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Drehkolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine
Drehkolben-Brennkraftmaschine mit in einem Ringraum umlaufenden Kolben, die bei
der Ausdehnung des Kraftmittels sich abwechselnd drehen und festgehalten werden.
Der festgehaltene Kolben bildet hierbei die Rückwand der Explosionskammer.
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Bei derartigen Drehkolben-Brennkraftmaschinen ist es bereits bekannt,
an den Träger jedes in einem Ringraum umlaufenden Kolbens zwei gegenläufig wirkende
Kupplungen vorzusehen, von denen bei einer Explosion des Kraftmittels die eine die
anzutreibende Welle in der Arbeitsrichtung mitnimmt, während die andere den ihr
zugeordneten Kolben an einer rückläufigen Bewegung hindert.
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Bei den bisher bekannten Ausführungen sind jedoch zur Übertragung
der Kolbenbewegung in der Nutzrichtung auf die anzutreibende Welle eine größere
Anzahl Hohlwellen und sonstige übertragungsglieder erforderlich. Hierdurch wird
die Maschine außerordentlich kompliziert und teuer. Weiterhin bedeutet jedes Zwischenglied
Verringerung der Nutzleistung durchReibungsverluste usw. Außerdem hat man als Kupplungen
Rollen-oder Kugelgesperre verwendet; diese greifen bekanntlich nicht sofort ein,
sondern benötigen eine gewisse Anlauffläche. Infolgedessen wird in das Volumen des
tatsächlichen Kompressionsraumes ein gewisser Unsicherheitsfaktor gebracht. Gemäß
der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß der innere die Kupplungsglieder
tragende Teil einer die Welle in der Arbeitsrichtung mitnehmenden Kupplung unmittelbar
an der Welle, der andere Teil dieser Kupplung unmittelbar an der zugehörigen Kolbentragscheibe
befestigt ist. Zweckmäßig dient dieser Kupplungsteil gleichzeitig als Träger für
den äußeren Teil der eine rückläufige Kolbenbewegung verhindernden zweiten Kupplung,
deren innerer Teil an dem feststehenden Gehäuse der Maschine starr befestigt ist.
Außerdem ist eine regelbare Bremsvorrichtung vorgesehen, die einen jeweils die Nutzarbeit
leistenden Kolben während der Kompression des Kraftmittels so lange festhält, bis
die gewünschte Kompression erreicht ist. Durch eine derartige Anordnung der Kupplungen
erreicht man, daß verschiedene übertragungsglieder in Fortfall kommen, so daß die
Maschine in ihrem Aufbau vereinfacht ist. Weiterhin wird durch die spezielle Ausführung
der Kupplungen ermöglicht, daß die Kolben an jeder Stelle stoßfrei festgehalten
werden, an der sie sich gerade beim Einsetzen des Explosionsstoßes befinden. Ebenso
kommen auch die jeweils die Welle in der Arbeitsrichtung mitnehmenden Kolben sofort
mit ihr in Eingriff.
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Durch die benutzte Bremseinrichtung wird erreicht, daß der jeweils
die Vorderwand der Explosionskammer bildende Kolben mit
Sicherheit
festgehalten wird. Infolge ihrer Verstellbarkeit kann man mit ihr vollkommen die
Höhe des gewünschten Kompressionsdruckes beherrschen.
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An Hand der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert
werden.
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In Abb. i ist ein Ouerschnitt durch eine Brennkraftmaschine gemäß
der Erfindung dargestellt.
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Die Abb. 2 und 3 zeigen die Kupplungen irn Ouerschnitt und teiiweisein
Längsschnitt. In Abb.4 ist ein Längsschnitt durch die Kraftmaschine dargestellt.
Der Einfachheit halber ist nur die obere Hälfte gezeichnet, da die untere spiegelbildlich
ist.
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In Abb. i ist i das zweiteilig ausgeführte Zylindergehäuse, das mit
einem Kühlmantel 2 versehen ist. In diesem Zylindergehäuse befinden sich die beiden
Kolbenpaare 4, 5 bzw. 3, 6, die zur Aufnahme des Kühlwassers hohl gegossen und zur
Abdichtung gegen den Zvlinder außen mit Kolbenringen versehen sind. Die Kolben 4
und 5 sind auf eine Tragscheibe 7 und die Kolben 3 und 6 auf eine Tragscheibe 1g
aufgesetzt (vgl. Abb. 4). Mit den Kolbentragscheiben ig bzw. 7 bildet der äußere
Stirnkranz 48 einer Kupplung ein Stück. Der innere Teil 2o dieser Kupplung ist durch
Keile 18 mit der anzutreibenden Welle 8 fest verbunden. In dem inneren Kupplungsteil
2o sind Ausdrehungen vorgesehen, in welche die beweglichen Kupplungsglieder 21 eingesetzt
sind.
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Die Kupplungsglieder 2i sind vorteilhaft derart bemessen, daß sich
der Durchmesser der Lagerung des Kupplungsgliedes zur Breite an der Ansatzstelle
des Kupplungsgliedes und Länge wie 3 ::2 : 7,5 verhält. Die Flächen der Kupplungsglieder
sind exzentrisch abgedreht, und zwar derart, daß der wirksame Teil der Kupplungsfläche
auf der der Kupplungsrichtung entgegengesetzten Seite des Gliedes liegt. An Stelle
einer glatten abgedrehten Kupplungsfläche kann auch eine keilförmige treten. In
dem äußeren Stirnkranz 48 muß dann eine entsprechende Ausdrehung vorgesehen sein.
Hierdurch wird eine größere Reibungsfläche der beiden Kupplungsteile erreicht. Druckfedern
25, die in Ausbohrungen des inneren Kupplungsteiles 2o eingesetzt sind, sind bestrebt,
die Kupplungsglieder ai gegen den äußeren Stirnkranz 48 zu drücken. Die ganze Kupplung
läuft in Öl und ist an der Vorderseite durch einen Deckel 24 abgeschlossen, der
mittels Schrauben befestigt ist. In den Deckel ist eine an sich bekannte Öldichtung
2a eingesetzt. Die Kupplungsglieder 2i sind mit Bohrungen 23 versehen, um beim Arbeiten
der Kupplung einen besseren Ölausgleich in den Kammern zu erhalten. Wie insbesondere
Abb.3 erkennen läßt, nimmt bei einer Drehung des äußeren Stirnkranzes 48 der Kupplungsteil
20 in der einen Drehrichtung die anzutreibende Welle 8 mit, in der anderen Drehrichtung
dagegen nicht.
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Auf den Stirnkranz48 ist der äußere Kupplungsteil 26 der zweiten mit
einer der Kolbentragscheiben ig bzw. 7 zusammenarbeitenden Kupplung fest aufgeschoben.
Der äußere Kupplungstei126 dient mit seinem unteren Ende als Träger des inneren
Kupplungsteils 27, in den in gleicher Weise wie bei der anderen Kupplung bewegliche
Kupplungsglieder 21 eingesetzt sind. Der innere Kupplungsteil 27 ist mittels Keilen
3o an dem Gehäuse i starr befestigt. Zur besseren Lagerung ist zwischen der anzutreibenden
Welle 8 und dem inneren Kupplungsteil 27 noch ein Kugellager 28 vorgesehen.
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Die Wirkrichtung der beiden mit einer Kolbentragscheibe zusammenarbeitenden
Kupplungen ist so gewählt, daß bei einer Drehung der Kolbenscheibe ig bzw. 7 in
der Arbeitsrichtung die innere Kupplung die Welle 8 mitnimmt und die äußere Kupplung
frei läuft, während in der andern Drehrichtung die innere Kupplung frei läuft und
die äußere Kupplung in Eingriff kommt, so daß sich die Kolbenscheibe nicht zurückdrehen
kann, und der Kolben die Explosionsrückwand bildet. Auf dem Stirnkranz 26 ist mittels
Keile eine Bremsscheibe 38 befestigt, die einen Nocken 41 (Abb. 4 rechts oben) mit
langer Anlauf-und Ablauffläche trägt, um das Bremsen stoßfrei zu machen, Die Bremsscheibe
38 arbeitet mit einem Bremszylinder 37 zusammen, in dessen gabelförmiges Ende mittels
eines Bolzens 4o eine Rolle 39 eingesetzt ist. Diese wird ebenso wie die
Gegenrolle 49 zur Geräuschdämpfung zweckmäßig mit Rohhaut überzogen. Außerdem kann
man noch einen schlagdämpfenden Ring 42 vorsehen.
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Der Bremszylinder 37 kann mittels einer Federscheibe 34 und einem
Stellrad 35 mehr oder weniger gegen den Nocken 41 gepreßt werden. Für die Scheiben
34 können gerollte, runde oder auch flache Druckfedern verwendet werden. Zweckmäßig
werden sämtliche Stellräder 35 durch irgendwelche kinematischen Mittel miteinander
verbunden, so daß die vier Zylinder 37 von einer Stelle aus eingestellt werden können.
Bei großen Maschinen muß gegebenenfalls die Wirkung der Druckscheiben 34 durch an
die Bremszylinder angeschlossene Wasser- oder öldruckzylinder verstärkt werden.
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Die Bremszylinder 37 halten über die Bremsscheiben 38 die die Vorderwand
der Explosionskammer bildenden Kolben während der Kompression fest, so daß also
die Stärke der Bremswirkung die Höhe der Kornpression
bestimmt,
die infolgedessen leicht geregelt werden kann.
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Auf die Nabe der Bremsscheiben 38 sind die Nockenscheiben 4.5 für
die Brennstoffpumpen aufgezogen, ferner die Zahnkränze 46 für die Andrehkurbel oder
den Anlasser, weiterhin die Zahnkränze 52 für die Doppelfunkentnagnete.
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Aus Abb. i sind ferner noch in Ansicht die an den Seitenwänden liegenden
Auspuffschlitze g und io zu ersehen. i i sind die Zündkerzen, auf die je eine Magnetzündung
angeschlossen ist. Die Explosionsräume an den Zündkerzen sind um zwei bis drei Zehntel
:Millimeter weiter zu schleifen, damit der Verbrennungsraum von Rückständen freigehalten
wird. 13, 16, 17, 15 sind die Kanäle für die Brennstoffpumpen und 12 und 1q. die
Kanäle für die Spülluft.
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Das Kühlwasser wird den Kolben durch die mit Zuflußleitungen q4 versehenen
Tragscheiben zugeführt. Es wird durch Schleifringe 4.7 eingedrückt und läuft durch
entsprechende Schleifringe 5o wieder ab. In den Kolbentragflächen sind weiterhin
Schmiernuten -.3 und Dichtungsringe 5q., von denen der oberste zweckmäßig keilförmig
ist, vorgesehen. Die Schmierölzufuhr erfolgt über ein nicht mitgezeichnetes Druckventil
durch die Bohrung 33, und durch die Bohrung 5i läuft das 01 dann wieder ab. Die
COlabdichtung des ganzen Gehäuses erfolgt in an sich bekannter Weise durch eine
Stopfbüchsenpackung 32, auf die der Deckel 31 aufgeschraubt ist.
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Die Wirkungsweise einer Kraftmaschine gemäß der Erfindung ist folgende:
Sobald die Maschine angelassen werden soll, wird beispielsweise die Kolbentragscheibe
ig mit ihren Kolben 3 und 6 mittels der Andrehkurbel oder des Anlassers über das
Zahnrad 4.6 in der Pfeilrichtung gedreht. Hierbei «-erden die an die Kanäle 13,
16, 17 und 1,5 angeschlossenen Brennstoffpumpen durch die Nockenscheibe 45 betätigt
und blasen infolgedessen Gemisch ein. Sobald die zu den Kolben ,4 und 5 gehörende
Bremsscheibe 38 mit ihren Nocken 41 auf den Bremszylinder 37 aufläuft, werden die
vorher vor den Kolben 3 bzw. 6 hergeschobenen Kolben .1 bzw. 5 festgehalten, so
daß die Kompression erfolgt. Wenn, je nach der Einstellung der Bremszylinder 37,
ein Kompressionsdruck von 5 bis 8 Atm. erreicht ist, erfolgt die "Zündung. Die Explosion
schleudert die beiden Kolben q. und 5 mit ihrer Tragscheibe in der Pfeilrichtung
weiter. Die Tragscheibe? nimmt hierbei über den äußeren Kupplungsteil 48 und den
inneren Kupplungsteil 2o die anzutreibende Welle 8 mit. Während dieser Zeit werden
die beiden anderen Kolben 3 und 6 mit ihrer Tragscheibe ig festgehalten, da der
Explosionsdruck auf diese Kolben in der der Arbeitsrichtung entgegengesetzten Richtung
wirkt und die zu der Tragscheibe ig gehörende äußere Kupplung die Kolben 3 und 6
in dieser Richtung festhält.
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Nachdem die Kolben ,4 und 5 die Auspuffschlitze g und io überlaufen
haben, treten die verbrannten Gase ins Freie aus. Durch die an die Kanäle i2 und
14 angeschlossenen Gebläse werden die verbrannten Gasrückstände abgesaugt.
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Die noch in Bewegung befindlichen Kolben .4 und 5 komprimieren das
erneut eingeblasene Gemisch, und das Arbeitsspiel wiederholt sich mit den Kolben
3 und 6 als Arbeitskolben.
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Durch Verstellen des Zündzeitpunktes und des bereits erwähnten Regelns
des Bremsdruckes kann jede gewünschte Kompression erreicht werden. Da die Kolben
gekühlt werden, treten Glühzündungen nicht ein. Man beherrscht infolgedessen den
Zündzeitpunkt und kann außerordentlich hohe Kompressionen anwenden.