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Zweitaktbrennkraftmaschine mit feststehendem Zylinderblock und kreisendem
Gehäuse Die Erfindung betrifft Br.ennkraftmaschi.-nen, insbesondere Zweitaktdieselmotoren.
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Es ist bekannt, Brennkraftmaschinen so auszuführen, daß sie einen
feststehenden Zylinderblock besitzen, dessen Zylinder radial in der =Mitte zusammenlaufen
und um den ein luftdichtes Gehäuse kreist. Diese verhältnismäßig einfache Grundidee
zu einer zufriedenstellenden Ausführung zu bringen bereitete jedoch Schwierigkeiten,
besonders in bezug auf die Anordnung der Luft- und Gasleitungen und Ventile.
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Gemäß der Erfindung ist das Gehäuseinnere mit dem Raum zwischen den
Kolben durch Luftleitungen verbunden, die durch ein an sich bekanntes Ventil beim
Arbeitshub der Kolben geschlossen werden, das jedoch bei einem Überdruck im Gehäuse
ebenso wie an sich bekannte Ventile in den Kolbenköpfen Luft in den Raum zwischen
den Kolben strömen läßt, die in den hohlen Räumen des luftdichten Gehäuses durch
die Kolben vorverdichtet worden ist. In den Raum zwischen den Zylindern mündet eine
Brennkraftdüse. Die Auspufföffnungen je zweier Zylinder sind durch Auspuffleitungen
verbunden. Im Gehäuse sind Einlaßventile vorgesehen, durch die während des Umlaufes
des Gehäuses Luft einströmt, und Auslaßventile zur Vermeidung eines zu hohen Überdruckes
in dem Gehäuse.
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Alle Teile der Maschine sind symmetrisch und kreisförmig angeordnet,
so daß eine gut ausbalancierte und ausgewuchtete Maschine entsteht.
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In den Zeichnungen ist Abb. i ein Längsschnitt, in dem die Kolben
in Zündstellung gezeigt sind, Abb. 2 ein Längsschnitt in etwas kleinerem Maßstab
nach der Linie 2-2 der Abb. i, Abb.3 ein mehr oder weniger schematischer Schnitt
durch den Maschinenblock, der die Kolben in ihrer äußersten Grenzlage zeigt, wobei
das Einströmen der Luft durch die verschiedenen Öffnungen angedeutet ist, und Abb.
.4 ein teilweise abgebrochener Schnitt nach .der Linie 4-4 der Abb. 3.
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Die Maschine enthält einen Block A von im allgemeinen runder Form
mit zylindrischen Ansätzen i und 2 an seinen Enden. Diese Ansätze bilden Zapfen,
auf denen zylindrische Lagermuffen 3 und 4. eines Gehäuses ß drehbar gelagert sind.
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Der Block A ist fest und unbeweglich auf einem Träger oder Rahmen
5 auf der Seite des Ansatzes i befestigt, und ein Träger 6 stützt die andere Seite
der Maschine mittels einer Lagermuffe 7 ab, in der die Lagermuffe ,4 läuft.
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Der Block A besitzt eine Anzahl (zweckmäßig vier) radiale.Bohrungen,
die Zylinder8 bilden, in denen Kolben 9 hin und her gehen. Da sämtliche Zylinder,
Kolben und dazugehörige Teile auf genau die gleiche Art ausgebildet sind, «erden
dieselben Bezugszeichen
benutzt, um entsprechende Teile zu bezeichnen.
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Das Gehäuse B enthält einen mittleren Ring io, an dem Seitenplatten
ii und 12 in passender Weise befestigt sind. Der mittlere Ring io enthält im Innern
einen ringförmigen Raum 13 zur Aufnahme der Schmiermittel mit zusammenlaufenden
Rändern oder Wänden 1q., die durch einen Schlitz 15 getrennt mit dem Innern des
Gehäuses in Verbindung stehen.
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Der Ring io enthält zwei, kreisförmige Reihen von Bolzen 16, die eine
Triebstockv erzahnung bilden. Die Bolzen sind in besonders einfacher Weise angebracht,
.so daß sie sich leicht auswechseln lassen und eine feste und dauerhafte Verbindung
ergeben. In Abb. 3 ist einer dieser Bolzen 16 und seine Befestigung näher gezeigt.
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Die Bolzen 16 bestehen zweckmäßig aus hochwertigem Stahl und haben
eine gehärtete und geschliffene Oberfläche. Sie haben einen doppelten Konus und
erstrecken sich quer über eine Nut 17 im Ring io, wobei die Kut durch Schmierkanäle
18 mit dem Raum 13 verbunden ist. Die Bolzen sind mit ihren konischen Enden gut
eingepaßt und werden durch ein Gewindeteil 19 in ihrer Stellung gehalten. Die Seitenplatten
il und i2 des Gehäuses liegen zweckmäßig gegen die äußeren Enden der Bolzen an und
verhindern dadurch eine Verlagerung der Bolzen; sie können jedoch zum Einsetzen
eines neuen Bolzens entfernt werden, wenn einer der Bolzen gebrochen ist.
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Schubstangen 21 verbinden Zapfen 22 des Kolbens 9 mit Kurbelzapfen
23, auf denen Paare von Zahnrädern 24 befestigt sind. Diese Zahnräder stehen mit
den Bolzen 16 der Triebstockverzahnung oder genauer mit Rollen 2o auf den Bolzen
16 in Eingriff, und eine hin und her gehende Bewegung der Kolben versetzt die Zahnräder
24 und dadurch das Gehäuse B in eine Drehbewegung.
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Die Schubstangen 21 enthalten Längsschmierkanäle 25, die mit Lagermuffen
26 und 27 auf' den Zapfen 22 und 23 in Verbindung stehen. Die Kurbelzapfen 23 enthalten
ebenfalls Schmierkanäle 28, die mit Lagern 29 im Block A in Verbindung stehen. In
diesen Lagern sind Stirnzapfen 3o der Zahnräder 24 drehbar gelagert. Die äußersten
Enden der Schubstangen 21 besitzen eine Öffnung 31, durch die bei der Bewegung der
Schubstangen Schmiermittel aufgenommen werden, so daß die verschiedenen Lager während
des Laufes der Maschine in genügendem Maße geschmiert werden.
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Durch die Drehbewegung der Maschine werden die Schmiermittel gewöhnlich
in dem Raum 13 infolge der Zentrifugalkraft gehalten. Die Schmiermittel sind dabei
mehr oder weniger im Umlauf, so daß durch die Bewegung der beweglichen Teile eine
gute Schmierung der Lager gewährleistet ist.
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Aus Ahb. z ist ersichtlich, daß sämtliche Zylinder 8 in der Mitte
des Blockes miteinander in Verbindung stehen und daß die Kolben 9 keilförmige innere
Endflächen oder Köpfe 32 besitzen, deren Spitzen abgestutzt sind, so daß bei der
innersten Lage der Einwärtsbewegung der Kolben ein verhältnismäßig kleiner Raum
33 entsteht. Zwischen den Kolben sind in dieser Lage radiale Zwischenräume vorhanden,
um eine gute Wirkungsweise nach der Zündung und während des Arbeitshubes des Kolbens
zu sichern.
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Die Kolben 9 besitzen in ihren Arbeitsflächen Ventile 34, deren Zweck
später erläutert wird.
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Der Block A besitzt auf der einen Seite in der Mitte eine Luftkammer
35, die mit den Zylindern und mit der obenerwähnten Explosionskammer 33 in freier
Verbindung steht. Die Außenwand der Kammer 35 ist mit Einlaßöffnungen 36 versehen,
die gewöhnlich durch ein nach innen öffnendes Ventil 37 verschlossen sind. Die Öffnungen
36 stehen mit radialen Kanälen38 in Verbindung, deren Endöffnungen 39 mit dem Innern
der Zylinder 8 verbunden sind.
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Auf derselben Seite der Maschine, auf der das Ventil 37 und die Kanäle
38 sitzen, befindet sich ein Kugel- oder Rollenstirnlager, das zwischen dem Ansatz
2 des Blockes A und einem scheibenähnlichen Flansch 41, der an der Lagermuffe 4
des Gehäuses B befestigt ist, liegt. Eine verhältnismäßig große Luftkammer 42 ist
an dem Ende des Ansatzes 2 vorgesehen, und ein Ventilator oder Gebläse 43 ist in
einer Gebläsekammer 44 im Flansch 41 angebracht..
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Im Flansch 41 ist eine Anzahl radialer Lufteinlaßöffnungen 45 vorgesehen,
die mit der Luftkammer 42 in Verbindung stehen.
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Die Ventilator- oder Gebläsekammer 44 hat Saugöffnungen 47 und 48
in ihren Wandungen, durch %welche die Luft aus der Kammer 42 beim Umlaufen des Ventilators
43 gesaugt wird. Ein ständiger Luftstrom wird daher in der Kammer 42 aufrechterhalten
und kühlt das Stirnlager 40.
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Der Flansch 41 besteht mit einem zweiten Flansch49 aus einem Stück,
an dem das Ende einer Welle 5o befestigt ist. An dieser Welle wird die von der Maschine
erzeugte Kraft entnommen. Es kann indessen auch zweckmäßig sein, die Kraft an dem
Umfang des Gehäuses B abzunehmen.
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Der Block A enthält an der dem Ventilator 37 gegenüberliegenden Seite
eine Kammer 5 r in offener Verbindung mit dem Innern der
Zylinder
und mit der Explosionskammer 23. Eine Einspritzdüse 52 ist im Ansatz i befestigt
und ragt in die Kammer 51 hinein.
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Das Gehäuse B enthält Lufteinlaßventile 61 und Luftauslaßventile 62.
Die Ventile 61 öffnen nach innen und dieV entile 62 nach außen. wobei die letzteren
wesentlich kleiner sind und kleinere Öffnungen besitzen als die Ventile 62 und nur
dazu dienen, einen Überdruck im Gehäuse unmöglich zu machen.
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Der Block A besitzt zweckmäßig Wasserkanäle 63, die mit Ein- und Auslaßöffnungen
64 und G5 in Verbindung stehen. Ein gewöhnlich verschlossener Einlaß 66 ist an dem
Ansatz i zur Einführung eines Schmiermittels in das Gehäuse vorgesehen und kann
zum Anschluß einer Luftdruckleitung benutzt werden, um der Luft im Gehäuse einen
Anfangsdruck nach Wunsch zu erteilen.
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Der Block A besitzt auf der einen Seite Auspuffleitungen 67, die jede
mit einem Paar der Zylinder 8 verbunden sind, wobei die Enden dieser Leitungen Auspufföffnungen
68 bilden, die von den Kolben 9 geöffnet und geschlossen werden.
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-Die Leitungen67 stehen mit Auspuffleitungen 69 zum freien
Auspuff der Verbrennungsgase in Verbindung. Die Leitungen 67 und 69 liegen auf der
Seite des Blockes, welche der die Leitungen 38 enthaltenden Seite gegenüberliegt.
Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Maschine ist folgende: In den Abb. i und
2 sind die Kolben in ihrer innersten Grenzlage gezeigt, die in einer Zweitaktmaschine
stets die Zündstellung ist. In dieser Stellung des Dieselmotors besitzt die Luft
zwischen den Kolben genügenden Druck, so daß bei einer Einspritzung von Brennstoff
durch die Düse 51 der Brennstoff entzündet wird und durch die Ausdehnung der Verbrennungsgase
die Kolben im Arbeitshub nach außen geschoben werden.
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Die Luftleitungen stehen mit den Enden der Zylinder an einer Stelle
in Verbindung, wo diese zu allen Zeiten offen sind, so daß der Druck in den Leitungen
niemals unter den Druck im Gehäuse sinkt. Während des Arbeitshubes der Kolben bleiben
die Ventile 37 und 34 infolge des Druckes in den Zylindern geschlossen.
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Sobald die Kolben an das Ende ihrer Auswärtsbewegung kommen, öffnen
sie die Leitungen 67, so daß die Verbrennungsgase durch diese Leitungen und die
Leitungen 69 ausströmen, wobei sofort der Druck in dem Raum zwischen den Kolben
erniedrigt wird.
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Die Auswärtsbewegung der Kolben erhöht den Luftdruck im Gehäuse, so
daß, während gleichzeitig der Druck in dem Raum zwischen den Kolben infolge des
Ausströmens der Verbrennungsgase durch die Leitung 67 sinkt, das Lufteinlaßventil37
sich öffnet find die Luft in den Raum zwischen den Kolben einströmt. Durch das Einströmen
der Luft werden die Verbrennungsgase hinausgedrängt.
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Wenn der Druck im Gehäuse größer wird als der Druck zwischen den Kolben,
öffnen sich ebenfalls die Ventile 34 in den Kolbenköpfen, so daß Luft durch die
Kolben und die Ventile 34 einströmt, wodurch die Zylinder ausgespült werden und
frische Luft für die Kompression während des Kompressionshubes oder der Einwärtsbewegung
der Kolben einströmt.
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Die Lage der verschiedenen Ventile, Kolben usw. während der äußeren
Grenzlage der Kolben geht aus Abb. 3 und 4 hervor. Die Abschrägung der Keilflächen
der Kolben ist so gewählt, daß, während die inneren Enden der Kolben die Öffnungen
68 der Leitungen 67 freigeben, die Seitenwandungen dieser Kolben über die Öffnungen
hinausstehen, wie aus Abb. 4 ersichtlich ist.
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Durch das Öffnen der Ventile 34 in den Kolbenköpfen wird ein zusätzlicher
Betrag von Luft eingelassen, die im Gehäuse während der Auswärtsbewegung der Kolben
verdichtet wird, so daß, wenn die Kolben ihre Einwärtsbewegung beginnen, die zwischen
den Kolben eingefangene Luft bereits einen v erhältiiismäßig hohen Druck besitzt.
Die weitere Einwärtsbewegung der Kolben erhöht den Druck in dem Maße, wie es zum
Betrieb der Dieselmaschine notwendig ist.
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Infolge der schnellen Umdrehungen und .der dabei entstehenden Zentrifugal-
oder Zentripetalkräfte wird das Einsaugen von Luft erleichtert und die Kompression
inÜbereinstimmung mit der Geschwindigkeit der Maschine in wünschenmverter Weise
verändert.
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Während im vorstehenden eine bevorzugte Ausführung des Erfindungsgedankens
beschrieben ist, lassen sich außerdem verschiedene Änderungen in bezug auf Form
und Anordnung der Teile vornehmen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.