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Umlaufmotor mit umlaufenden, gekuppelten und radial zur Umlaufachse
angeordneten Zylinderpaaren, deren Kolben auf feststehende Kurvenbahnen einwirken.
Die Erfindung betrifft Umlaufmotoren, die durch ein Druckmittel beliebiger Art betrieben
werden können und mit gekuppelten und radial zur Umlaufachse angeordneten Zylinderpaaren
versehen sind, deren Kolben auf feststehende Kurvenbahnen einwirken. Ge.-inäß der
Erfindung sind zwischen je zwei Schrägflächen der Kurvenbahnen innere und äußere
zur Wellenmitte konzentrisch verlaufende Gleitbahnen für die Kolbenstangenenden
vorgesehen, die einen zweiteiligen Stillstand der Kolben veranlassen. Die Einschaltung
der konzentrischen Strekken zwischen den Schrägflächen hat den Vorteil, daß die
Kolben in jeder Totlage eine gewisse Zeit zur Ruhe kommen. Infolgedessen kann der
Dampfeintritt ohne jede Drosselung stattfinden, weil der Schiebet oder das Ventil
während der Ruhezeit des Kolbens genügend Zeit hat, _ sich voll zu öffnen. Ebenso
braucht bei dem Auspuff keine vorzeitige Öffnung der Ventile stattzufinden, da der
Kolben auch nach dein Arbeitshube eine gewisse Zeit ruht, ehe er seine Rückbewegung
ausführt.
Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform des neuen Umlaufmotors
beispielsweise dar, und zwar zeigt Abb. i den Motor im Aufriß, wobei einer der seitlichen
Deckel entfernt gedacht ist. Abb. 2 ist ein Längsschnitt !hierzu, und Abb. 3 veranschaulicht
einen Verbundmotor im Schnitt.
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Der in Abb. i und 2 dargestellte Motor besitzt vier Zylinder, die
zu j e zweien gekuppelt und rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Der d@rehbare
Teil 4. u:mfaßt die Zylinder 13 und ihre Kolben i, il, die durch eine gemeinsame
Stange 15 miteinander gekuppelt sind. Der Teil 14. und die Zylinder drehen sich
in konzentrischeil Aussparungen, die einen Teil eines dreiteiligen Gehäuses bilden.
Bei 6 kommen Kugellager und bei 7 Rollenlager zur Verwendung. Das Gehäuse besitzt
zwei Dekkel i i und i i', die an einem kreisförmigen Kranz 12 befestigt sind, dessen
Inneres als Kurvenbahn ausgestaltet ist und fünf gleiche Sektoren bildet.
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Am oberen Teil eines jeden Kolbens befindet sich bei 5 eine Rolle
3. Die Kolben werden bei ihrer Hin- und Herbewegung in Schlitzen d. geführt. In
dein Deckel 111 befindet sich der Verteiler 8 für das Treibmittel, der sich unter
dem Drucke des Mittels auf den Spiegel stützt, der als Drehschieber- für den Teil
14 dient. Das Treibmittel steht durch Kanäle 9 und io mit den Zylindern in Verbindung.
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Die Arbeitsweise des Umlaufmotors ist folgende: Wirkt das Treibmittel
auf einen Kolben ein, wobei der andere Zylinder für den Auspuff offen ist,- so bewirkt
der Druck der Rolle 3 auf eine der Schrägflächen der Kurvenbahn des Kranzes 12 eine
Drehung des Teiles 1.1 in bestimmtem Sinne. Die Anzahl der Zylinder könnte natürlich
größer als vier sein, doch wird die Anzahl der Kurven der Laufbahn stets eine ungerade
sein. Gewünschtenfalls könnten natürlich die Zylinder doppelt wirkend arbeiten.
Der Motor ist außerdem umsteuerbar und kann leicht in eine Pumpe umgewandelt werden:
Der Verteiler 8 (Abb. 2) ist so ausgebildet, daß er sich unter Vermittlung einer
geeigneten Vorrichtung um etwa q.o bis 50° um seine Achse drehen kann, so daß die
Dauer des Einlasses des Treibmittels abgeändert werden kann. Wird andererseits ein
Wechsel der Drehrichtung gewünscht, so kann dies leicht bewirkt werden, indem man
die Öffnung mit der einen oder anderen Schrägfläche der Kurvenbahn des Kranzes 12
in Übereinstimmung bringt.
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Abb. 3 veranschaulicht schematisch einige Abänderungen. Insbesondere
kommen hier keine besonderen Führungen für die Kolben zur Verwendung, und es wird
die Führungsreibung ersetzt durch eine Rollreibung. Außerdem ist der Motor für Verbundwirkung
eingerichtet.
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Die Führungen der Kolben sind ersetzt ,durch zwei Gelenkhebel, 16;
17, von,de:n.en der Hebel 16 bei 21 an den Boden des Kolbens und bei 2o an den Hebel
17 angelelikt ist. Eine bei 2o angeordnete Rolle läuft über die in das feste Gehäuse
12 des Motors eingeschnittene Schrägfläche. Der Hebel 17 ist an eine Achse i9 angelenkt,
die von zwei Ansätzen 18 getragen wird, welche mit dem drehbaren Teil 22 des Motors
fest verbunden sind. Der Hebel 16 kann als eine Schubstange mit sehr geringer Verschiebung
angesehen werden.
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Der Motor arbeitet mit Verbundwirkung und der Durchmesser der Zylinder
ist demzufolge nicht der gleiche. Es sind zwei kleine Zylinder A und <-?l
und zwei große Zylinder B
und Bl vorgesehen. Alle diese Zylinder stehen durch
geeignete Kanäle miteinander in Verbindung, in welchen Hahnbüchsen zur Einstellung
der Verbindungen angeordnet sind.
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Es ist nur ein Einlaß und ein Auslaß vorhanden. Der Einlaß ist bei
23 auf der zwischen den kleinen Zylindern angeordneten Büchse und der Auslaß ist
bei 24. konzentrisch innerhalb der Büchse zwischen den großen Zylindern. Einlaß
und Auslaß stehen natürlich in Verbindung mit einem Verteilungsschieber. Die Kurvenbahn
besitzt fünf innere und fünf äußere konzentrisch zur Achse verlaufende Strecken.
Die inneren konzentrischen Strekken bewirken den Einlaß, und die äußeren konzentrischen
Strecken den Auslaß.
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Obgleich der in Abb. 3 dargestellte Motor genau so wirkt wie der Motor
gemäß Abb. i und 2, so ist doch die Dampfverteilung nicht dieselbe, denn die Kolben
spielen hier selbst die Rolle des Dampfverteilers.
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Die Bedeutung der konzentrisch zur Achse verlaufenden'Strecken ergibt
sich von selbst, wenn man die Dampfwege verfolgt. Angenommenr der Zylinder A befinde
sich allein in Verbindung mit dem Zulaß und er befinde sich am Ende seines Abwärtshubes.
Öffnet sich der Einlaß, so wird sich der Kolben nicht verschieben, weil der Zylinder
A sich auf der inneren konzentrischen Strecke I-H der Kurvenbahn befindet. Der Zulaß
öffnet sich weiter bis zu dein Augenblick, wo der Kolben A in Tätigkeit tritt, d.
h. wo seine Schubstange 16 anfängt, bei H auf die Schrägfläche überzugehen. In .diesem
Augenblicke ist )der Einlaß ganz offen und er verbleibt es, wenn man es wünscht,
bis zur Vollendung des aufsteigenden Hubes von A. Während dieses Hubes öffnet der
Kolben A, der als Schieber dient,
die Verbindung zwischen den KolbenA
undA' durch den sie verbindenden Kanal, doch wird dies ohne Einwirkung auf den Kolben
Al sein, dessen Schubstange während des Aufsteigens des Kolbens A auf der konzentrischen
Innenstrecke verbleibt.
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Im Punkte C angekommen, beginnt der Kolben A seinen Weg über die konzentrische
Außenstrecke und der Kolben Al tritt in Tä-
tigkeit, wobei der Dampf von A
nach A' übertritt. Der Arbeitshub des Kolbens A erfolgt also mit vollem Druck, und
der Kolben A' entnimmt seinen Dampf dem Zylinder A, der ihm als Behälter dient.
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Der Zylinder A ist in Abb. 3 in der Lage veranschaulicht, in der er
sich in der Mitte seines Weges zwischen C und D befindet, wobei er den Zylinder
A1 mit Dampf speist. Der Zylinder des Kolbens A1 befindet sich in der Hälfte des
Weges auf der Kurve und hat die Verbindung mit dem Zylinder des Kolbens B hergestellt,
der von viel größerem Durchmesser ist, was aber ohne Einwirkung auf den Kolben ist,
dessen Schubstange unbe-,veglich auf der konzentrischen Innenstrecke ruht.
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Wenn die Schubstange des Kolbens A die konzentrische Außenstrecke
C-D verläßt, beginnt der Kolben seinen Rückwärtshub bei D, während der Kolben A'1
auf die äußere konzentrische Strecke wirkt. Der Dampf, der (furch den Kolben A über
den Kolben A1 hinweggetrieben wird, langt bei dem Kolben B von größerem Durchmesser
an, der sich nunmehr in Bewegung setzt. Der Arbeitshub des Kolbens B entspricht
dem Unterschiede zwischen den Durchmessern von A und B und die beiden Zylinder arbeiten
wie bei einer Woolfschen Verbundmaschine.
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Ist der Kolben A bei E angelangt, so befindet er sich am Ende seines
Abwärtshubes, und ,der Dampf, der bei Beginn das Volumen eines Zylinderinhalts des
Kolbens A besaß, besitzt nunmehr das Volumen des Zylinderinhalts von Al plus dem
Volumen des Zylinderinhalts von B. An diesem Punkt nehmen die Zylinder die folgenden
Stellungen ein: i. A am Ende des Abwärtshubes, 2. Al am Ende des Aufwärtshubes,
3. B am Ende des Aufwärtshubes, 4. Bl am Ende,des Abwärtshubes.
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Während seines Aufwärtshubes hat der Kolben B die Verbindung mit dem
Kolben B1 hergestellt und der Dampf kann von B nach B1 gehen, wobei er den Kolben
B1 in Tätigkeit setzt, während B unbeweglich auf der konzentrischen Strecke ruht.
Dies ergibt sich aus der Durchmesserdifferenz zwischen Al und B1.
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Der Kolben hat nunmehr seinen vollständigen Hub vollendet, indem seine
Schubstange vom Punkt T ausgegangen ist und die konzentrische Strecke I-H, die Schrägfläche
H-C die konzentrische Strecke D-C unid die Schrägfläche D-E durchlaufen hat.
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Der Auslaß des Dampfes durch die Öffnung 2-l. beginnt, sobald der
Kolben B1 auf der konzentrischen Strecke ruht und setzt sich fort bis zum Ende des
Abwärtshubes des Kolbens B1. Der Auslaß von B geht demjenigen von BI voraus, (la
er der erste ist, der auf die Schrägfläche gelangt. Ist der Kolben A bei F angelangt,
so ist die Stellung der Kolben folgende: i. A und Al am Ende des Abwärtshubes, z.
B und B' am Ende des Aufwärtshubes.
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Da (las Volumen des zugelassenen Dampfes nur ein Zylinderinhalt A
gewesen ist, so bemerkt inan, daß dieses Volumen gleich den Volumina der Zylinder
B und BI geworden ist.
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Der Arbeitshub des Kolbens A zwischen I und E hat also nur auf der
Schrägfläche H-C stattgefunden, id. h. auf einem Viertel der Drehung I-E. Bei E
wie bei I, von wo man ausgegangen ist, beginnt der Zulaß von neuem und :der
Vorgang wieder holt sich.
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Die vorstehenden Ausführungen lassen erkennen, daß durch die Vereinigung
der konzentrischen Strecken mit den Schrägflächen und durch die Dampfverteilung
von Zylinder zu Zylinder durch die Kolben selbst die Möglichkeit gegeben ist, einen
Motor herzustellen, dessen Zylinder gemäß (der Woolfschen Verbundmaschine arbeiten.
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Werden alle Hahnbüchsen gleichzeitig- um go° gedreht, so wird nur
die Drehrichtung geändert, die Arbeitsweise bleibt im übrigen dieselbe wie vorher
beschrieben.