Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2.

Fig. 4 ist eine schaubildliche Darstellung des Einsatzstückes und eines der Endkappen des Kolbenträgers.

Fig. 5 ist eine schaubildliche Darstellung eines der Ringe, die dazu dienen, die radialen Kolben anzutreiben.

Fig. 6 ist eine ähnliche Darstellung des anderen Ringes, von der anderen Seite aus gesehen. ■ . .

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Fig. 7 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Mittellinie des in Fig. 2 gezeigten Kompressors.

Fig. 8 gibt eine schaubildliche Darstellung des Ringes, mit dem die vier radialen Kolben des Kompressors verbunden sind.

Fig. 9 ist eine Teilansicht des Einsatzstückes für den Kompressor.

Fig. 10 ist ein Querschnitt der Fig. 9.
Der Zylinder 9 ist mit dem Gestell 1 aus einem Stück hergestellt. Der Zylinder 9 ist an beiden Enden durch Scheiben 16 abgeschlossen, in denen die Lager 17 für die Hauptwelle 18 vorgesehen sind. Im Zylinder 9 befindet sich ein Einsatzstück 2, dessen zylindrische Kammer 19 zur Außenfläche exzentrisch liegt. Der kreisende Kolbenträger 3 ist bei 20 in Berührung mit der Wand der Kammer 19.

Die radialen Kolben 4 sind, wenn sich der Träger 3 dreht, fortgesetzt in gleitender Berührung mit der Wand der Kammer 19.

Das Einsatzstück 2 hat außen einen gegen die Wand des Zylinders 9 anliegenden, ringförmig abgesetzten Flansch 21.

Das Einsatzstück 2 hat ferner auf der Außenseite eine Anzahl von Aussparungen 23, die vom Flansch 21 bis zu den Enden des Einsatzstückes 2 reichen und durch Längsrippen 24 voneinander getrennt sind (Fig. 3).

Kappen 22 passen genau auf diese Rippen 24 und liegen mit ihren Enden gegen den Flansch 21 des Einsatzstückes 2 an.

Die Aussparungen 23 sind mit der Kammer 19 .35 durch öffnungen 25 verbunden, so daß ein Teil der expandierenden Gase in die Aussparungen 23 dringen und einen Druck auf die Endkappen 22 ausüben kann.

Das Einsatzstück 2 hat einen Einlaß 26, welcher die Explosionskammer 12 mit der Kammer 19 verbindet (Fig. 1). Die Wand des Einlasses 26 ist bei 27 so gebogen, daß die Explosionsgase in der Kammer 12 zur Expansionskammer 19 und von dort zwischen die Endkappen 22 des umlaufenden Trägers 3 und das Einsatzstück 2 geleitet werden. Das Einsatzstück 2 hat einen Auslaß 28, der mit dem Auslaßkanal 14" in Verbindung steht, und, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, vorzugsweise aus mehreren Schlitzen besteht, die durch das Einsatzstück gehen.

Der Kolbenträger 3 sitzt fest auf der Hauptwelle 18. An der Stelle 20, wo der Träger 3 die Wand der zylindrischen Bohrung berührt, sind mehrere abgestufte Nuten 29 angeordnet, die den Durchgang der Gase von der einen Seite der Expansionskammer 19 auf die andere verhindern.

Der Kolbenträger 3 hat radiale Schlitze 30, in denen die Kolben 4 angeordnet sind.

Die inneren Ränder der Kappen 22 (Fig. 2) haben Ansatzrippen 38, die in die Nuten 39 des Flansches 21 greifen und die Abdichtung der Aussparungen 23 sichern.

Das Einsatzstück 2 kann ferner mit Stiften 40 ausgestattet sein, die durch Federn gegen die Endscheiben der Kappen 22 gedrückt werden.

Die Stangen oder Arme 42 der radialen Kolben gehen durch Schlitze 41 der Endkappen 22 und greifen in äußere Lagerstücke 43 ein, welche in dem Ring vorgesehen sind, der zum Antrieb des entsprechenden Kolbens dient. Einer der radialen Kolben ist mittels eines das Lagerstück 43 tragenden Ansatzes 50 (Fig. 5) mit einem Ring 44 verbunden. Der Ansatz 51 greift um ein Lager 46 der Zylindernabe, das exzentrisch zur Hauptwelle angeordnet ist, während die Nabe exzentrisch zum Kolbenträger und zu den radialen Kolben angeordnet ist, so daß, wenn sich der Kolbenträger dreht, die radialen Kolben im Kolbenträger verschoben werden. An jedem Ende des Kolbenträgers ist ein solcher Ring 44 vorgesehen. Im exzentrischen Lager 46 kann ein Kugellager 47 vorgesehen sein, dessen Kugeln 48 die Reibung zwischen dem Ring und der exzentrischen Nabe vermindern. Der auf der unteren Seite angeordnete radiale Kolben ist mit einem Ring 49 verbunden, dessen Ansatz 45 auch ein Lagerstück 43 hat. Dieser g₀ Ring 49 greift über den ringförmigen Ansatz 51 des Ringes 44. Zwischen den Ringen befindet sich ein Kugellager 52 mit Kugeln 53. Die beiden Ringe sind miteinander verbunden und dann zusammen über die exzentrische Nabe geschoben, so daß die radialen Kolben stets in guter gleitender Berührung mit der Wand der zylindrischen Kammer 19 bleiben. Der Fliehkraft, welche auf den einen der radialen Kolben wirkt, wird durch den ringförmigen Ansatz 51 eine gleichwertige Fliehkraftwirkung auf dem anderen Kolben entgegenwirken, wodurch die Kräfte ausgeglichen werden und sich gegenseitig aufheben.

In Nuten des äußeren Randes der radialen _log Kolben 4 liegen durch die Wirkung von Federn 55 nach außen gedrückte Dichtungsstreifen 54. Die Dichtungsstreifen 54 sind verhältnismäßig leicht, so daß sie also unter der Wirkung der Fliehkraft in ständiger Berührung mit der Innenwand der Kammer 19 gehalten werden.

Der Flächeninhalt aller ■ Aussparungen 23 auf der Oberfläche des Einsatzstückes ist gleich der Oberfläche des umlaufenden Kolbenträgers. Wenn der Kolbenträger 3 umläuft, _ng geben die radialen Kolben eine Öffnung 25 nach der anderen frei, so daß der der Wirkung der expandierenden Gase ausgesetzte Teil der Oberfläche des umlaufenden Kolbenträgers stets gleich ist dem Teil der Wandfläche der die Aussparungen 23 bedeckenden Kappen 22, die dem gleichen Druck der expandierenden Gase

ausgesetzt ist. Durch Einführen einer bestimmten Menge von Schmiermaterial in die Expansionskammer wird ein Teil dieses Schmiermaterials infolge der Fliehkraftwirkung durch die Öffnungen 25 in die Aussparungen 23 befördert, so daß die Endkappen zum Teil auf diesem Schmiermaterial schwimmen.

Der umlaufende Kompressor (Fig. 2 und 7) ist in vielen Beziehungen ähnlich ausgeführt wie die Maschine mit umlaufenden Kolben; er besteht aus einem Gehäuse 103 mit an jedem Ende durch eine Scheibe 105 abgeschlossenem Zylinder 104. Die Endscheibe, welche neben der Explosionskraftmaschine liegt, kann in einem Stück mit der Endscheibe dieser Maschine ausgeführt sein. Jede Endscheibe 105 hat ein exzentrisches Lager 106 für den Antrieb der im kreisenden Kolbenträger 108 angeordneten radialen Kolben 107. Im Zylinder 104 liegt ein mit Bohrung 110 versehenes Einsatzstück 109, in dem der Kolbenträger 108 umläuft. Die Kolben 107 haben Stangen in, die in den mit den exzentrischen Lagern 106 zusammen arbeitenden Ringen 114 vorgesehenen Lagerstücken 112 gelagert sind. Die Ringe 114 sind mit einem der radialen Kolben verbunden und auf einen auf der Rückseite der Ringe.115 vorstehenden ringförmigen Ansatz aufgeschoben. Die Ringe 115 sind mit einem zweiten radialen Kolben verbunden. Auf den ringförmigen Ansätzen 117 der Ringe 115 sind Ringe 116 aufgeschoben, die mit dem dritten radialen Kolben verbunden sind. Die Ringe 118 für den letzten rotierenden Kolben sind auf die ringförmigen Ansätze 117 aufgeschoben. Diese Ringe dienen dem gleichen Zweck wie die Ringe, welche die Kolben in der Explosionskraftmaschine verbinden. Das Einsatzstück 109 hat außen einen ringförmigen Flansch 120, der in Berührung mit der inneren Wand des Zylinders 104 ist. Das Einsatzstück steht daher rechts und links von dem mittleren Flansch etwas von der Innenwand des Zylinders ab, so daß die Kappen 124 aufgeschoben werden können, die mit dem umlaufenden Kolbenträger des Sammelbehälters verbunden sind. Diese Kappen 124 arbeiten mit den Aussparungen 121 zusammen, die mit der zylindrischen Bohrung des Einsatzstückes durch Öffnungen verbunden sind. Der Druck in der zylindrischen - Bohrung des Einsatzstückes wird durch diese Öffnungen auf die Aussparungen 121 übertragen, so daß er also auf die Endkappen 124 zu dem gleichen Zweck wirkt wie bei der Explosionskraftmaschine.

Das zu komprimierende Brennstoffluftgemisch wird durch die Einlaßöffnung 125 in den Kompressorzylinder eingeführt. Das Einsatzstück 109 hat außen einen Einlaß 126, der mit dem Einlaß 125 in Verbindung steht. Die Innenwand des Einsatzstückes ist bei 127 geschlitzt, wodurch ein gebogener Kanal 127^ gebildet wird, der die Schlitze 126 und 127 verbindet, so daß das unter Druck stehende Brennstoffluftgemisch in die zylindrische Bohrung gelangen kann. Bei der Drehung des Kolbenträgers saugt ein radialer Kolben, nachdem er die Einlaßschlitze 127 überschritten hat, eine bestimmte Menge des Gemisches ein. Diese Menge ist dann zwischen diesem radialen Kolben und dem nächstfolgenden radialen Kolben eingeschlossen. Eine auf der anderen Seite des Kompressorzylinders angeordnete Kammer 128 ist mit der Kammer 110 durch die Kanäle 127', 126', 127* und außerdem mit einem Sammelbehälter 129 verbunden, der seinerseits mit dem Einlaß 10 (Fig. 1) der Explosionskraftmaschine in Verbindung steht. Die Zuführung des komprimierten Brennstoffluftgemisches zur Maschine kann durch ein geeignetes Drosselventil geregelt werden. Ein Rückschlagventil 130 verhindert das Zurückfließen des Gemisches vom Sammelbehälter 129 zum Kompressor.

Das Gemisch wird dem Einlaß 125 durch einen Rohrstutzen 131 (Fig. 7) zugeführt, der gewöhnlich durch ein Ventil 132 abgeschlossen ist, das beim Ansaugen des Kompressors geöffnet wird. Dieses Ventil 132 steht unter der Wirkung einer Feder 133. Die Luft fließt dem Rohrstutzen durch den Einlaß 134, und der Brennstoff durch den Einlaß 135 zu. Ein Kolbenventil 136, welches mit dem Ventil 132 verbunden ist und von ihm angetrieben wird, legt Öffnungen frei, durch welche der Brennstoff einfließt.

Wenn die Maschine arbeitet, so werden Brennstoff und Luft richtig gemischt in den Kompressor eingesaugt, worauf sie durch die Drehung des Kolbenträgers komprimiert und dann in die Sammelkammer 129 befördert werden.

Zum Anlassen der Maschine kann eine gewisse Menge komprimierten Gemisches direkt in die Verbrennungskammer eingeführt werden, oder man kann zum gleichen Zweck eine gewöhnliche Handpumpe verwenden. Infolge der Explosion der Ladung beginnt der Kolbenträger 3 der Explosionskraftmaschine sich zu drehen, wodurch auch die Hauptwelle 18 gedreht wird. Nach der ersten Explosion wird von der Hauptwelle 18 aus das Einlaßventil 6 geöffnet, das seinerseits das Kontrollventil 57 dreht, so daß eine bestimmte Menge komprimierter Ladung durch den Einlaß 10, die Ventilkammer und den Einlaßkanal 13 in die Verbrennungskammer 12 strömt. Die Menge der eingeführten Ladung hängt von der Drehung des Kontrollventils 57 ab. Nachdem die Ladung in die Verbrennungskammer eingeführt worden ist, geht das Einlaßventil 6 in die Schließstellung zurück, wodurch der Einlaßkanal 13

abgeschlossen wird. Sobald das Einlaßventil 6 in die normale Schließstellung zurückgekehrt ist, erfolgt die Zündung, worauf die expandierenden Gase auf den radialen Kolben 4 wirken und den Kolbenträger 3 drehen. Nachdem die Gase expandiert sind, fegt der nächstfolgende Kolben die expandierten Gase aus der Expansionskammer und treibt sie durch den Auspuff am anderen Ende der Maschine

ίο aus. Während des Expandierens der Gase in der Expansionskammer wirken gewisse Kräfte umlaufend auf den radialen Kolben, während gewisse andere Kräfte in seitlicher Richtung auf den Kolbenträger wirken. Diese seitlich wirkenden Gase gehen auf die Außenseite des Einsatzstückes 2 und wirken dort in entgegengesetzten Richtungen auf die Endkappen 22, wodurch sich die beiden Wirkungen ausgleichen und der Kolbenträger 3 vollkommen entlastet _e wird. Es kommen also nur diejenigen Kräfte auf den Kolbenträger zur Wirkung, die zur Umdrehung beitragen.

Bei dieser Maschine werden alle Kräfte, welche auf die radialen Kolben durch die Explosion des Gemisches wirken, für die Drehung des Kolbenträgers ausgenutzt.

Bei Maschinen mit umlaufenden Kolben bekannter Bauart erzeugen die ■ seitlichen, auf den umläufenden Kolbenträger wirkenden Kräfte eine Reibung in den Lagern, wodurch ein großer Prozentsatz der Kräfte absorbiert wird, der sonst für die Drehung des Trägers ausgenutzt werden könnte. Diese schädlichen Kräfte werden gemäß der Erfindung aufgehoben, so daß die gesamte Kraft der expandierten Gase auf die radialen Kolben zur Wirkung kommt und in Drehkraft für den Kolbenträger umgewandelt wird, wodurch sich die Leistungsfähigkeit der Maschine bedeutend erhöht. Das Ausgleichen der seitlich wirkenden Kräfte ermöglicht ferner, die Energieeinheiten wesentlich zu erhöhen, die aus einer gegebenen Menge Gemisch erzeugt werden können.

Bei dieser Maschine werden ferner Gas und Luft in richtiger Mischung vom Kompressor eingesaugt und in diesem derart komprimiert, daß dem Sammelbehälter nur ein gleichförmig reiches Gemisch zugeführt wird. Das der Verbrennungskammer zugeführte Gemisch wird daher ebenfalls von gleichförmiger Zusammensetzung sein, und nur seine Menge verändert sich entsprechend der veränderten Belastung und der veränderten Geschwindigkeit der Maschine.

Bei der Kompression eines an Gas armen Gemisches geht ein großer Teil der Arbeit verloren, da der Überschuß an Luft bei der Explosion nicht zur Wirkung kommt. Der gleiche Nachteil tritt auf, wenn das Gemenge zu reich an Gas ist.

Bei der Explosionskraftmaschine nach der Erfindung indessen, wo die Zusammensetzung des Gemisches ein für alle Mal in geeigneter Weise geregelt werden kann, wird dieser unnötige Kraftaufwand bei der Kompression vermieden.

Bei der Explosionskraftmaschine nach der Erfindung erfolgen zwei Explosionen bei jeder Umdrehung des Kolbenträgers.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Explosionskraftmaschine mit in der exzentrischen Kammer des Einsatzstückes sich drehenden Kolbenträgern, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuse und dem Einsatzstück vorgesehene Verbrennungskammer mit der exzentrischen Kammer des Einsatzstückes und letztere mit den auf der Außenwand des Einsatzstückes angeordneten Aussparungen derart verbunden ist, daß der Druck der in seitlicher

.. Richtung wirkenden Teile der Explosionsgase auf die in bekannter Weise das Einsatzstück übergreifenden Endkappen des Kolbenträgers übertragen wird.

2. Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf den inneren Rändern der Endkappen (22) Ansatzrippen (38) vorgesehen sind, die in Nuten (39) des Flansches (21) eingreifen go

. und die Abdichtung der Aussparungen (23) sichern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.