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Drehkolbenbrennkraftmaschine Drehkolbenbrennkraftmaschinen mit quer
zur Umlaufrichtung schwenkbaren Flügeln und in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten
Verdichtungs- und Expansionsräumen sind bekannt.
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Erfindungsgemäß wird bei Maschinen dieser Art und bei am ganzen Umfang
gleichbleibendem Querschnitt der Arbeitsräume zu jedem Hauptflügel, der zweiteilig
ausgebildet ist, ein ebenfalls zweiteiliger Hilfsflügel -angeordnet und das Gas
in einem vom Hilfsflügel und dem Widerläger oder der Tresorwand begrenzten Raum
verdichtet und dann durch einen Kanal in den vom Hauptflügel und dem Widerlager
begrenzten Expansionsraum übergeleitet. Die Flügel können dabei entweder als Kolbenflügel
an der umlaufenden Drehkolbenseheibe oder als Widerlager am feststehenden Gehäuse
angeordnet sein.
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Es ist zwar bei Drehkolbenbrennkraftmaschinen bekanntgeworden, zu
einem Schieberkolben einen Hilfsschieberkolben anzuordnen und das Gas in dem vom
Hilfsschieber begrenzten Raum zu verdichten und dann in den vom Hauptschieber begrenzten
Expansionsraum überzuleiten. Die Anwendung einer ähnlichen Arbeitsweise bei Brennkraftmaschinen
der eingangs erwähnten Art mit quer zur Umlaufrichtung schwenkbaren Flügeln führt
aber zu besonders günstigen Verhältnissen für die Steuerung der Flügel und die Abdichtung.
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Zweckmäßig wird bei der Maschine nach der Erfindung an den Verdichtungsraum
ein zusätzlicher Druckraum angeschlossen, dessen Rauminhalt mittels eines Kolbens
o. dgl. regelbar ist. An sich ist die Anordnung von zusätzlichen Druckräumen bei
Drehkolbenbrennkraftmaschinen bekanntgeworden.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, welches
eine der verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens zeigt, ist
das Außengehäuse als feststehend angenommen worden. Der Querschnitt des kreisförmig
gebogenen Arbeitsraumes kann beliebig, also rund, oval, eckig öder, wie in der Zeichnung,
V-förmig ausgebildet sein.
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Fig. z ist ein Querschnitt nach der Linie P-Q der Fig. 2. Fig. 2 stellt
einen Längsschnitt nach der Schnittlinie R-S der' Fig. z dar.
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Es bedeutet a eine Welle, auf welche die Treibscheibe b fest aufgekeilt
ist. Die Treibscheibe b kann aus Teilen zusammengesetzt werden, um gegebenenfalls
Zu- und Abgaskanäle in sich aufzunehmen. Die Treibscheibe b ist in ihrem äußeren
Umfang so ausgearbeitet, daß sie den kreisförmig gebogenen V-förmigen Raum v in
sich aufnimmt, welcher durch die Flügel c und cl und die Hilfsflügel d und dl (s.
Fig. 2) in vier Abschnitte unterteilt wird. In vorliegendem Beispiel werden die
Flügel durch die an den Deckscheiben f befestigten Kurvenringe y gesteuert, in welche
je zwei einander schneidende Kurven eingearbeitet sind.
Die Zahl
der Flügel und Widerlager kann kleiner oder größer sein, und dementsprechend ändert
sich auch die Zahl der Abschnitte und die Zahl der Kraftimpulse.
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Die äußere Begrenzung des Verbrennungsraumes wird im vorliegenden
Ausführungsbeispiel gebildet durch den Außenkörper e, der mittels der beiden seitlichen
Deckscheiben f gestützt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist, wie erwähnt,
das Außengehäuse e als stillschweigend angenommen. In den Verbrennungsraum v ragen
zwei fest mit dem Gehäuse verbundene Widerlager oder Trennwände g und k herein,
die am Außengehäuse e befestigt sind. Zwischen den Flügeln c und d und zwischen
den Flügeln cl und d' sind in der Wand der Treibscheibe Schlitze oder Kanäle m ausgefräst
oder sonst zweckentsprechend angeordnet. In dem Außengehäuse e sind der Ansaugkanal
i und der Auspuffkanal lz angeordnet.
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Der Arbeitsvorgang geht bei vorliegender Ausführungsform in folgender
Weise vor sich. Der geteilte Flügel c, welcher in der Treibscheibe b ebenso wie
die übrigen Flügel schwenkbar um eine Achse z gelagert ist, schließt sich nach Passieren
der Trennwand k möglichst vor Öffnen des Hilfsflügels dl vor der Trennwand g. Er
erzeugt hinter sich beim Umlaufen der Treibscheibe b in der Pfeilrichtung ein Vakuum.
Er komprimiert dabei, nachdem der Kolbenflügel dl geöffnet ist, das von dem Hilfsflügel
dl angesaugte Gasgemisch gegen die Trennwand g. Der Hilfsflügel d, der inzwischen
über die Trennwand lt hinweggeglitten ist, schließt sich. Der Flügel c beginnt,
wenn der Hilfsflügel d den Kanal i passiert hat, sich zu öffnen, um über die Trennwand
g hinweggleiten zu können. Das zwischen ihm und der Trennwand g schwach komprimierte
Gasgemisch expandiert dann wieder gegen den Hilfsflügel d, welcher das Gasgemisch,
welches er gegen die Trennwand g komprimiert, dann auf höchste Kompression verdichtet.
Der Überleitkanal in, welcher länger ist als die Dicke der Trennwand g, stellt dann
die Verbindung zwischen den beiden beiderseits der Trennwand befindlichen Abschnitten
her. Flügel c schließt dann nach Passieren der Trennwand . Das Gas strömt also,
durch den Überdruck' und durch die Vorwärtsbewegung des Hilfsflügels d getrieben,
bis zum Druckausgleich durch den Überleitschlitz hinüber. Es erniedrigt sich dadurch
die Höhe der Verdichtung in dem Raum hinter den Flügel c. Es ist daher wünschenswert,
die Kompression vor der Überleitung möglichst hoch zu wählen.
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Nachdem beim Weiterdrehen der Scheibe b mit dem darin befindlichen
Überleitschlitz na
die Verbindung wieder getrennt ist, beginnt der Hilfsflügel
d sich zu öffnen, um an der Trennwand g vorbeigleiten zu können. Gleichzeitig wird.,
durch eine Zündkerze o das hinter dem Flügel c befindliche Gas zur Entzündung gebracht.
Die explodierenden Gase treiben den geschlossenen Flügel c vorwärts. Kurz vor Erreichen
des Auspuffkanals h öffnet sich der Flügel c, um den fast völlig entspannten Gasen
den Auspuffkanal freizugeben und um gleichzeitig über die Trennwand h hinwegzugleiten.
Es muß dabei durch Formgebung der Überleitschlitze oder der Trennwand verhindert
werden, daß eine Verbindung neben oder über die Trennwand hinweg möglich ist, d.
h. die Trennwand lc muß breiter ausgeführt sein als der Schlitz in, oder ähnliche
Maßnahmen sind zu treffen (vgl. Fig. a).
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Die Flügel cl und dl arbeiten ebenso wie die Flügel c und d. Bei der
gewählten Ausführungsform dienen die Hilfsflügel d und dl also nur als Kompressionsflügel
und schließen sich nur im Verdichtungsraum, während die Flügel c und cl sowohl vom
Kompressionsdruck als auch vom Explosionsdruck getroffen werden können und sich
sowohl im Verdichtungsraum als auch im Expansionsraum schließen können. Läßt man
die Kompression nur durch die Hilfsflügel d und dl erfolgen, so sinkt das Ladegewicht,
man erspart aber etwas an Kompressionsarbeit.
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Verbindet man die Flügel als Widerlager mit dem feststehenden Gehäuse
und die Trennwände als Kolben mit der Treibscheibe und läßt man die Gaszu- und -abfuhr
durch in der Treibscheibe liegende Kanäle erfolgen, so ist die Arbeitsweise ähnlich.
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Um eine möglichst hohe Wirtschaftlichkeit des Motors zu erreichen,
ist es zweckmäßig, die Verdichtung des Gases möglichst hoch zu treiben, d. h. bis
dicht an die Grenze der Selbstzündung heranzugehen, insbesondere im Hinblick auf
die nach der Gasüberleitung etwa eintretende Druckermäßigung. Es kann daher notwendig
sein, Vorkehrungen zu treffen, um vorzeitige, ungewollte Selbstzündung zu vermeiden.
Mehrere oder ein am Außengehäuse angebrachter Druckkessel, welcher in seinem Volumen
beispielsweise durch einen Kolben regulierbar ist und welcher über ein Rückschlag=
ventil in Verbindung mit dem Kompressionsraum steht, kann, dazu dienen, durch Vergrößerung
des Kompressionsraumes Selbstzündung zu vermeiden. Weiterhin kann mittels des Druckkessels
Gas in den Explosionsraum unmittelbar vor der Entzündung nachgefüllt werden. Eine
Änderung des Kompressionsverhältnisses und Verringerung des schädlichen Totraumes
kann ferner durch den freien Raum verkleinernde Aufsätze auf die Trennwände und
entsprechende Ausbildung der Flügel erreicht werden. Die Form der Aufsätze soll
möglichst dem Öffnungswinkel der Flügel entsprechen, welche so dick gewählt werden
können, daß sie einen Teil des Aufsatzes umfassen können.
Bei entsprechender
Größe des Motors kann es, wie erwähnt, zweckmäßig sein, an Stelle von zwei Flügelpaaren
eine größere Anzahl von Flügeln anzuordnen, um bei einer Umdrehung der Treibscheibe
eine größere Zahl von Kraftimpulsen zu erzielen.
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Der Motor kann sowohl als Standmotor als auch mit umlaufendem Gehäuse,
ferner als gegenläufiger Motor (d. h. Treibscheibe und Außengehäuse rotieren in
entgegengesetztem Drehsinne), wasser- oder luftgekühlt, gebaut werden.
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Es ist auch möglich, bei entsprechender Verdichtung den Motor als
Rohölmotor mit direkter Einspritzung unter Verzicht auf ein besonderes Zündaggregat
arbeiten zu lassen.
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Durch Verschieben der Kurven- oder Nockenscheiben oder Ringe, welche
die Flügel steuern, und durch zweckentsprechende Ausbildung der Gaszu- und -abfuhrkanäle
läßt sich die Drehrichtung des Motors umkehren.
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Bei Anordnung des oder der Gaszuführungskanäle innerhalb der Treibscheibe
ist es zweckmäßig, den Gaszufuhrkanal möglichst dicht an der Welle oder durch die
hohle Welle in die Treibscheibe einzuführen, um unter Ausnutzung der Fliehkraft
eine möglichst hohe Gasfüllung des Verbrennungsraumes zu erzielen.
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Trennwände und Flügel können durch Kolbenringe bzw. durch entsprechend
ausgeführte Dichtungsstäbchen gegen Gasundichtigkeit abgedichtet werden. Ebenso
können zur Erzielung hoher Gasdichtigkeit zwischen Treibscheibe und Außengehäuse
Labyrinthdichtungen vorgesehen werden. '