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Kolbenmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf Kolbenmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftinaschinen, mit
tangential um einen Kreis angeordneten Zylindern, die jeweils getrennte, auf dem
Umfang der Zylinderwandungen einander gegenüberliegende Öffnungen, Schlitze o. dgl.
für Einlaß und Auslaß des Kraftmittels aufweisen und deren Kolben auf eine Führungsbahn
arbeiten.
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Erfindungsgemäß werden` bei diesen Maschinen die Einlaß- und Auslaßöffnungen
von den Kolben gesteuert, die in an sich bekannter Weise auf die Führungsbahn mittels
schwingender Pleuelstangen arbeiten, deren freie Enden an dem Zylinderblock angelenkt
sind.
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Maschinen, bei denen die Kolben tangential angeordneter Zylinder auf
,Fiihrungsbahnen arbeiten und die Zylinder getrennte Öffnungen für Einlaß und Auslaß
aufweisen, sind bekannt. Bei diesen Maschinen fehlen aber Pleuelstangen und Lenker,
auch werden Einlaß und Auslaß nicht von dein Kolben gesteiert,sondern von einer
besonderen Schiebersteuerung beherrscht. Bekannt sind auch auf Führungsbahnen arbeitendeKolbenmaschinen,
deren Kolben Pleuelstangen mit oder ohne zusätzliche Lenker aufweisen. Dort erfolgt
aber die Zylindersteuerung durch Ventile oder Schieber.
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Das Vorteilhafte und Fortschrittliche der erfindungsgemäßen Maschinenbauart
gegenüber diesen Konstruktionen liegt vor allem in der Einfachheit, mit der hier
die Vorzüge von auf Führungsbahnen arbeitenden Maschinen mit dem Vorteil einer möglichst
einfachen., betriebssicheren Zylindersteuerung vereinigt sind, die den Erfindungsgegenstand,
besonders auch in derVerwendung alsZweitaktmaschine, auszeichnet.
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Die Vermeidung besonderer Steuerorgane, z. B. Drehschieber, Ventile
usw. und damit aller empfindlichen, sich drehenden oder gleitenden und dadurch starkem
Verschleiß ausgesetzten Teile, verleiht der erfindungsgemäßen Maschine hohe Lebensdauer
und weitgehendste Zuverlässigkeit. Hinzu kommt der durch die Verwendung der Führungsbahn
erzielte Vorteil einer besonders elastischen, weichen Steuerung, die gerade für
Zweitaktnmotoren mit Schlitzsteuerung von erheblicher Bedeutung ist, weil sie eine
günstige Spülung bewirkt.
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Neben diesen Vorzügen ergibt sich durch die Erfindung zugleich eine
wesentliche Verbilligung und eine besondere Übersichtlichkeit, Zugänglichkeit und
Zuverlässigkeit der Konstruktion. Das Gewicht der Maschine kann erheblich vermindert
werden. Im Betrieb ergeben sich außerordentlich günstige Eigenschaften, vor allem
gleichmäßiges Drehmoment und hoher Wirkungsgrad.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung münden die Schlitze
für Einlaß
und Auslaß des Kraftmittels je in gemeinsame Räume,,
wobei dann für Verbrennungskraftmaschinen der den Zylindern gemeinsame Abgasraum
zugleich als Leitraum oder Leitrad einer Abgasturbine dienen kann.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. In einem Gehäuse io, Fig. i, das gleichzeitig als Träger der Führungskurve
i i ausgebildet ist, ist auf eine in den Stirnwänden des Gehäuses gelagerte Welle
12 ein bei diesem Beispiel umlaufender Zylinderkörper 13 aufgebracht, z. B. aufgekeilt.
Dieser Körper enthält die Zylinderbohrungen 14, 15 und 16, deren Achsen jeweils
tangential zu einem finit dem günstigsten Hebelarm als Radius beschriebenen Kreis
17 liegen. Die Zylindersände sind von einem Kühlwassermante132 umgeben, dem das
Kühlmittel, Wasser, z. B. durch die Welle 12 zugeführt werden kann. In den Zylindern
arbeiten die Kolben 18, 19, 20.
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Das Gasgemisch wird den einzelnen Zylindern aus einem vorzugsweise
gemeinsamen, hier um die Welle 12 angeordneten Raum 21 mittels der Kanäle 22, 23,
2.1 unter Druck zugeführt. Die Abgase werden durch Kanäle 5, z(,
27 herausgedrückt, und zwar bei bevorzugten Ausführungsformen in einen geineinsainen
Abgasraum.
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Die freien Enden der am Kolbenbolzen 29' angreifenden Pleuelstangen
28 tragen, beispielsweise in einer Gabel, Laufrollen 29 und sind durch Lenker
30 mit dem Zylinderblock 13 verbunden, beispielsweise durch Bolzen 31.
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Gemäß der Erfindung werden nun die Ein-und Auslaßöffnungen 22, 25
usw. der Zylinder von dem Kolben gesteuert. So sind beispielsweise in dein in Fig.
i dargestellten Augenblick der Maschinenbewegung Einlaß 24 und Auslaß 27 des Zylinders
16 offen. Aus dem gemeinsamen Kraftinittelraum 2i strömt ,las Gemisch in den Zylinder
16, und zwar von dein Augenblick an, in dein der Kolben 18 während des Expansionshubes
die Öffnungen 7 freigibt. Hierdurch werden die Abgase in die Leitung 27 gespült
und der Zylinderraum mit neuem Gemisch gefüllt. Sobald sich der Zylinderblock in
Richtung des eingezeichneten Pfeiles weiterdreht, schließt der Kolben r8 die Öffnungen
a4, 27, und auf dem Wege B-A der Laufrolle 29 wird das im Zylinder befindliche
Gemisch komprimiert (vgl. Kolben 2o, Zylinder 1.I). Iin Punkt A erfolgt auf bekannte
Art die Zündung, worauf während des Weges r1-13 der Arbeitshub mit anschließender
Neufüllung des Zylinders vor sich geht.
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Fig.2 zeigt im Querschnitt einen Vierzvlinderzweitaktniotor finit
umlaufendem Zylinderl)loclc und angeschlossener Abgasturbine. Der im Längsschnitt
dargestellte Zylinder 39 ist zum besseren Verständnis in die durch die Welle 12
gehende Schnittebene vorgerückt, während er in Wirklichkeit außerhalb dieser Ebene
parallel zu ihr liegt.
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In dein als kreisrunder Zylinder ausgebildeten Gehäuse io ist die
z. B. nach Art der Fig. i gestaltete Führungsbahn i i angeordnet. Als Stirnwände
des Gehäuses dienen kegrlstuinpfförtnige Deckel 33 und 34. In diesen Deckeln ist
die Zylinderblockwelle 12 gelagert. Zur bequemen Beobachtung des Aggregates sind
im Deckel 34 Öffnungen 69 vorgesehen, die z. B. durch Schaugläser abgedeckt sind,
wobei das Innere des Maschinengehäuses zur besseren Kontrolle durch elektrische
Beleuchtung erhellt werden kann.
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Der Deckel 33 ist mit zwei konzentrischen kreis- bzw. ringförmigen
Öffnungen versehen. durch deren eine, 36, die Lagernabe 44 tritt und das
Kraftmittelgeinisch zu den Zylindern strömt, während durch die andere, 38, die Abgase
entweichen.
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Die Abgasturbine 40 ist frei drehbar auf der Zylinderblockwelle 12
gelagert. Sie dient dazu, den für die Zuführung des Arbeitsmittels zur Kolbenmaschine
benötigten Druclc,zu erzeugen, um so den Motor selbst nicht mit dieser Druckerzeugung
belasten zu müssen. Läuft der Motor und damit die Turbine, so wird zunächst von
der Turbine durch radiale Kanäle 42 und zwischen den Turbinenschaufeln 41 hindurch
Luft in den Sammelkanal 43 gefördert. Hierbei werden zugleich die Turbinenleitschaufeln
gekühlt. Aus dein Kanal 4.3 gelangt die vorgewärmte Frischluft über eine Rohrleitung
46 in den Vergaser 47, von wo aus das Brennstoffgemisch über eine Leitung ..18 an
der Nabe 4.4 vorbei durch die Öffnung 36 in einen um die Welle 12 angeordneten gemeinsamen
Gemischraum 49 und in die Zylinder 39 gelangt.
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Zur Verbindung zwischen Nabe 44 und Deckel 33 sind in der Öffnung
36 Stege angeordnet, deren Form so gewählt wird (z. B. leitschaufelartig), daß derGemischstrom
möglichst geringen Widerstand findet. Auch die Form der Lagernabe 44 selbst wird
vorteilhaft so gewählt, daß im Geinischstroin wenig Widerstandsverluste auftreten.
Desgleichen werden die die Wellennabe 51 mit dem Zylinderblock verbindenden, in
der Zeichnung nicht dargestellten Stege in strömungstechnisch günstiger Form angeordnet.
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Aus den Zylindern 39 gelangen die Abgase in den gemeinsamen Auspuffkanal
37 und werden von hier über Leitschaufeln, die in die Öffnung 38 des Deckels
33 eingebaut sind, in die anschließende Abgasturbine 40 geleitet. Arbeitet der Motor
stärker, nimmt also der Kraftmittelverbrauch zu., so erhöht sich auch
die
Drehzahl der Turbine und damit selbsttätig die Förderleistung zur Speisung der Zylinder.
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An Stelle einer Abgasturbine kann vom Motor auch ein Gebläse o. dgl.
angetrieben werden.
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Mit dem umlaufenden Zylinderblock ist ein Gehäuse 52 der Zündmagnetmaschine
55 verbunden. Der Unterbrecher 56 schleift auf einem Nockenring 57, welcher auf
der Nabe 58 des Deckels 34. zur Verstellung des Zündpunktes drehbar angeordnet ist
und durch einen nach außen führenden Hebel 59 betätigt werden kann. Die Übertragung
der Zündenergie vorn Magnet auf die Zündkerzen geschieht durch eine kurze, starre
Verbindung. Alle Schleifkontakte können damit wegfallen.
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Es kann auch eine besondere Zündmaschine vorgesehen werden, die z.
B. mittels Zahnkranz und Ritzel vom Zylinderblock angetrieben wird.
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Das zum Zylinderblock feste Magnetgehäuse 52 weist außen zugleich
einen Zahnkranz 53 zum Anwerfen des Motors mittels cler auf einem Flansch 6o des
Gehäusedeckels 34 sitzenden elektrischen Anlaßmaschine 54. auf.
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Der untere Teil des Maschinengehäuses kann als Ölsumpf ausgebildet
sein, den die Führungsrollen 63 nach Art einer Tauchschmierung durchlaufen und so
das Schmiermittel den übrigen Maschinenteilen zuführen.
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Eine Seiten- und Vorderansicht des in Fig:2 veranschaulichten Aggregates
zeigen die Fig. 3 und 4., die insbesondere die geringe Baubreite und die Einfachheit
der erfindungsgemäßen Maschine verdeutlichen.
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In Fig.5 ist ein aus zwei erfindungsgeniäßen Motoreneinheiten zusammengestelltes
Aggregat veranschaulicht, das mit einer Turbine 6.4 entsprechend erhöhter Leistung
oder mit einem entsprechenden Gebläse ausgerüstet ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 6, bei der in einem
gemeinsamen Gehäuse drei Motoreneinheiten '65, 66, 67 untergebracht und gekuppelt
sind.
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Die Zahl der zu kuppelnden Einheiten kann praktisch beliebig groß
gewählt werden. Vorteilhaft wird man hierbei indessen die Einheiten so zusammensetzen,
daß ihre Führungsbahnen oder ihre Zylinderblocks oder beide jeweils gegeneinander
versetzt sind und damit ein gleichmäßiges, elastisches Drehinoment gewährleistet
wird.