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Brennkraftfreiflugkolbenmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine
Brennkraftfreiflugkolbenmaschine mit in- einer Achse angeordnetem Kolbenpaar und
Zylinderpaar, von denen das als Gegenkolbenpaar wirkende Zylinderpaar sich gegenläufig
zum Kolbenpaar bewegt.
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Freiflugkolbenmaschinen mit paarweise angeordneten, in derselben Achse
liegenden einfachwirkenden Zylindern sind an sich bekannt, ebenso die Anordnung
von einfachwirkenden Zylindern mit starr miteinander verbundenen Kolben, bei der
zwei Verbrennungsräume vorhanden sind, die von dem Zylinderpaar und von dem gegenläufig
dazu bewegten Kolbenpaar gebildet werden.
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Neu und besonders vorteilhaft ist aber die zwangsläufige Verbindung
des Zylinderpaares und des zu ihm gegenläufigen inneren Kolbenpaares bei Brennkraftmaschinen
mit Freiflugkolben und zwei Verbrennungsräumen zum Massenausgleich und zur Synchronisierung.
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In der Zeichnung ist eine Brennkraftfreiflugkolbenmaschine gemäß der
Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt: Abb. i veranschaulicht das
Prinzip der Maschine nach der Erfindung, wobei diese als Zweitakt-Verpuffungsmaschine
dargestellt ist und zum Antrieb von Ölpumpen dient.
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Abb. 2 zeigt eine bauliche Ausbildung einer Maschine nach der Erfindun>
für den Antrieb von elektrischen Stromerzeugern.
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Abb. 3, 4 und 5 zeigen Einzelheiten. Da bei beiden Ausführungsbeispielen
jeder Zylinder nur eine einzige Verpuffungskammer aufweist, wird im nachstehenden
zwischen Verpuffungskammer und Zylinder nicht unterschieden, sondern kurzweg vom
Zylinder gesprochen.
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In Abb. i sind 20 und 2o' die paarweise angeordneten Zylinder, wöbei
die Achse des Zylinders 20' in der Verlängerung der Achse des Zylinders 20 liegt
und die Flugkolben ig und i9' der beiden Zylinder auf der gemeinsamen Kolbenstange
27 sitzen. Durch Brükken .4o und 40' sind die Kolben 29 und 29' in fester Verbindung
mit den als Gegenkolben wirkenden Zylindern 20 und 2o'.
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Die in Ölpumpen arbeitenden Kolben 29 und 29' sind miteinander je
durch eine Stange 31 fest verbunden. Auf der Flugkolbenstange 27 ist eine
Mittelbrücke q.o" von ungefähr dem doppelten Volumen einer der Brücken 40 oder 40'
angeordnet; an jedem ihrer Enden ist ein Doppelpumpenkolben 28, 28' starr befestigt.
Die Stangen 31, mit welchen jeder Pumpenkolben 29 mit einem Kolben 29' verbunden
ist, sind durch die Enden der Mittelbrücke ¢o" und durch die einen entsprechenden
Längskanal aufweisenden Doppelkolben 28, 28' hindurchgeführt. Die Mittelbrücke to"
mit den Doppelkolben 28, der Kolbenstange 27 und den Kolben ig, ig' ist durch die
Stange 30 mit der Wippe 33 verbunden, während an der Stange 32, die gleichfalls
an der Wippe 33 angelenkt ist, die Brücke 40'
mit dem Zylinder 2o',
die durch die beiden Stangen 31 verbundenen vier Pumpenkolben 29 und 29' und die
Brücke 4o mit dem Zylinder 2o aufgehängt sind.
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Die bei einer Verpuffung im Zylinder 20 gegenläufig bewegten Teile
sind (wenigstens in ihrer Gesamtheit) gegenüber den durch eine Verpuffung im Zylinder
2o' bewegten Teilen oder Massen gut ausgewichtet.
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Die dargestellte Maschine arbeitet folgendermaßen: Bei einer Explosion
im Zylinder 2o wird der Kolben 19 und der mit ihm durch die Stange 27 verbundene
Kolben 19' im Zylinder 2ö nach oben getrieben. In gleicher Richtung nimmt die fest
auf der Stange 27 sitzende Mittelbrücke 40" die beiden Doppelkolben 28 der Ölpumpen
mit. Gleichzeitig wird der durch die Brücke 4o, die Kolben 29, die Stangen
31, die Kolben 29', die Brücke 40', die Stange 32 an der Wippe 33 aufgehängte
Zylinder 2o nach unten getrieben und nimmt hierbei alle diese Teile 40, 29, 31,
29', 4o' und 32 in gleicher Richtung mit. Die Abwärtsbewegung wird durch die nach
oben getriebenen Gestänge 3o, die an den Außenenden der Wippe 33 angreifen, unterstützt.
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Es ergibt sich hieraus, daß bei einem Arbeitshub eines Kolbens eine
vollständige Symmetrie der Bewegungen herrscht.
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Falls die Massen der gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen
bewegten Teile nicht ohne weiteres gegeneinander ausgeglichen sein sollten, so bietet
ihre vollkommene Ausgewichtung in ihrer Gesamtheit natürlich keine Schwierigkeit.
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Beim Anheben der Doppelkolben 28 und gleichzeitigem Niedergehen der
Kolben 29 wird im unteren Pumpenpaar das Öl angesaugt, im oberen Pumpenpaar dagegen
herausgedrückt. Es herrscht also auch mit Bezug auf die Kraftabgabe der beiden beweglichen
Svsteme eine vollständige Gleichheit, da ja auch die Reibungsverluste der letzteren
einander gleich sind.
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Werden die Pumpen zum Antrieb eines Fahrzeuges benutzt, so ist bei
der Anordnung einer Mehrzahl von Pumpen eine Regelung der jeweiligen Arbeitsleistung
in einfachster Weise durch die zeitweise Ab- bzw. Zuschaltung von Pumpenelementen,
gegebenenfalls von verschiedenem Durchmesser, möglich.
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Gemäß der Ausführung nach Abb. 2 arbeiten die auf der Stange 27 sitzenden
Flugkolben wiederum in zwei einander gegenüberliegenden, ebenfalls beweglich angeordneten
Zylindern 2o. Durch die im Zylinderboden vorgesehene Öffnung i kann über das beim
Kompressionshub des Kolbens i9 geöffnete Ventil 2 Frischluft in die Kammer io' eintreten.
Ersteres ist als leichtes Blattventil ausgebildet, das sich beim Arbeitshub des
Kolbens ebenfalls selbsttätig schließt. Mit 3 ist ein Längskanal bezeichnet, in
welchen beim Arbeitshub des Kolbens ein Brgehteil der Frischluft gepreßt wird und
von dem sie über das Ventil 4 in den Ringraum 5 gelangt, an welchem die zur Zerstäuberdüse
14 führenden engen Kanäle 6 und 7 angeschlossen sind. Da der Kolben ig beim Verdichtungshub
auch in seiner höchsten Stellung immerhin in einem gewissen Abstand vom Innenende
des Zylindereinsatzstückes bleibt, während er mit seinem äußeren Ende ganz nahe
an den Ring 25 herangeführt wird, wird die Luft im Raum 5 stärker verdichtet als
im Raum io.
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Der federbelastete Ring 25 ist über dem äußeren Kolbenrand auf einer
kleinen Ausladung des Zylinders 2o angeordnet. Im Boden des Kolbens ig sind Aussparungen
9 vorgesehen, durch die hindurch die schon beim Arbeitshub unterhalb des Kolbenbodens
verdichtete Frischluft über die Kanäle 8 des Zylinders 2o in den Raum io einströmen
und die verbrannten Gase über die Kanäle i i und 12 ins Auspuffrohr 13 treiben kann.
In dem nach außen zugewendeten Ende des Zylinders 2o ist ein Einsatzstück 2i mit
einem Ventilträger 22 .vorgesehen. Der Zylinder 20 selbst ist gleitbar in den Bügel
23 eingebaut. Der Ventilkegel 14 wird durch die Wirkung einer Feder 15 auf seinem
Sitz gehalten, deren Stärke so bemessen ist, daß durch den in der Kammer io mit
Bezug auf die Kammer 5 jeweils herrschenden Unterdruck der federbelastete Ventilkegel
14 von seinem Sitz ganz wenig abgehoben wird und die im Ringraum 5 vorhandene verdichtete
Luft über die Kanäle 6, 7 aus der Ventilöffnung berausgepreßt werden kann. Im Ventilsitz
selbst sind enge Kanäle 16, 17 vorgesehen, durch die hindurch der flüssige
Brennstoff über das Ventil 14 aus der Zuleitung 18 mitgerissen wird in demjenigen
Augenblick, in dem die Verbrennungsgase aus der Kammer io durch die über die Bohrungen
8, 9 eingeströmte Spülluft durch den Auspuff 13 ausgetrieben wurden. Die
Einführung des Brennstoffes hält nach Beginn des Verdichtungshubes noch an; der
Austritt des Brennstoffes aus den Verteilerrillen 17 erstreckt sich also
über eine verhältnismäßig große Zeitspanne, so daß die Brennstoffäden außerordentlich
dünn gehalten und eine feine Zerstäubung des Brennstoffes erreicht werden kann.
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Das Ventil 14 wird erst wieder geschlossen, wenn der Kolben i g seine
obere Hubstellung wieder erreicht und die Explosion stattgefunden hat.
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Bei der Entzündung des verdichtenden Luftgasgemisches wird der Kolben
ig etwa auf die Hälfte des je nach der Verdichtung
in seiner Größe
veränderlichen Hubes nach innen getrieben.
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Mit der Kolbenstange 27 sind zwei Feldmagnetzylinder 28 fest verbunden,
während an den beiden durch Brücken 4.o mit dem Zylinder in fester Verbindung stehenden
Trägern 31 ein Ringanker 29 sitzt. Jede von zwei auf einem Zapfen 34 schwingbar
angeordneten Wippen 33 ist einerseits durch eine Stange 30 mit dem Magnetzylinder
28 und anderseits durch eine Stange 32 mit der Brücke 4.o verbunden, die an dem
inneren Ende des Zylindermantels 2o sitzt und die Träger 31 des Ringankers 29 trägt.
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Bei der Entzündung des Luftgasgemisches wirkt die Explosion in bekannter
Weise auf alle den Explosionsraum umschließenden Wandungen, und da die Projektionsflächen
von Kolbenboden und Einsatzstück gleich groß sind, wird, wenn der Kolben i 9 nach
innen gedrückt wird, das Einsatzstück und der mit ihm verbundene Zylinder 2o nach
außen getrieben. Da zweckmäßig die Größe der gegenläufig bewegten :Massen gleich
gewählt wird, d. h. diese gegeneinander ausgeglichen werden, so ergibt sich auch
eine gleichmäßige Beschleunigung der Massen. Der im Teil A nach außen geschleuderte
Zylinder 2o, dessen Einsatzstück 2i gleichfalls als Kolben wirkt, wird bei der nächsten
Explosion im Teil B wieder zurückgeführt usw.
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Das Wippengestänge 30, 33, 32 und die Brücke .1.o dienen im Grunde
genommen nur zur Aufhängung des Aggregates.
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Die Mag netzylinder und Anker gleiten beim Betrieb des Verpufungsmotors
in gegenläufiger Richtung hin und her, wodurch die magnetischen Kraftlinien geschnitten
werden und ein elektrischer Strom erzeugt wird.
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Die Regelung der Brennstoffzufuhr erfolgt dadurch, daß man mittels
der Stange 39 und der Scheibe 38 den Kegel von Ventil 4. mehr ode- weniger dicht
auf seinen Sitz gelangen läßt, so daß weniger oder mehr Luft, oder aber auch gar
keine, von dem Verdichtungsraum 5 in den Raum io' zurückweichen kann und der Druckunterschied
zwischen Raum 5 und Raum io kleiner wird. An Stelle der dargestellten Nutzeinrichtungen
kann auch eine andere treten.