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Brennkraftmaschine Es sind bereits Pumpen und andere ähnliche Maschinen
bekannt, welche im wesentlichen aus einer Schraube mit einem oder mehreren Gewinden
und einer oder mehreren Ketten oder Rädern mit vorspringenden Gliedern bestehen,
wobei sich letztere entlang einer oder mehreren Erzeugenden der Schraube verschieben
und mit deren Gewindegängen in einer Weise zusammenarbeiten, daß zwischen diesen
Räume veränderlichen Inhalts entstehen, die beispielsweise zum Ansaugen und Fortdrücken
von Flüssigkeiten benutzt werden.
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Weiter sind nach dem gleichen Grundsatz arbeitende Maschinen bekannt,
welche einen Motor bilden können. Derartige Maschinen sind jedoch aus zwei einander
zugeordneten Pumpen zusammengesetzt, von denen die eine zum Verdichten, die andere
zum Expandieren benutzt wird. Da Pumpen dieser Art je zwei Reihen von sich bewegenden
Arbeitsgliedern aufweisen, haben die aus der Vereinigung zweier Pumpen gebildeten
Motoren vier oder wenigstens drei Reihen von beweglichen Körpern, denn es muß auch
ein Verteilungssystem, eine Steuerung zwischen den von den beiden Gliederreihen
gebildeten Kammern vorgesehen werden.
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Es sind auch bereits Motoren bekannt, die nur zwei Reihen von Arbeitsgliedern
haben, doch wird bei diesen Motoren kein vollständiger Kreisprozeß im Sinne einer
Wärmekraftmaschine erzielt, da sie mit einem Druckmittel gespeist werden. Diese
Maschinen sind mithin nur als Expansionsmaschinen zu betrachten.
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Der Zweck der Erfindung ist, eine in der Bauart einfache Maschine
dieser Art zu schaffen, die einwandfrei im Viertakt arbeitet.
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Zur Erreichung des angestrebten Zweckes besteht der Motor erfindungsgemäß
aus wenigstens zwei Reihen von beweglichen Arbeitsgliedern, von denen die der einen
Reihe die Kammern für das Ansaugen und Verdichten und die der anderen Reihe die
Kammern für die Expansion und den Auspuff bilden.
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Der Motor ist dabei erfindungsgemäß vorzugsweise so ausgebildet, daß
die ineinander eingreifenden Arbeitsglieder zur Steuerung der Zu- und Ableitungskanäle
der Maschine und des überschiebens der Verbrennungsgase aus dem Verdichtungs- in
den Expansionsraum dienen, derart, daß keinerlei Ventile erforderlich sind.
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Auf den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und
schematisch dargestellt, und es zeigen
Fig. i bis 5 Ansichten, aus
welchen die Wirkungsweise der Maschine ersichtlich ist, Fig.6 eine teilweise geschnittene
Oberansicht einer Maschine nach der Erfindung und Fig.7 eine teilweise geschnittene
Endansicht der Maschine.
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Zur Erläuterung des Grundgedankens der Wirkungsweise soll zunächst
an Hand der Fig. i bis 3 der vollständige Arbeitskreislauf der Maschine erläutert
werden: In einem Kanal A (Fig. i bis 3) bewegen sich in Richtung des Pfeiles B die
in -gleichen Abständen voneinander angeordneten Arbeitsglieder C, D, E, F
usw., die beispielsweise Teile von Gewindegängen einer Schraube sein können. In
Eingriff mit den Gliedern C, D, E, F ... bewegen sich in einem den Kanal
A kreuzenden Kanal i im Sinne des Pfeiles :2 die ebenfalls im gleichen Abstand wie
die Glieder C, D, E, F ... voneinander angeordneten Glieder 3, 4,
5, 6, 7 usw., die beispielsweise an einer endlosen Kette befestigt sein können.
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Der Arbeitskreislauf einer derartigen Maschine spielt sich in folgender
Weise ab: Durch einen Kanal G wird dauernd von einem Vergaser Brennstoffluftgemisch
einem in einer Wandung des die Glieder C, D, E, F ... 3, 4, 5,
6,7 ... umschließenden Gehäuses vorgesehenen Kanal H zugeführt, der dauernd
mit dem Inneren des Kanals A in Verbindung steht.
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Wenn beispielsweise die Kante e des Gliedes E den Schnittpunkt I der
Kanäle A und i verläßt, beginnt die Füllung des Raumes 0 zwischen den Elementen
E und 5, während gleichzeitig auch noch frisches Gemisch in den Raum zwischen den
Gliedern E und F einströmen kann. Bei der Verschiebung des Gliedes E in Richtung
des Pfeiles B bewegt sich gleichzeitig das Glied 5 in Richtung des Pfeiles 2. Der
Raum 0 wird also größer. Er erreicht sein Maximum, wenn die Kante d des Gliedes
D den Schnittpunkt II der Kanäle A und i erreicht.
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Der mit Gemisch gefüllte Raum 0 zwischen den Gliedern D und E kommt
bei der Bewegung der beiden Gliederreihen (C, D, E, F
usw. und 3, 4, 5, 6,
7 usw.) schließlich in die in Fig.2 dargestellte Lage, in welcher die Kante e des
Gliedes E mit dem Schnittpunkt III der Kanäle A und i zusammenfällt. Der Raum 0
hat noch maximale Füllung, und letztere ist noch nicht verdichtet. Wenn angenommen
wird, daß fünf Glieder C, D, E, F usw. und fünfzehn Glieder 3, 4, 5, 6, 7
usw. vorhanden sind, steht in der oben angegebenen Stellung das Glied E mit dem
Glied i i in Eingriff, während das Glied io gerade im Begriff ist, mit dem Glied
E in Eingriff zu kommen. In diesem Augenblick beginnt die Verdichtung der Füllung
des Raumes O. Durch das Glied io wird der Raum 0 ständig verkleinert, bis der Punkt
d des Gliedes D den Schnittpunkt IV der Kanäle A und i erreicht. In diesem Augenblick
ist die Verdichtung beendet, und durch die Kerze K wird das hochverdichtete Gemisch
zur Zündung gebracht.
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Der durch die Zündung der Gase entstehende Druck wirkt in Richtung
des Pfeiles :2 auf das Element io (Fig. 3). Die brennenden und verbrannten Gase
strömen in den Raum P, der sich nunmehr durch die gegenseitige Bewegung der Elemente
D und io fortbildet und schließlich durch die Elemente io und 9 begrenzt wird. Sobald
dann der mit Verbrennungsgasen gefüllte Raum P in Verbindung mit dem an der Ansaugseite
des Kanals A liegenden, in der Wandung des Kanals i vorgesehenen Auspuffkanal M
kommt, entweichen die Verbrennungsgase (Fig. 1).
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Wenn die Neigung der einander berührenden Flächen (s. y-s in Fig.
2) der sich gegenseitig beeinflussenden Glieder nicht auf der ganzen Höhe gleich
ist, kann um die Zeit der höchsten Verdichtung die Expansionskammer bereits gebildet
werden, d. h. das geringste Volumen der Verdichtungskammer ergibt sich bei dem Beginn
der Bildung der Expansionskammer.
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In den Fig. 4 und 5 ist letzteres schematisch dargestellt. Wie Fig.4
zeigt, besteht am rechts liegenden Boden des Durchgangskanals A im Zeitpunkt der
Zündung die Verdichtungskammer, die sich beispielsweise bis etwa zur halben Höhe
des Durchgangskanals A erstreckt. Aus Fig. 5 ist dann ersichtlich, daß bei einer
entsprechenden kleineren Neigung dieser Fläche etwa in der oberen Hälfte der Wandung
an der oberen Begrenzungswandung des Gehäuses (Kanal i) ebenfalls ein Raum gebildet
wird, und zwar handelt es sich hier um den Beginn der Bildung der Expansionskammer.
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Wie die Fig. 6 und 7 erkennen lassen, ist in einem Rahmen oder Gehäuse
2o eine Welle 21 angeordnet, welche ein Schraubenrad 22 mit beispielsweise fünf
Gewindezähnen 23 trägt. Das Schraubenrad 22 dreht sich in einem dichten Gehäuse
24, welches nur mit Längsschlitzen 25 für den Durchgang von Gliedern 26 versehen
ist. Letztere sind an zweckmäßig endlos geführten Ketten vorspringend angebracht.
Die Ketten bestehen aus einem doppelten Satz von Kettengliedern mit zwischen diesen
angeordneten Rollen. Einige Kettengliederachsen tragen die vorspringenden Glieder
26, die der Bauart des Schraubenrades entsprechende Schraubenflächen
aufweisen.
Diese Flächen arbeiten mit den Zähnen des Schraubenrades zusammen, während der Boden
und der Oberteil dieser Glieder 26 dem Kern der Schraube bzw. der Deckeninnenfläche
des Gehäuses 2o angepaßt sind. Die Kette verschiebt sich entlang der Erzeugenden
des Schraubenrades 22 und läuft über Umführungsscheiben 27 und 28. Die Umführungsebene
der Kette kann die Achse des Schraubenrades schneiden oder aber diese kreuzen. In
dem besonderen Fall der Fig. 7 liegt die Umführungsebene x -x' der Kette parallel
zur Achse des Schraubenrades. Durch diese Anordnung wird eine gute Führung der vorspringenden,
durch schraubenförmige Flächen begrenzten Glieder 26 erzielt. Die Kette wird zweckmäßig
als endlose Kette ausgebildet und auf dem geradlinigen Teil ihrer Bahn in dem Rahmen
2o durch die Ränder der Kettenglieder geführt, die auf Rippen im Innern des Gehäuses
2o sich verschieben.
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Die miteinander arbeitenden Glieder z. B. des Schraubenrades und der
Kette können einander in beliebigen, von ihrer Bauart abhängigen Bahnen und unter
beliebigen Winkeln kreuzen.
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Die Zähne des Schraubenrades 22 oder aber die Arbeitsglieder 26 der
Kette sind zweckmäßig hohl ausgebildet und tragen eine Zündkerze, die in an sich
bekannter Weise mit einem Schleifkontakt zusammenarbeitet, der den Strom für die
Zündung des verdichteten Gemisches zuführt.
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Da bei der praktischen Ausführung der Maschine die ineinander eingreifenden
Glieder durch schraubenförmige Flächen begrenzt werden, werden diese Glieder nach
den Angaben in Fig. 4 und 5 ausgebildet, so daß der Neigungswinkel einer einzelnen
Fläche unten kleiner als oben ist und mithin im Augenblick der Zündung Verdichtungskammer
und Expansionskammer gleichzeitig vorhanden sind.
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Um den Rauminhalt dieser Kammern zu vergrößern, werden zweckmäßig
die an der Zündstelle nebeneinanderliegenden Wandungen der Kanäle A und i konisch
ausgebildet, und ebenso werden die mit diesen Flächen zusammenarbeitenden Flächen
der sich bewegenden Glieder in dieser Weise ausgebildet.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Ketten veranschaulicht,
die symmetrisch mit Bezug auf die Achse 21 des Schraubenrades 22 angeordnet sind.
Da, wie bereits erwähnt, die Schraube 22 fünf Gewindegänge aufweist, mit welchen
die vier Ketten zusammenarbeiten, werden regelmäßig aufeinanderfolgende Explosionen
in dem Kreislauf erzielt, die um
= i8° zueinander versetzt sind. Zweckmäßig wird daher .ein Schraubenrad mit n Gewindegängen
mit (iz T i) Ketten benutzt, wodurch bei jeder Umdrehung der Schraube um
versetzte Explosionen erzielt werden. Es kann eine gerade Anzahl von Gewindegängen
benutzt werden, wenn paarweise zusammen erfolgende Explosionen erwünscht sind.
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Umgekehrt, wenn an Stelle einer Schraube vier Schrauben und an Stelle
von vier Ketten eine mit allen vier Schrauben zusammenarbeitende Kette benutzt wird,
muß der Abstand zwischen den am Zündpunkt liegenden Schraubenflächen proportional
der Steigung der Kette sein, um auch hier regelmäßig aufeinanderfolgende Explosionen
zu erzielen.
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Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel übernehmen die Schraubenradzähne
das Ansaugen und die Verdichtung, während zwischen den Arbeitsgliedern der Kette
die Explosion und schließlich das Austreiben der verbrannten Gase erfolgt. Selbstverständlich
könnte lediglich durch das Vertauschen des Einlaßkanals für die frischen Gase gegen
den Auspuftkanal für die verbrannten Gase auch erreicht werden, daß die Arbeitsglieder
der Kette das Ansaugen und die Verdichtung des Frischgases übernehmen, während zwischen
den Zähnen des Schraubenrades die Explosion erfolgt und durch diese Zähne schließlich
die verbrannten Gase ausgetrieben würden.
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Selbstverständlich muß die Maschine mit einer Schmier- und Kühlvorrichtung
für die einzelnen Teile ausgerüstet werden, doch können diese Einrichtungen bekannter
Bauart sein.