DE522097C - Kraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit in einem ringfoermigen Arbeitsraum schwingenden Kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftmaschine, welche mit einem oder mit mehreren je in einer ringförmigen Kammer hin und her schwingenden Kolben versehen ist und bei welcher in jenen Kammern abwechselnd ein Expansionsraum auf der einen Seite und ein Kompressionsraum auf der anderen Seite des bzw. der Kolben gebildet wird. Bei den bekannten Maschinen dieser Art sind Vorkehrungen getroffen, um die schwingende Bewegung in eine in ein und derselben Richtung verlaufende Bewegung umzuwandeln. Die Kraftmaschine gemäß der Erfindung soll dahingegen in Fällen verwendet werden, in denen es darauf ankommt, einem zu treibenden Teil, beispielsweise einem hin und her schwingenden Treiborgan eines Wasserfahrzeuges, eine hin und her schwingende Bewegung zu erteilen.

Die Erfindung kennzeichnet sich hauptsächlich dadurch, daß die "beiden zueinander relativ schwingbaren Teile, nämlich der bzw. die Kolben und das Gehäuse, mit zweckentsprechend bemessenen Schwungmassen versehen sind, und daß der eine dieser Teile mit zur gemeinschaftlichen Schwingungsachse beider Teile symmetrisch angeordneten, die hin und her schwingende Bewegung unmittelbar übertragenden Organen verbunden und hierdurch an die Treibwellen angeschlossen ist, während der andere Teil frei schwingbar und so angeordnet ist, daß er lediglich infolge seiner eigenen Trägheit die erforderliche Reaktion gegen den Gasdruck erzeugt und dadurch die auf das Maschinengestell wirkenden Kräfte verringert. Die Übertragung der Kraft auf den getriebenen Teil erfolgt somit nicht mit Hilfe irgendwelcher die Bewegung umwandelnden Organe, wie Kurbelstangen, Kurbelscheiben o. dgl., sondern durch Organe, welche die hin und her schwingende Bewegung unmittelbar übertragen und zur gemeinschaftlichen Schwingungsachse symmetrisch angeordnet sind.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt die Maschine im Schnitt senkrecht zur Schwingungsachse,

Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Achse.

Abb. 3 zeigt die Maschine nebst den zugegehörigen Kupplungen in Seitenansicht und teilweise im Schnitt.

Die dargestellte Ausführungsform soll mit einer durch Patent 491 662 geschützten Treibvorrichtung für Wasserfahrzeuge gekuppelt werden, bei welcher das in eine hin und her schwingende Bewegung zu setzende Treiborgan aus biegsamen Flügeln mit federnden Versteifungsteilen besteht, die mit zwei Treibwellen bewegt werden, von welchen die eine innerhalb der andern gelagert ist. Auf den Zeichnungen sind nur Bruchstücke dieser Treibwellen dargestellt. Die innere Welle ist mit ι und die äußere mit 2 bezeichnet. Die

innere Welle ι erstreckt sich durch eine Hülse 3 (Abb. 2), welche zwei einander diametral gegenüber angebrachte Kolbenstücke 4 und 5 (Abb. 1) und ein Schwungrad 6 trägt. In der dargestellten Ausführungsform sind sowohl die Kolbenstücke 4 und 5 als auch das Schwungrad 6 mit der Hülse 3 aus einem Stücke ausgeführt. Die Hülse 3 trägt ferner zwischen den Kolbenstücken 4 und 5 zwei einander diametral gegenüber angebrachte, radial vorspringende, sektorförmige Teile 7 und 8. Die äußere Seite jedes dieser Teile 7 und 8 ist so gestaltet, daß sie den inneren Teil eines ringsektorförmigen Kompressionsraumes 9 bzw. 10 bildet, dessen äußere Begrenzung aus der entsprechend gestalteten Innenseite der einen Hälfte 11 bzw.

12 eines Gehäuses gebildet wird. Die beiden Gehäusehälften 11 und 12, welche am Umso fange durch Flansche miteinander verbunden sind, sind mit je einer Schwungmassenhälfte

13 bzw. 14 belastet. Die aneinanderliegenden Enden der Gehäusehälften 11 und 12 bilden zwei Paar gegeneinander anliegende Kolbenhälften, welche zusammen zwei einander diametral gegenüberliegende, die Kompressionsräume 9 und 10 in der Umfangsrichtung begrenzende Vorsprünge (Gegenkolbenstücke) 15 und ιό bilden. Die Hülse 3 ist im Gehäuse 11,12 drehbar gelagert, wobei die Kolben 4 und 5, welche in Radialebenen dem Querschnitte der Kompressionsräume 9 und 10 entsprechen, mit Dichtungsringen 17 an den äußeren Teil der Wand des Kompressionsraumes dicht anliegen, während die Vorsprünge 15 und 16 mit¹ Dichtungsringen 18 an den inneren Teilen dicht anliegen.

An jedem Ende der Hülse 3 sind mehrere mit der Welle 1 parallele, federnde Stahlstäbe 19 bzw. 20 festgeschraubt, welche in entsprechende Löcher des flanschförmigen inneren Endes einer Hülse 21 bzw. 22 lose eingreifen. Die Hülse 21 ist mit Keil und Keilnut auf der inneren Welle 1 und die Hülse 22 entsprechend auf der äußeren Welle 2 verschiebbar gelagert. Die Verschiebung der Hülsen wird dadurch herbeigeführt, daß das äußere Ende der Hülse 21 bzw. 22 mit einer ringsum laufenden Nut 23 bzw. 24 (vgl. Abb. 3J versehen ist, in welche eine Kupplungsgabel 25 bzw. 26 eingreift. Diese Gabel ist durch ein Gelenk 2J bzw. 28 lenkbar verbunden mit einem Handhebel 29 bzw. 30, der um einen festen Zapfen 31 bzw. 32 schwingbar ist und auf einem Zahnsegment 33 bzw. 44 in verschiedenen Stellungen festgestellt werden kann.

Das zum Treiben der Maschine dienende Gas wird durch Öffnungen 35 und 36 in das Gehäuse 11,12 eingeführt. Die Öffnungen sind so angeordnet, daß das Gas nur dann in die Kompressionsräume eintritt, wenn die Kolben 4 und S sich in einer ihrer Endlagen, d. h. nahe an den Vorsprüngen 15 oder 16, befinden. In dieser Lage der Kolbenstücke 4 und 5 stehen die Kompressionsräume mit der Außenluft durch Öffnungen 37 und 38 in Verbindung, über welche die Abgase ausströmen können. Das frische Gasgemisch wird mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) eingepumpt. Dieselbe ist zwischen dem Schwungrad 6 und dem Gehäuse 11, 12 angebracht, und zwar der Pumpenzylinder am Schwungrad und der Pumpenkolben am Gehäuse.

Gekühlt wird die Maschine mit Luft, die ,mit Hilfe der Abgase hindurchgesaugt wird. Die Abgase strömen durch Rohre 41 und 42 aus, welche nach ihren äußeren Enden zu kegelförmig erweitert sind, um eine möglichst gute Kühlwirkung zu erzielen: Die durch die Rohre 41 und 42 ausströmenden Abgase werden dabei infolge ihrer Geschwindigkeit ein Vakuum erzeugen, nachdem der Überdruck in den Verbrennungskammern aufgehört hat. In den Kolbenstücken 4 und 5 sind öffnungen 43 bzw. 44 angeordnet, die während eines Teiles des Kolbenhubes mit den Auslaßöffnungen 37 bzw. 38 zusammenfallen. Hierdurch wird die Kühlluft über Kühlrippen 45 strömen, welche innerhalb der Hülse 3 in den hohlen Kolbenstücken 4 und 5 vorgesehen sind. In den Schwungmassen 13 und 14 sind Löcher 39 bzw. 40 angeordnet, die mit den Abflußrohren 41 bzw. 42 durch die Rohre 50 bzw. 51 verbunden sind. Wenn Vakuum erzeugt wird, wird über die Zündkerzen 49 Kühlluft eingesaugt, die in den in Abb. 1 durch Pfeile angedeuteten Richtungen nach den Löchern 39 und 40 strömt und dabei die an der Außenseite des Gehäuses 11, 12 angeordneten Kühlrippen 46 überstreicht. Die Gegenkolbenstücke 15 und 16, welche innen mit Kühlrippen 47 versehen sind, können in derselben \Veise gekühlt werden oder auch derart, daß die Verbrennungsluft durch dieselben hindurch mittels der Luftpumpe eingesaugt wird. Die Rohre 41 und 42, welche mit dem Gehäuse 11,12 fest verbunden sind und daher mit diesem Gehäuse gemeinsam schwingen, sind neben der äußeren Welle 2 miteinander vereinigt, wo sie mittels eines Flansches an einem festen, kegelförmigen Abflußrohre dicht anliegen. Die Maschine wird von festen Lagern 48 getragen.

Wenn die Maschine angelassen werden soll, so werden die Hülsen 21 und 22 aneinander- n₅ geschoben, so daß das Schwungrad 6 mit der Hülse 3 und den Kolbenstücken 4 und 5 in hin und her gehende Schwingung versetzt werden kann, ohne daß das anzutreibende, hin und her schwingende Treiborgan des Schiffes o. dgl. nennenswert bewegt wird, und zwar wird das durch die Federung der Stäbe 19 und 20 er-

möglicht. Darauf wird das Gehäuse ii, 12 in Schwingung versetzt, so daß das Schwungrad 6 und das Gehäuse 11, 12 nun zueinander hin und her schwingen. Wenn der Ausschlag bei dieser Schwingung eine solche Größe erreicht hat, daß die Einströmöffnungen 35 und 36 von den Kolbenstücken 4 und 5 freigelegt werden, so strömt das frische Gasgemisch ein. Beim nächsten Hube wird das Gas in den Kompressionsräumen verdichtet und durch die Zündkerzen 49 gezündet, während frisches Gasgemisch durch die öffnungen 35 und 36 m die Arbeitsräume auf der entgegengesetzten Seite der Kolbenstücke 4 und 5 einströmt.

Bei dem darauffolgenden Arbeitshub wird das Gasgemisch in den letztgenannten Arbeitsräumen verdichtet und gezündet, während die Abgase aus den Arbeitsräumen auf der entgegengesetzten Seite der Kolbenstücke 4 und 5 ausströmen und frisches Gasgemisch statt dessen einströmt.

Wenn die Hülse 22 nach der Maschine hin verschoben wird, so wird diese belastet, und zwar um so mehr, je näher die Hülse 22 an die Maschine herangerückt wird. Die Federung der Stäbe 20 wird geringer. Hierbei wird die äußere Welle 2 angetrieben. Wenn ferner die Hülse 21 nach der Maschine hin verschoben wird, so wird die Welle 1 ebenfalls angetrieben.

Obgleich die Kraftmaschine bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungs-' form als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt ist, so kann dieselbe natürlich auch mittels eines anderen Treibmittels, beispielsweise Dampf, angetrieben werden, wobei die Regelung des Dampfes zweckmäßig dadurch herbeigeführt wird, daß man einen im Maschinengestell fest angebrachten Teil, durch welchen der Dampf zugeführt wird, an das Gehäuse 11, 12 dicht anliegen läßt, so daß dieses Gehäuse und die Hülse 3 unmittelbar die Regelung ausführen. Die Erfindung ist im übrigen nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Kraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einem oder mehreren fest miteinander verbundenen Kolben, welche in einem drehbar gelagerten Gehäuse mit ringförmigem Arbeitsraum hin und her schwingen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegeneinanderschwingenden Gruppen, nämlich Kolben (4,5) und Gehäuse (11, 12), mit Schwungmassen (6, 13, 14) versehen sind, und daß eine dieser Gruppen (4, 5) durch zur gemeinschaftlichen Schwingungsachse der Gruppen symmetrisch angeordnete und die hin und her schwingende Bewegung unmittelbar übertragende Organe (19, 20) mit den Treibwellen (1,2) verbunden ist, während die andere Gruppe (11, 12) frei schwingbar so angeordnet ist, daß sie lediglich infolge ihrer eigenen Trägheit den am Widerlager erforderlichen Widerstand gegen das Antriebsmittel bietet.
2. 2. Kraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (4, s) auf einer Hülse (3) befestigt sind, die den inneren Teil des ringförmigen Arbeitsraumes bildet und in dem den äußeren Teil des Arbeitsraumes bildenden Gehäuse (11, 12) drehbar gelagert ist, wobei jede Kolbenkammer in der Umfangsrichtung begrenzt wird durch vom Gehäuse (11, 12) radial nach innen vorspringende Teile (15, 16), welche an der die Kolben (4,5) tragenden Hülse (3) dicht anliegen.
3. 3. Kraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhülse (3) mit den Treibwellen (1,2) durch federnde Stäbe (19, 20) verbunden ist.
4. 4. Kraftmaschine nach Anspruch 3 mit zwei Treibwellen, von welchen die eine in der anderen drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhülse (3) durch die federnden Stäbe o. dgl. (19, 20) sowohl mit der inneren Welle (1) als auch mit der äußeren Welle (2) derart verbunden ist, daß die federnden Verbindungen der Hülse (3) mit den beiden Wellen (1,2) unabhängig voneinander geregelt werden können.
5. 5. Kraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Stäbe (19, 20) zu den Treibwellen (1, 2) parallel angeordnet und mit jeder Welle durch einen auf den Stäben und auf der betreffenden Welle verschiebbaren Flansch (21 bzw. 22) verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen