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Umlaufende Verärennungskraftmaschine. Den Gegenstand der Erfindung
bildet eine umlaufende Verbrennungskraftmaschine, die im Viertakt arbeitet und mehrere
Zylinder besitze, so daß die Krafthübe, die sich viermal bei jedem Umlauf wiederholen,
praktisch ohne Unterbrechung aufeinanderfolgen.
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Ein wesentliches Kennzeichen der neuen Maschine liegt darin, daß sein
hohler Laufring in vier vollständig voneinander getrennte Zylinder unterteilt ist,
und daß die Kolben, die in diesen Zylindern spielen, paarweise gekuppelt und durch
eine besondere Anordnung mit einem festen Stützpunkt verbunden sind. Diese Anordnung
erlaubt den Kolben, sich in ihren Zylindern genau so zu bewegen, wie sich der Kolben
einer hin und her gehenden Maschine bewegt, d. h. also die Ansaugeng frischen Gases
zu bewirken, dann dasselbe bis zum Augenblick der Verpuffung zu verdichten, um durch
Dehnung auf die entsprechenden Abschlußwände der Zylinder zu wirken und schließlich
die verbrannten Gase auszustoßen.
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Diese neue Maschine arbeitet mit oder ohne Ventile, und die Bauteile
des die Kolben mit dem festen Stützpunkt verbindenden Getriebes sind in ein ölbad
eingetaucht, das sich in einem mit dem Zylindergehäuse fest verbundenen und an der
Umlaufbewegung des letzteren teilnehmenden Gehäuse befindet: Der Vorteil der neuen
Maschine liegt in erster Linie darin, daß er nahezu die volle Ausdehnungskraft des
Gases ausnutzt und die daraus sich ergebende Leistung in voller Höhe auf die Arbeitswelle
überträgt. Nicht nur spielt das umlaufende Zylindergehäuse die Rolle des Druckorgans,
sondern die Kolben fügen, indem sie an sich die Rolle von Rückdruckorganen spielen,
teilweise ihre Wirkung derjenigen der Druckwirkung der Zylinderabschlußwände zu.
Ferner arbeiten die Kolben, da sie durch ihre Zylinder nicht geführt sind, reibungslos,
so daß sich die Zylinder nicht auslaufen.
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Die Maschine besitzt große Anpassungsfähigkeit und große Leistung,
ist dabei aber einfach im Bau und billig, auch leicht und gedrängt gebaut.
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Auf der Zeichnung ist Abb. i ein senkrechter Längsschnitt durch die
Achse eines mit Einlaß- und Auspuffventil arbeitenden Motors, Abb. a ein Querschnitt
durch die Zylinder nach Linie A-B der Abb. i, Abb. g ein Querschnitt durch das Maschinengehäuse
nach Linie C-D der Abb.i.
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Die Abb. q. bis 7 stellen einen Schnitt durch das Gehäuse dar und
zeigen die verschiedenen Stellungen der darin enthaltenen Bauteile während eines
vollen Arbeitsspiels oder eines Umlaufs der Maschine.
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Abb. 6 ist ein teilweiser Längsschnitt, weleher
die
Steuerung der Einlaß- und Auspuffkammer eines ventillosen Motors zeigt.
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Abb. 7 ist ein Querschnitt nach Linie G-H der Abb. 6.
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Die Maschine besitzt ein drehbares Gehäuse i, das durch die festen
Abschlußivände 2 (Abb. i und 2) in vier gleiche Teile getrennt wird. So entstehen
vier Zylinder, deren jeder mit einem Kanal 3 für Einlaß und Auspuff versehen ist.
In diesen Zylindern können sich Kolben 4, 4, .4, 4 bewegen, deren Kolbenstangen
die Form knieförmig gebogener Arme 5 und 6 haben. Diese Arme verbinden die Kolben
paarweise; sie gehen durch Schlitze hindurch, die an entsprechenden Stellen des
Umfanges des Zylindergehäuses i vorgese#hen sind. Die Stange 5, 5 besitzt eine Nabe
7, mit der sie auf einer Hohlwelle 8 befestigt ist, während die ,Stange 6, 6 mit
einer Nabe 9 auf einer Hohlwelle lo befestigt ist.
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An das Gehäuse i ist. einerseits eine Platte i i angebolzt, die in
ihrer Mitte eire als Arbeitswelle dienende Welle 12 trägt und anderseits eine Platte
13, welche ein Gehäuse r4 trägt, dessen einer Teil auf leichten Abbau eingerichtet
ist. Das Gehäuse 14 läuft mit dem Gehäuse i um und dreht sich auf einer Welle 15,
die mit einem Teil 15' (Abb. i) des nicht näher dargestellten Maschinengehäuses
fest verbunden ist. Die Welle 15 ist im Innern des Gehäuses mit einem Zahnrade 15"
fest verbunden, das somit in jeder Hinsicht unbeweglich ist. Die feste Welle 15
ist gleichachsig mit der Arbeitswelle r2.
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Das feststehende Rad i 5" steht in Eingriff mit zwei Zahnrädern 16
und 17, die auf den Kurbelwellen 18 und i9 (Abb. i und 3) befestigt sind. - Die
Zapfen dieser Wellen drehen sich in Kugellagern, die in geeigneter Weise im Gehäuse
14 angebracht sind, so daß die Kurbelwellen und ihre Zahnräder um das feste :Mittelrad
i5" umlawfen, anderseits sind die Kurbelwellen 18 und i9 durch Pleuelstangen 2o
und 21 mit Kurbeln 22 und 23 verbunden, die auf den Wellen 8 und lo befestigt sind,
welche laut obigem die Arme 5, 5 und 6, 6 .der Kolben 4 tragen.
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Die Schlitze oder Kanäle 3, die für Einlaß und Auspuff vorgesehen
sind, stehen mit Ventilkasten irr Verbindung, deren jeder mit einem Ventil und einer
Zündvorrichtung versehen ist. Diese Ventilkasten sind in igeeigrneter Weise mit
Kanälen verbunden, deren einer dem Einlaß und deren anderer dem Auspuff dient.
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Die Maschine wirkt in der durch die Abb. 4 bis 7 veranschaulichten
Weise. In diesen Abbildungen sind die im Gehäuse enthaltenen Bauteile in vollen
Linien gezeichnet, während das Innere des Zylindergehäuses mit seinen Trennwänden
2 und Kolben ¢ in punktierten Linien angedeutet ist.
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In den Abb. 4 bis 7 ist der Aufkeilungswinkel der Kolbenstangen oder
Arme 5 und 6 im Verhältnis zu den Kurbeln 22 und 23, welche damit entsprechend verbunden
sind, genau innegehalten worden.
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Die Abb.4 zeigt die Maschine in dem Augenblick, wo die frischen Gase
in dem Zylinder Z zwischen der Wand 2a und dem Kolben 4a verdichtet worden sind
und die Verpuffung beginnen soll. In diesem Augenblick beginnt die Verdichtung im
Zylinder X, während der Zylinder V im Ansaugungszeitpunkt steht und der Zylinder
Y, in welchem sich die Verbrennungsgase soeben vorher entspannt haben, mit dem Auspuff
oder dem Ausschub der Verbrennungsgase beginnt.
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Die Abb. 5 zeigt - die Maschine in dem Augenblick, wo nach der Verpuffixng
im Zylinder Z die Ausdehnungskraft der Gase die Wand 2a und den Kolben 4a dieses
Zylinders voneinander entfernt hat. Bei ihrer Bewegung hat die Wand 211 das Zylindergehäuse
i im Sinne des Pfeiles x mitgenommen und hat ihm eine Viertelumdrehung erteilt;
das Gehäuse 14, das mit dem Zylindergehäuse fest verbunden ist, hat eine entsprechende
Bewegung vollführt.
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Der Kolben 4a hat eine relative Rückwärtsdrehung ausgeführt und hat
hierbei den Arm G und die Welle 7 mitgenommen, wodurch vermöge Zwischenschaltung
der Kurbel 23 und des Lenkers 2i die Kurbelwelle i9 und das damit verkeilte
Zahnrad 17 gedreht werden. Da dieses Zahnrad mit dem feststehenden Mittelrade 15"
in Eingriff steht, so konnte es sich nur um dieses Mittelrad herumbewegen, indem
es im Sinne des Pfeiles x das Gehäuse 14 mitnahm, durch das es getragen wird und
in dem es sich dreht.
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Man sieht hieraus, daß nicht nur die auf die Trennwand 2 ausgeübte
Wirkung der Maschine in Umdrehung versetzt, sondern auch die auf dem Rüokdruckkörper,
nämlich den Kolben, ausgeübte Rückwirkung, welche somit die Drehung der Maschine
in gleichem Sinne unterstützt.
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Nachdem die Maschine eine Viertelumdrehung vollführt hat, beginnt
der Zylinder Z mit dem Auspuff der Verbrennungsgase, während die Verpuffung in dem
Zylinder X vor sich geht, der Zylinder P im Beginn der Verdichtung steht und der
Zylinder Y mit der Ansaugung beginnt.
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In Abb. 6 hat die Verpuffung im Zylinder X stattgefunden, welche dieselben
Wirkungen hervorbringt, wie die oben hinsichtlich der Verpuffung im Zylinder Z beschriebenen,
nur mit dem Unterschiede, daß der Kolben des Zylinders X, da er mit dem Arm 5 verbunden
ist,
auf die Welle 8 eingewirkt hat und vermöge Zwischenschaltung der Kurbel 22 und des
Lenkers 2o die Kurbelwelle 18 und das Zahnrad 16 um eine halbe Umdrehung bewegt
hat. Das Maschinengehäuse hat seinerseits, indem es der Maschine bei seiner Bewegung
folgte, das Zahnrad 17 mitgenommen. Dieses konnte sich, da es mit dem festen Mittelrade
15" in Eingriff steht, nur verstellen, indem es eine halbe Umdrehung um sich selbst
vollführte. Die Kurbelwelle i9 ist ihm bei dieser halben Umdrehung gefolgt, so daß
vermöge Zwischenschaltung des Lenkers 21 die Kurbel 23 verstellt wurde. Diese ist
mit der Welle io und dem Arm 6 verbunden, so daß der Kolben 4a des Zylinders Z gegen
die Wand 2 desselben Zylinders zurückgeführt -worden ist und die verbrannten Gase
aus diesem ausgeschoben -wurden. Der Kolben des Zylinders V, -welcher ebenfalls
an die Welle io angeschlossen ist, hat sich seiner Trennwand genähert und dabei
das brennbare Gemisch verdichtet, in welchem sich nunmehr die Verpuffung vollziehen
soll. Der Zylinder Y beginnt mit der Verdichtung, während der Zylinder X im Zeitpunkt
des Auspuffes steht.
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Die Abb. 7 zeigt die Stellung der Teile im Augenblick, wo die Maschine
soeben das dritte Viertel einer Umdrehung vollzogen hat und der Zylinder Z, der
soeben die Ansaugung beendet hat, in die Verdichtung eintritt. Die Verpuffung, welche
im Zylinder V stattgefunden hat, äußerte die Wirkung, die Maschine zu drehen. Das
Zahnrad 17 hat sich daher noch einmal um das gezahnte Mittelrad 15" herumgedreht,
indem es eine halbe Umdrehung um sich selbst vollführte. Da dieses Zahnrad 17 mit
der Kurbelwelle i9 verkeilt ist, die an den Lenker 21, die Kurbel 23, die Welle
io und den Arm 6 angeschlossen ist, so hat diese halbe Umdrehung_des Zahnrades die
Wirkung gehabt, den Kolbendes Zylinders Z von der Trennwand dieses Zylinders zu
entfernen und dementsprechend die Ansaugung zu bewirken; der Zylinder 1l ist seinerseits
im Zeitpunkt der Verpuffung angelangt, während der Zylinder X mit der Ansaugung
und der Zylinder V mit dem Auspuff beginnt.
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Die verschiedenen Wirkungen vollziehen sich im Zylinder Z während
einer Umdrehung der Maschine und vollziehen sich in gleicher Weise für alle anderen
Zylinder, die nacheinander im Zeitpunkt der Verpuffung ohne irgendwelche Unterbrechung
anlangen, -was eine sehr regelmäßige Umlaufsgeschwindigkcit ergibt.
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Es ist ersichtlich, daß, wenn die- Kolben 4a und 4b, die mit den Armen
6 verbunden §ind, sich ihren Trennwänden nähern, die Kolben 4@ und 4.d, die an die
Arme 5 angeschlossen sind, sich von ihren Trennwänden entfernen und umgekehrt.
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Es ist ferner klar, daß die Drehkraft des Zylindergehäuses i auf die
Arbeitswelle 12 ohne jedwede Zwischenteile, wie Kurbeln, Lenker o. dgl., übertragen
wird, -während die Kraft, welche auf die Kolben 4a, 4b, 4c, 4d
ausgeübt wird,
anstatt der Drehung der Maschine hinderlich zu sein, im Gegenteil sehr erheblich
dazu beiträgt, sobald die an die Arbeitskolben angeschlossenen, auf die Umlaufräder
des festen Mittelrades 15" einwirkenden Schubstangen den Totpunkt überschritten
haben.
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Es ist auch ohne weiteres ersichtlich, daß das Gehäuse 14, das mit
dem Zylindergehäuse i verbunden ist und sich mit ihm dreht, es verhindert, daß das
für die Schmierung der darin enthaltenen Organe notwendige Öl durch die Zentrifugalkraft
in das Zylindergehäuse hineingeschleudertwird.