-
Kraftmaschine mit umlaufendem Kolben und drehbarem Widerlager Es sind
Kraftmaschinen für den Betrieb mit einem Druckmittel bekannt, bei denen ein fest
auf der Motorwelle sitzender Kolben mit kreisförmigem Ouerschnitt in einer ringförmigen
Kammer gleitet, die konzentrisch zur Motorwelle angeordnet ist, und bei denen dieser
Kolben mit einem drehbeweglichen Verschlußstück mit kreisförmigem Querschnitt zusammenarbeitet,
das in bestimmten Augenblicken in die Arbeitskammer dringt und sie während des Einlasses
und der Entspannung des Kraftmittels dicht schließt.
-
Die bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen dieser Art haben keine zufriedenstellenden
Ergebnisse gezeitigt. Insbesondere sind die Verschlußvorrichtungen nicht dicht genug,
und sie klemmen sich fest oder werden unter der Einwirkung der erheblichen Beanspruchungen
sehr rasch beschädigt.
-
Der Zweck der Erfindung besteht nun darin, die genannten Nachteile
zu beseitigen. Gemäß der Erfindung besteht das Verschlußstück teilweise aus einem
Ring, der dicht in eine Verschlußkammer eingepaßt ist, die in der gleichen äquatorialen
Ebene wie die Arbeitskammer liegt und deren großer äquatorialer Kreis zum kleinen
äquatorialen Kreis dieser Arbeitskammer tangential verläuft. Schließlich ist auch
der Durchmesser des erzeugenden Kreises der Verschlußkammer größer als derjenige
des erzeugenden Kreises der Arbeitskammer.
-
Die Kraftmaschine ist derart eingerichtet, daß das Verschlußstück
in eine drehende Bewegung versetzt wird, und für den Durchgang des Kolbens ist dieses
Verschlußstück in an sich bekannter Weise mit einer passend gestalteten Aussparung
versehen. Unter solchen Bedingungen wird das Zentrieren des Verschlußstückes in
der Verschlußkammer durch Gleiten in dieser gesichert, und es ist möglich, dieser
Fläche eine genügende Größe zu geben, damit die Gefahr des Klemmens und der Abnutzung
beseitigt wird. Durch die große Dichtungsfläche des Verschlußstückes und durch die
größere Weite der Verschlußkammer gegenüber der Arbeitskammer wird außerdem ein
zufriedenstellender Verschluß gesichert. Es ist sogar möglich, den dichten Verschluß
noch durch ein Dichtungssegment zu verbessern, das in einer Nute des Gehäuses in
der gemeinschaftlichen mittleren Ebene der beiden Kammern vorgesehen sein kann und
das Verschlußstück umgibt.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung
dargestellt.
-
Fig. i ist eine Seitenansicht, ohne Deckel des Gehäuses, teilweise
im Schnitt.
-
Fig. a ist ein Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. i.
-
Fit-. 3 ist eine Seitenansicht des Getriebes für den Antrieb des Verschlußstückes.
Fig.4 ist ein Teilschnitt durch dieses Getriebe in vergrößertem Maßstabe gemäß der
Linie IV-IV der Fig. 3.
-
Das Gehäuse der Kraftmaschine besteht aus zwei Deckeln i, ia, in welche
zwei ringförmige
Kammern 2, 3 von kreisförmigem Ouerschnitt eingearbeitet
sind, deren äquatoriale Ebenen sich in der Verbindungsebene der beiden Deckel befinden.
Die beiden Kammern sind so angeordnet, daß der große äquatoriale Kreis der Verschlußkammer
3 äußerlich tangential zum kleinen äquatorialen Kreis der Arbeitskammer :2 verläuft.
-
Die Motorwelle 4, deren Achse mit derjenigen der Arbeitskammer :2
zusammenfällt, läuft in zwei Kugellagern 5, die in das Gehäuse eingebaut sind. Auf
dieser Welle 4 ist eine Scheibe 6 festgekeilt, deren Mittelebene mit der äquatorialen
Ebene dieser Kammer zusammenfällt und deren Seitenflächen mit denjenigen des Gehäuses
dicht zusammenarbeiten und zu diesem Zweck gegebenenfalls mit nicht dargestellten
Dichtungsringen versehen sind. Auf der Motorwelle 4 ist ein Schwungrad 411 festgekeilt.
Auf dem Rand der Scheibe 6 ist ein Kolben 7 befestigt, der in der Arbeitskammer
2 dicht schließend gleitet. Die Steuerung wird in dieser Kraftmaschine durch ein
kreisförmiges, umlaufendes Verschlußstück 8 gesichert, welches dicht schließend
in die Verschlußkammer 3 eingesetzt ist und auf eine Welle g festgekeilt ist, deren
Achse mit derjenigen dieser Kammer zusammenfällt. Dieses Verschlußstück 8, welches
in die Arbeitskammer 2 an der den beiden Kammern gemeinsamen Stelle vorsteht, ist
mit einer Aussparung io versehen, in welche der Kolben 7 bei seinem Vorbeigang genau
passend eingreift. Das Profil dieser Aussparung io und die Bewegung des Verschlußstückes
8 sind derart gewählt, daß der Kolben 7 frei und ohne anzustoßen durchgehen kann.
Fig. 2 zeigt die Kraftmaschine im Augenblick dieses Durchganges. Der mittlere Teil
der Aussparung io und der Kolben 7 befinden sich annähernd in der Ebene dieser Figur.
Die Aussparung io ist nach der Mitte des Verschlußstückes 8 hin durch einen Kanal
i i verlängert, dessen Mündung bei jeder Umdrehung des Verschlußstückes 8 an zwei
Kanälen 12 vorbeigeht, die mit der Zuführungsleitung des Kraftmittels verbunden
sind und die bei i211 in die Aussparung io durch den Kanal ii ausmünden (Fig. 2).
Von der Arbeitskammer 2 geht schließlich ein Auslaßkana113 aus, dessen Öffnung 13"
passend angeordnet ist, damit der Auslaß des Kraftmittels selbsttätig nach der Entspannung
stattfinde, wenn der Kolben über diese Öffnung hinweggegangen ist. Der Kanal 13
ist tangential zur Arbeitskammer 2 angeordnet, so daß der Auslaß ohne Stoß und ohne
Wirbelströmung verläuft, die in der Lage sind, den Wirkungsgrad der Maschine zu
schwächen. Die Motorwelle 4 treibt die Welle der Verschlußvorrichtung 8 durch ein
Getriebe an, das wie folgt beschaffen ist (Fig. 2, 3) Ein Ritzel 14, welches auf
der Motorwelle 4 festgekeilt ist, greift in ein Zahnrad 15 ein, das auf einem fest
am Gehäuse sitzenden Zapfen 15a sitzt. Das Zahnrad 15 ist auf einer Seite fest mit
einem dritten Zahnrad 16 verbunden, dessen Achse 16a mit Bezug auf die Achse 15a
exzentrisch angeordnet ist. Ein Zahnrad 17 ist auf der Welle g des Verschlußstückes
8 festgekeilt, und die beiden Zahnräder 16 und 17 sind durch ein Zahnrad 18 miteinander
verbunden, das in beide eingreift. Der Zapfen 1811 des Zahnrades 18 befindet sich
an den Enden von Lenkern ig, 2o, die jeweils auf den Achsen g und t611 gelenkig
gelagert sind.
-
Die Motorwelle 4, welche in Richtung des Pfeiles F umläuft, nimmt
das Zahnrad 15 in Richtung des Pfeiles F1 mit, und die Achse r611 des Zahnrades
16, welche die gleiche Bewegung ausführt, bewirkt eine Schwingbewegung des Lenkers
ig und des Zahnrades 18 um die Achse g des Verschlußstückes B. Andererseits dreht
sich das Zahnrad 18, welches mit dem Zahnrad 16 in Eingriff steht, in Richtung des
Pfeiles F2. Das Zahnrad 17 wird dadurch in Richtung des Pfeiles F3 in eine Drehbewegung
mit veränderlicher Geschwindigkeit versetzt, die sich aus der Vereinigung der Schwing-
und Drehbewegungen des Zahnrades 18 ergeben, mit welchem es in Eingriff steht, und
es nimmt auch mit dieser Bewegung das Verschlußstück 8 mit.
-
Das Gehäuse der Kraftmaschine ist dicht geschlossen, und die verschiedenen
Teile arbeiten in einem Ölbad. Die innere Schmierung erfolgt durch die Fliehkraft.
-
Die Wirkungsweise ist folgende: Sobald der Kolben 7 die Aussparung
io des Verschlußstückes 8 (Fig. i) verläßt, befindet sich der Kanal i i in der Einlaßstellung
während einer Zeitdauer, die der auf die Welle 4 zu übertragenden Energie entspricht.
Der Einlaß wird sodann geschlossen, und die Entspannung findet statt bis zum Augenblick,
wo der Kolben über die Öffnung 13a hinweggegangen ist. Wenn der Kolben 7 wiederholt
durch die Aussparung io hindurchgeht, findet ein neuer Einlaß statt, und die beschriebene
Wirkungsweise beginnt von neuem.
-
Man kann den Einlaß regeln und damit auch die Arbeitsweise der Maschine.
Zu diesem Zweck wird die Exzentrizität der Achse r611 gegenüber der Achse 15a verändert,
wodurch auch die Bewegungsart des Verschlußstückes verändert wird. Zu diesem Zweck
ist die Achse 16a (Fig. 4) gleitbar in einer radialen Nut i5v des Zahnrades 15 geführt
und ist fest mit einer Zahnstange 21 verbunden, die mit einem Zahnsektor 22 in Eingriff
steht,
welcher schwenkbar auf einer Achse 23 sitzt, die sich auf
dem Zahnrad befindet. Der Zahnsektor 22 trägt einen Finger 22a, dessen Ende
in eine Hohlkehle -211.a einer Büchse 24 eingreift, die gleitbar auf der Achse 15a
angeordriet ist, derart, daß die Gleitbewegung dieser Büchse 24 eine Drehung des
Sektors 22 und demgemäß auch eine radiale Verschiebung der Achse r611 bewirkt. Die
Verschiebung der Büchse 24 wird selbst durch eine Achse 25 bewirkt, welche im rechten
Winkel zur Achse 1511 verläuft und drehbar in Lagern 26 sitzt, welche auf dem Gehäuse
befestigt sind. Diese Achse 25 trägt an einem Ende ein Handrad 27 (Fig. 3) und am
anderen Ende eine Gabel 28 (Fig. .I), deren Schenkel mit Fingern 28a versehen sind,
die in eine zweite Hohlkehle 241' der Büchse 24 eingreifen.
-
Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, kann man natürlich die Gestalt
und Anordnung der Einzelteile verändern, und die beschriebene Ausführung soll nur
als Beispiel dienen. Insbesondere können die Anordnung des Verschlußstückes, der
Einlaßkanäle, des Getriebes für den Antrieb des Verschlußstückes, die Regelvorrichtung
des Einlasses usw. verändert werden. Man kann auch ein beliebiges Kraftmittel benutzen,
z. B. Druckluft, Dampf usw., oder ein brennbares Gemisch, dessen Verbrennung man
mit Hilfe einer Zündvorrichtung bewirkt, die sich in der Nähe der gemeinsamen Stelle
der beiden Kammern befindet.
-
Für die Herstellung kräftiger Maschinen und zur Erzeugung einer gleichmäßigeren
Kraft kann man mehrere der beschriebenen Vorrichtungen vereinigen und auf einer
gleichen Motorwelle anordnen, indem man die Arbeitsprozesse jeweils zueinander versetzt
und gegebenenfalls den Auslaß der einen Maschine mit dem Einlaß der folgenden Maschine
derart verbindet, daß eine Maschine mit mehrfacher Entspannung entsteht.