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Umlaufkühleinrichtung für Drehkolbenbrennkraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Umlaufkühleinrichtung für Drehkolbenbrennkraftmaschinen, bei
denen die Kolben in einem Ringraum umlaufen und sich abwechselnd drehen und festgehalten
werden. Der oder die festgehaltenen Kolben bilden hierbei die Rückwand der Verbrennungskammer,
während der oder die jeweils die Vorderwand bildenden Kolben bei der Explosion des
Gasgemisches weiterbewegt werden und hierbei durch Mitnehmen der anzutreibenden
Welle die Nutzarbeit leisten.
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Bei Drehkolbenbrennkraftmaschinen dieser Bauart ist es eines der Hauptprobleme,
die' in ihnen entstehenden erheblichen Wärmemengen abzuführen. Zur Kühlung der Maschinen
sind bereits verschiedene Einrichtungen bekanntgeworden. Unter anderem hat man vorgeschlagen,
das Kühlmittel an der einen Seite einzuführen, es unter Druck durch die Lager und
Hohlkolben zu pressen und es an der anderen Seite der Maschine wieder auszuführen:
Die hierbei auftretenden Schwierigkeiten werden vor allem dadurch bedingt, daß die
Kolbentragscheiben nicht nur umlaufen, sondern eine Relativbewegung gegeneinander
ausführen.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet nun eine Kühleinrichtung, durch
welche eine ausreichende und sichere Kühlung von Drehkolbenbrennkraftmaschinen dieser
Bauart erzielt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß das an einer Seite der Maschine
eingeführte Kühlmittel zur Kühlung der der Einführungsseite zunächst liegenden Tragscheibe
und ihrer Hohlkolben in an sich bekannter Weise durch Hohlräume der Tragscheibe
und Rohrleitungen zu- und abgeleitet wird, während@zur Kühlung der anderen Kolbentragscheibe
und ihrer Hohlkolben zwischen den beiden Kolbentragscheiben eine entsprechend der
Relativbewegung der Tragscheiben bewegliche Kühlmittelzu- und -ableitungsvorrichtung
ängeordnet ist. Zu diesem Zweck ist beispielsweise in der zweiten Kolbenträgseheibe
ein in zwei Teile unterteilter Ringkanal vorgesehen. An dem einen Teil dieses Ringkänales
ist eine Rohrleitung angeschlossen, durch die das Kühlmittel in die Hohlkolben fließen
kann. - An den anderen Teil des Ringkanales ist ebenfalls eine Rohrleitung angeschlossen,
durch die das Kühlmittel aus den Kohlkolben in diesen Ringkanalteil zurückfließen
kann. Zur Zu- und Ableitung des Kühlmittels in den einen Ringkanalteil, bzw. aus
dem anderen Ringkanalteil, ist in jedem Ringkanalteil ein Hohlkolben vorgesehen,
dessen höhle Kolbenstange durch ein Führungsrohrstück mit der Kühlmittelzufuhrleitung
in Verbindung steht. Dieses Zuführungsrohr ist in der der Kühlmittelzufuhrleitung
zunächst liegenden Kolbentragscheibe fest geführt, und zwar derart, daß es bei der
Relativbewegung der beiden Kolbentragscheiben gegeneinander die beiden Kühlwasserhohlkolben
in ihren Ring= kanalteileri hin und her bewegt. Das Kühlwasser strömt dabei ständig
durch den einen Hohlkolben in den zugehörigen Ringkanalteil ein und von dort durch
die Maschine, dann fließt es durch den anderen Ringkanalteil wieder ab, ohne daß
der Kühlmittelfluß durch die Relativbewegung der Kolbentragscheiben gegeneinander
gehemmt wird.
Eine zweite Ausführungsmöglichkeit, um beide Kolbentragscheiben
mit ihren Hohlkolben trotz der Relativbewegung der Kolbentragscheiben gegeneinander
zu kühlen, besteht darin, daß man die Kühlrohrleitungen bei der der Kühlmittelzuleitung
abgewandten Kolbentragscheibe aus elastischem Material macht und sie so lagert,
daß sie sich entsprechend der Relativbewegung der Kolbentragscheiben gegeneinander
dehnen und wieder zusammenziehen können. Derartige elastische Rohrleitungen kann
man auch für beide Kolbentragscheiben verwenden.
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An Hand der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert
werden.
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Fig. i zeigt die ganze Maschine mit ihrer Kühleinrichtung im Längsschnitt,
Fig. 2 zeigt einen Teil der Kühleinrichtung im Querschnitt, Fig. 3 zeigt die Kühleinrichtung
der rechtsseitigen Kolbentragscheibe im Längsschnitt, Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform
der Kühleinrichtung im Längsschnitt, und Fig. 5 stellt die gleiche Ausführungsform
im Querschnitt dar; Fig. 6 zeigt. eine weitere Ausführungsform der Kühleinrichtung
im Querschnitt.
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Das Gehäuse der Maschine besteht aus den beiden Teilen i und 2, die
durch Schrauben 3 zusammengehalten werden. Die beiden Gehäuseteile umschließen einen
Ringraum 4, in dem die Kolben 5, 6, 7, 8 umlaufen. Die Kolben 5 und 7 sitzen auf
einer Tragscheibe g (vgl. Fig. i und 3) und die Kolben 6 und 8 auf einer Tragscheibe
io (vgl. Fig. i und 4). Die Tragscheibe g bildet mit einer Hohlwelle ii ein Stück,
und die Tragscheibe io besteht aus einem Stück mit einer Buchse i2, die sich frei
auf der Hohlwelle ii dreht. Die Hohlwelle ii und die Buchse 12 tragen je zwei gegenläufig
wirkende Kupplungen. Die beiden -Kupplungen der Hohlwelle ii bestehen aus einem
inneren Kupplungsteil 22,, in dem die beweglichen Kupplungsglieder 24 bzw. 25 der
beiden Kupplungen eingesetzt sind. Die Kupplungsglieder 24 arbeiten mit einem äußeren
Teil 26, der mittels Schrauben 27 an dem- festen Getriebegehäuse 28 starr befestigt
ist, derart zusammen, daß in der einen Umlaufrichtung die beiden Teile 24 und 26
in kraftschlüssigen Eingriff kommen, so daß die Welle ix in dieser Drehrichtung
gesperrt ist, in der anderen dagegen nicht. Die Kupplungsglieder 25 arbeiten mit
einem äußeren Kupplungsteil 29 zusammen, der mittels Kugel- oder Rollenlager 3o
auf dem inneren Kupplungsteil 22 frei drehbar gelagert ist. In der einen Umlaufrichtung
kommen hier ebenfalls die beiden Teile 25 und 29 in kraftschlüssigen Eingriff,,
in der anderen dagegen nicht, sondern gleiten bei dieser Umlaufrichtung aneinander.
Der Kupplungs-_ teil 2g trägt einen Zahnkranz 31, der auf ein Zahnrad 32 arbeitet,
das an einer Hohlwelle 33 starr befestigt ist. Die Welle 33 ist die eigentliche
anzutreibende Welle.
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Die beiden zu der Buchse 12 gehörenden Kupplungen bestehen aus dem
inneren Kupplungsteil 37, der mittels eines Keiles 38 fest auf die Buchse i?, aufgekeilt
ist. In den inneren KupplungsteiI37 sind die beweglichen Kupplungsglieder 39- und
4o eingesetzt, deren Form derjenigen der Kupplungsglieder 24 und a5 entspricht.
Das Kupplungsglied 3g arbeitet mit einem äußeren Kupplungsteil 41 zusammen, der
mittels Kugel- oder Rollenlager 42 auf dem inneren Kupplungsteil 37 frei
drehbar gelagert ist. Der äußere Kupplungsteil 41 trägt ebenso wie der Kupplungsteil
29 einen Zahnkranz 3i', der mit dem Zahnrad 32' zusammenarbeitet, das auf die anzutreibende
Welle 33 aufgekeilt ist. Die Kupplungsglieder 4o der zweiten Kupplung arbeiten mit
einem äußeren Kupplungsteil 43 zusammen. Dieser ist mittels Schrauben 44 an das
Gehäuse 28 angeschraubt, das seinerseits durch Schrauben 45 mit dem Gehäuseteil
2 der Maschine verschraubt ist.
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Die Zufuhr des Gasgemisches zu der Maschine erfolgt von .Ringleitungen
75, 76 aus. Diese Ringleitungen sind an die Ansaugleitung für das Frischgas,
die zu dem oder den Vergasern führt, angeschlossen. Das Gasgemisch tritt durch Einlaßschlitze
79, 8o in den Zylinderraum 4 ein, während der Ausschub der Restgase durch
die Au slaßöffnungen 81, 82 und nicht dargestellteAbgasstutzenerfolgt. Das Freigeben
oder Verdecken der Ein- und Auslaßschlitze erfolgt in gleicher Weise wie bei einem
Zweitaktmotor.
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Zur Kühlung der Maschine ist eine Kühlwasserzufuhrleitung 85 vorgesehen,
die an eine Kühlwasserpumpe angeschlossen ist. Um die Kühlwasserleitung in die umlaufenden
Teile. der Maschine einführen zu können, ist in die Hohlwelle ii ein Teil 86 eingesetzt.
In diesen ist das Rohr 85 mittels einer Stopfbuchse 87 eingeführt. Zur Kühlung der
rechtsseitigen Kolbentragscheibe g und der zugeordneten Kolben 5 und 7 fließt das
Kühlwasser durch die Bohrung 88 in aus der Fig. 3 .erkennbare Rohre ioi,, die das
Kühlwasser in die auf die Tragscheibe g aufgesetzten Hohlkolbeu. 5 und 7 führen.
Aus diesen Hohlkolben tritt das Kühlwasser durch die punktiert angedeuteten Bohrungen
gi und aus der Fig. 3 ersichtliche Rohre io? wieder. aus und fließt dann durch den
Kanal 94 sowie die Bohrungen 95 und den Stutzen 96
wieder ab.
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Zur Kühlung der auf die linksseitige Kolbentragscheibe io aufgesetzten
Kolben 6, 8 sind in einem offenen Ringkanal go der Tragscheibe g zwei Führungsrohre
97 fest eingesetzt (Fig. i), die die- hohlen- Kolbenstangen g8' zweier Hohlkolben
98 tragen. Diese sind in einem in zwei
Teile 99 und 99' unterteilten
Ringraum geführt. Aus Fig. 2 sind die Einzelheiten der Anordnung erkennbar. Von
den beiden Hohlkolben 98 dient der eine zur Kühlmittelzufuhr und der andere zur
Kühhnittelabfuhr. Bei der Relativbewegung der Kolbentragscheiben 9 und io gegeneinander
bewegen sich die Hohlkolben 98 in dem ihnen zugeordneten Teil des Ringkanales hin
und her. Das zugeführte Kühlmittel fließt dabei von der Bohrung 88 durch die Bohrung
89, das Führungsstück 97, die Bohrung ioo und den Kolben 98 in den Ringkanalteil
99 und aus diesem durch die angeschlossene Rohrleitung iog (Fig. 2) in die Hohlkolben
6, 8 ; aus diesen fließt es durch Bohrungen gi wieder ab und gelangt durch den in
der Tragscheibe io vorgesehenen Hohlraum und die Leitung 92 in den Ringkanalteil
99'. Aus diesem fließt es durch die Bohrung ioo, das zweite Führungsstück 97, den
Ringkanal go, die Bohrung 93, den Raum 94, die Bohrungen- 95 und den Stutzen 96
wieder ab. Es ist also eine vollständige Umlaufkühlung vorhanden, bei welcher der-
Relativbewegung der beiden Kolbentragscheiban gegeneinander Rechnung"getragen wird.
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Bei dem in den Fig.4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Kühleinrichtung
erfolgt die Kühlung der rechtsseitigen Kolbentragscheiben 9 in gleicher Weise wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Zur Kühlung der Kolbentragscheibe io ist ein Führungsstück 97' vorgesehen.
An dieses ist eine Rohrleitung 105 aus elastischem Material, z. B. Metallschlauch,
vorgesehen, die mit einer Rohrleitung io6 verbunden ist, welche in die Hohlkolben
6, 8 mündet.
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Weiterhin ist ein zweites Führungsstück 97 vorgesehen, an das ebenfalls
eine Rohrleitung 107 aus elastischem Material angeschlossen ist. Die Mündung dieser
Rohrleitung liegt in dem Hohlraum 1o8 der Tragscheibe io. Das zugeführte Wasser
fließt durch die Bohrung 88, die Bohrung iog, das Führungsstück 97', die elastische
Rohrleitung 1o5 und die Rohrleitung 1o6 in die Hohlkolben 6, B. Aus diesen fließt
es durch die Bohrungen iio wieder ab und gelangt in den Hohlraum io8, in dem die
Mündung der elastischen Rohrleitung 1o7 liegt. Aus dieser fließt es dann durch das
Führungsstück 97, die Bohrung iii usw. wieder -ab.
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Bei der Relativbewegung der Kolbentragscheiben 9, io gegeneinander
ziehen sich die elastischen Rohrleitungen io5 und io7 auseinander und zusammen,
d. h. sie heben sich etwas von ihrer Unterlage ab. Um ihnen dies zu ermöglichen,
sind sie in einem genügend großen Raum Ire gelagert.
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Auch bei dieser Anordnung ist also trotz der Relativbewegung der Kolbentragscheiben
gegeneinander ein ständiger, unbehinderter Kühlmitteldurchlauf vorhanden. Die iri
den Fig. 4 und 5 angegebene Verwendung elastischer Rohrleitungen läßt sich auch
in der in Fig. 6- dargestellten Weise verwirklichen. Die Kühleinrichtung gemäß Fig.
6 dient ebenfalls zur Kühlung der Kolbentragscheibe io ; sie wird zwischen der eigentlichen
Maschine und dem Kupplungsgehäuse 28 eingebaut und besteht aus zwei elastischen
Rohrleitungen 113 und 114. Um der Relativbewegung der Kolbentragscheiben gegeneinander
Rechnung zu tragen, ist ein entsprechend der Größe der Relativbewegung bemessener
Ausschnitt 115 in der-Laufbuchse 12 vorgesehen. Die Kühlmittelzuleitung erfolgt
von der linken Seite der Maschine aus durch das Innere 116 der Hohlwelle ii. Das
Kühlwasser fließt dann in der Pfeilrichtung durch die Rohrleitung 113 und wird mittels
der angedeuteten Rohrleitungen 117 durch die Maschine geführt. Nachdem es die einzelnen
Kolben und Lager durchlaufen hat, tritt es aus der Rohrleitung 118 wieder aus und
fließt durch die Rohrleitung 114 zurück, an die eine Abführleitung iig angeschlossen
ist.
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Bei der Relativbewegung der Tragscheiben 9 und io heben sich die elastischen
Rohrleitungen 113 und 114 etwas von ihrer Unterlage ab. Infolge des Ausschnittes
115 kann sich die Laufbuchse i2 um ein Stück gegenübar der Welle ii drehen.