DE563185C

DE563185C - Drehkolbenmaschine mit ununterbrochen kreisendem Widerlager

Info

Publication number: DE563185C
Application number: DEW85005D
Authority: DE
Original assignee: MATTHIAS WEISS ING
Current assignee: MATTHIAS WEISS ING
Priority date: 1930-02-05
Filing date: 1931-02-06
Publication date: 1932-11-02

Description

Drehkolbenmaschine mit ununterbrochen kreisendem Widerlager Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, bei welcher der ringförmige Arbeitsraum, in dem der Drehkolben umläuft, durch ein kreisendes Widerlager abgeschlossen ist, das eine Ausnehmung für den Durchtritt des Drehkolbens bei jeder Umdrehung aufweist, und bei der die Umlaufbewegung des Kolbens durch den Ausdehnungsdruck des durch gesteuerte Einlaßventile in den Arbeitsraum geförderten Betriebsstoffes (wie Wasserdampf, Luft, Verbrennungsgase u. dgl.) b--wirkt wird, wobei gleichzeitig der Ausschub des entspannten Gases des vorhergehenden Ausdehnungszeitabschnittes erfolgt. Derartige Maschinen können bekanntlich als Kraft- oder als Fördermaschinen verwendet «erden.
Zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades ist es erforderlich, den durch die Ausnehmung des Widerlagers bedingten schädlichen Raum möglichst klein zu halten und andererseits die Einströmung möglichst früh beginnen zulassen, um den Ausdehnungszeitabschnitt zu vergrößern bzw. den Leerlaufzeitabschnitt (das ist Beginn des Auspuffens bis Beginn des Einströmens) herabzusetzen. Auch die letztere Forderung kann durch möglichst kleine Ausbildung der Widerlagerausnehmung erfüllt werden, da diesfalls die Ausnehmung unmittelbar nach dem Augenblicke, in dem der Kalben die Einlaßöffnung überschleift, bereits aus dem Arbeitsraum herausgetreten, letzterer somit durch das Widerlager abgeschlossen ist. Es kann somit das Einströmen frühzeitig, und zwar unmittelbar nach Überschleifen der Einlaßöffnung durch den Kolben beginnen.
Eine Verkleinerung der Ausnehmung des Widerlagers kann dadurch erzielt werden, daß dem Widerlager im Verhältnis zum Drehkolben eine möglichst hohe Geschwindigkeit erteilt wird. Dem steht jedoch die Forderung gegenüber, daß die minutlichen Drehzahlen des Widerlagers und Kolbens die gleichen sein müssen, da die Widerlagerausnehmung bei jeder Kolbenumdrehung nur einmal in den Arbeitsraum eintreten darf.
Gemäß der Erfindung wird dem ununterbrochen kreisenden Widerlager eine sich zeitweise verändernde Winkelgeschwindigkeit erteilt, derart, daß diese während des Zusammenwirkens des Drehkolbens mit der Widerlagerausnehmung am größten ist. Hierdurch wird es ermöglicht, trotz gleicher Drehzahlen von Kolben und Widerlager die Umfangsgeschwindigkeit der Widerlagerausnehmang während des Eintretens des Kolbens in dieselbe gegenüber jener des Kolbens erheblich zu vergrößern, mithin die Ausnehmung besonders klein zu halten.
Die genannten erzielten Vorteile, insbesondere aber die Verkleinerung der Ausnehmung des Widerlagers für den Kolben haben zur Voraussetzung, daß das Widerlager nur als Abschlußorgan des Arbeitsraumes wirksam ist, während der Einlaß des Betriebsstoffes durch ein gesondert gesteuertes Ventil erfolgt. Demgegenüber ist es bei bekannten Bauarten, bei denen das Widerlager gleichzeitig den Einlaß steuert und beispielsweise eine absatzweise Schwinkbewegung von wachsender Geschwindigkeit und wechselnder Richtung vollführt, erforderlich, die Ausnehmung des Widerlagers verhältnismäßig groß auszuführen, so daß dort eine Herabsetzung des schädlichen Raumes nicht erzielt werden kann.
Die veränderliche Winkelgeschwindigkeit des Widerlagers kann durch beliebige, hierfür als geeignet bekannte Mittel, beispielsweise durch elliptische Zahnräder, durch Gestängeanordnungen usw., bewirkt werden. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Leistungsabgabe können mehrere Kolben aneinandergereiht werden, wobei die Einströmungs- undAusdehnungsfolgen gegeneinander beispielsweise um 9o° versetzt sein können.
In der Zeichnung zeigt Fig. i einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Drehkolbenmaschine mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit:'des Widerlagers, Fig.2 einen Schnitt durch dieselbe Maschine, bei der das Widerlager eine veränderliche Winkelgeschwindigkeit gemäß der Erfindung aufweist.
Im Gehäuse a sind zwei Wellen d und f gelagert, die in entgegengesetzten Richtungen und mit gleicher Drehzahl umlaufen. Auf der Welle d sitzt der den Drehkolben c tragende Zylinderkörper b, auf der Welle f das Widerlager e, das mit einer Ausnehmung g versehen ist, in die der Kolben c bei jeder Umdrehung eintritt: Die Einlaßöffnung h für den Betriebsstoff liegt knapp neben dem Widerlager und ist mit einem (nicht dargestellten) gesteuerten Einlaßventil versehen. Der Auspuffkanal i liegt auf der anderen Seite des Widerlagers und weist kein besonderes Steuerventil auf. Während der Kolben c durch die Ausdehnung des Betriebsstoffes im Arbeitsraum na im Pfeilsinn umgetrieben wird, wird gleichzeitig der hinter dem Kolben befindliche entspannte Betriebsstoff des vorhergehenden Arbeitszeitabschnittes durch den Auspuffkanal i ausgeschoben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. i weist das Widerlager e eine gleichbleibende Winkelgeschwindigkeit auf, die jener des Zylinderkörpers b gleich ist. Wie aus Fig. i ersichtlich, ist die Ausnehmung g verhältnismäßig groß. In der gezeichneten Stellung, in der die Kante k des Widerlagers gerade den Arbeitsraum in abschließt, hat der Kolben c bereits eine erhebliche Strecke von der Einlaßöffnung h weg zurückgelegt (Stellung I), und es kann daher die Einströmung erst verhältnismäßig spät beginnen. Es ergibt sich somit ein verhältnismäßig kleiner Ausdehnungszeitabschnitt entsprechend dem Bogen x von Kolbenstellung I (Beginn des Einströmens) bis zur Kolbenstellung II (Beginn des Auspuffens) sowie ein verhältnismäßig großer Leerlaufzeitabschnitt entsprechend dem Bogen y von Kolbenstellung II zur Kolbenstellung I.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besitzt das Widerlager e gleichfalls dieselbe Drehzahl wie der Zylinderkörper b. Das Widerlager erhält jedoch eine zeitweise veränderliche Winkelgeschwindigkeit, die am größten ist, wenn der Kolben c in die Ausnehmungg eintritt (Stellung III des Kolbens und Widerlagers). Während der übrigen Zeit, in der die Ausnehmung des Widerlagers sich außerhalb des Arbeitsraumes m befindet, ist die Widerlagergeschwindigkeit unwesentlich; sie bestimmt sich jedoch aus der Forderung, daß die mittlere Winkelgeschwindigkeit des Widerlagers gleich ist der gleichbleibenden Winkelgeschwindigkeit des Kolbens. Die Winkelgeschwindigkeit des Widerlagers verläuft beispielsweise entsprechend einer Sinuslinie, und im dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Winkelgeschwindigkeit des Widerlagers in der Stellung III das Doppelte, in der diametral gegenüberliegenden Stellung die Hälfte der Kolbenwinkelgeschwindigkeit beträgt, während in den Mittellagen zwischen beiden genannten Widerlagerstellungen die Winkelgeschwindigkeiten von Kolben und Widerlager gleich sind.
Aus dem Vergleich der Fig. i und 2 ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine erhebliche Verkleinerung der Ausnehmung g ermöglicht wird. Es ist weiterhin ersichtlich, daß bei Abschluß des Arbeitsraumes in durch die Widerlagerkante k der Kolben c die Einlaßöffnung 1a gerade überschliffen hat, so daß die Einströmung (Stellung I') erheblich früher beginnen kann. Der Ausdehnungszeitabschnitt x' (P-II') ist erheblich vergrößert, der Leerlaufszeitabschnitt y' (II'-I') auf ungefähr die Hälfte herabgesetzt, wodurch der Wirkungsgrad der Maschine in entscheidender Weise verbessert wird. Es ergibt sich noch der weitere Vorteil, daß bei Beginn der Einströmung der Rauminhalt des Arbeitsraumes ni sehr klein ist, so daß für den Füllungszeitabschnitt ein größerer Zeitraum zur Verfügung steht und verhältnismäßig größere Betriebsstoffmengen in den Arbeitsraum gefördert werden können.

Claims

PATENTANSPRUCH: Drehkolbenmaschine mit ununterbrochen kreisendem Widerlager, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (e) eine sich ändernde Winkelgeschwindigkeit aufweist, derart, daß diese während des Zusammenwirkens des Drehkolbens (c) mit der entsprechenden Ausnehmung (g) des Widerlagers (e) am größten ist, so daß diese Ausnehmung (g) klein gehalten werden kann und unmittelbar nach dem Vorbeieilen des Kolbens (c) an der Einlaßöffnung (h) sich bereits außerhalb des Arbeitsraumes (m) befindet.