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Drehkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Drelikolbenbrennkraftmaschine
und Drehkolbenpumpe mit zur feststehenden Kolbentrommel exzentrisch umlaufendem
Gehäuse.
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Die bekannten Maschinen dieser Bauart sind Einzylindermaschinen, bei
denen die einzelnen Arbeitsräume abwechselnd als Motor und als Pumpe arbeiten, so
daß verwickelte Steuerungsmittel erforderlich sind. Es ist zwar ein mit im feststehenden
Gehäuse umlaufender Kolbentrommel arbeitender Maschinensatz bekannt, bei dem der
Motor und die Pumpe auf der gleichen Achse angeordnet sind und voneinander getrennte
Arbeitsräume haben, jedoch in der Weise, daß der Pumpenteil gleichzeitig Verdichter
für die nach ihrem Überströmen in den Motorteil sofort explodierenden Gase ist.
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Erfindungsgemäß wird eine Drehkolbenbrennkraftinaschine und Drehkolbenpumpe
der eingangs bezeichneten Bauart vorgeschlagen, bei der die Kraftmaschine und die
Pumpe in der bei aus Kraftmaschine und Pumpe zusammengesetzten Maschinensätzen mit
umlaufender Kolbentrommel bekannten Weise auf der gleichen Achse angeordnet sind
und voneinander getrennte Arbeitsräume haben, wobei in der Kraftmaschine die Verdichtung
und Expansion der von der Pumpe angesaugten und nach der Kraftmaschine geförderten
Luft oder Luft-Treibmittel-Mischung erfolgt. Dadurch wird gegenüber den bekannten
Maschinen mit feststehender Kolbentrommel eine überraschend einfache, übersichtliche,
robuste und gedrungene Bauweise erreicht und dabei gleichzeitig gegenüber den bekannten
Maschinen mit umlaufender Kolbentrommel das Auftreten schädlicher Zentrifugalkräfte
an den Schieberkolben vermieden, so daß die Maschine mit hohen Umlaufzahlen betrieben
werden kann.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Arbeitshübe,
d. h. also der Expansionshübe im Motor bzw. der Ladehübe in der Pumpe, je Umdrehung
gleich der Anzahl der Schieberkolben.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bilden das Gehäuse
der Kraftmaschine und das Gehäuse der Pumpe in bei Maschinen mit feststehendem Gehäuse
bekannter Weise eine Einheit, wobei die beiden Gehäuseteile gegeneinander um 18o°
versetzt sind. Dadurch ist.die ganze Maschine weitgehend und bei zusätzlicher Anbringung
verhältnismäßig leichter und einfacher Gegengewichte oder spiegelbildlicher Anordnung
von mehr als zwei Gehäusen völlig ausgewuchtet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden je zwei in
derselben Ebene arbeitende und in bei Maschinen mit umlaufender Kolbentrommel bekannter
Weise gleich groß gestaltete Schieberkolben durch diesen gemeinsame zwischengeschaltete
Federn im Abstand voneinander gehalten und an die Gehäusewand gedrückt. Bei Maschinen
mit feststehender Kolbentrommel müssen die die Schieberkolben nach außen drückenden
Federn
bei kleinem äußerem Durchmesser sehr stark sein. Hierbei sind durchgehende Federn
von besonderem Vorteil, weil sie länger sind als Einzelfedern und daher die Bewegung
jeder Windung so klein bleibt, daß die Elastizitätsgrenze der Federn nicht überschritten
wird. Andererseits erfordern untereinander gleich große Schieberkolben die geringste
Federkraft.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich
die zwei in derselben Ebene arbeitenden Schieberkolben gemeinsamen Federn bis dicht
an die Stirnfläche der Schieberkolben in diese hinein. Dadurch können die durchgehenden
Federn noch länger ausgestaltet, also die Bewegung jeder einzelnen Federwindung
noch kleiner gehalten werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung legt sich die Kolbentrommel
auf der Explosionsseite mit ihrem Umfang unmittelbar an die Innenwandung des Gehäuses
an, und am Umfange der Kolbentrommel ist in jedem von zwei Schieberkolben eingeschlossenen
Raum eine beispielsweise halbkugelförmige Vertiefung als Verdichtungsraum vorgesehen.
Gegenüber einer bekannten Drehkolbenbrennkraftmaschine mit im feststehenden Gehäuse
umlaufender Kolbentrommel, die an ihrem Umfang in jedem von zwei Schieberkolben
eingeschlossenen Raum eine Ausnehmung aufweist, aber nicht mit ihrem Umfang an der
Explosionsstelle an der Innenwand des Gehäuses anliegt, hat die Ausführung nach
der Erfindung den besonderen Vorteil, daß eine wesentliche Umfangs- bzw. Durchmesserbeschränkung
der ganzen Maschine erzielt wird.
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In den Abbildungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar in je einem Querschnitt durch den Motor und die Ladepumpe,
wobei die beiden Querschnitte derart untereinander angeordnet sind, daß die Versetzung
der Gehäuse der beiden Maschinenteile gegeneinander um igo° erkennbar ist.
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Die Ladepumpe besteht aus einem zylindrischen Gehäuse i, in dem die
Kolbentrommel z exzentrisch gelagert ist. Die Kolbentrommel weist vier unter go°
zueinander angeordnete radiale Schlitze auf, die in durch die Achse der Kolbentrommel
gelegten Ebenen liegen, und in diesen Schlitzen wird je ein Schieberkolben 3 geführt.
Je zwei in der gleichen Ebene arbeitende und untereinander gleich große Schieberkolben
werden durch ihnen gemeinsame zwischengeschaltete Federn q., die sich bis dicht
an die Stirnfläche der Schieberkolben in diese hinein erstrecken, im Abstand voneinander
gehalten und nach außen gegen die zylindrische Innenwandung des Gehäuses i gedrückt.
Die Abdichtung der einzelnen von zwei Schieberkolben eingeschlossenen Räume gegeneinander
wird zwischen der Innenwandung des Gehäuses und den Schieberkolben durch Gleitschuhe
in Form von Stäben 5 erreicht, die mit einer etwa halbzylindrischen Fläche in einer
entsprechend geformten Längsnut an der äußeren Stirnfläche jedes Schieberkolbens
gelagert sind. Außen legen sich die Stäbe 5 mit einer Fläche, die nach dem Durchmesser
der Innenwandung des Gehäuses i geschliffen ist, gegen diese Innenwandung an. Die
Kolbentrommel :2 trägt an jeder ihrer beiden Stirnseiten in jedem Quadranten zwischen
zwei Schieberlcolbenzwei Dichtungsstäbe 6, die durch eine dazwischengeschaltete
Feder im Abstand voneinander gehalten werden und durch zwischen ihnen und der Kolbentrommel
angeordnete Blattfedern gegen den entsprechenden Abschlußdeckel des Gehäuses .gedrückt
werden. Das Gehäuse weist am Umfang einen Saugkanal 7 und auf der gegenüberliegenden
Seite einen Druckkanal 8 auf.
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Die Wirkungsweise der Ladepumpe ist die folgende: Bei Drehung des
Gehäuses gegenüber der Kolbentrommel in Richtung des Pfeiles ,S wird durch die Schieberkolben
Luft oder, falls der Kanal 7 mit einem Vergaser in Verbindung steht, ein Brennstoff-Luft-Gemisch
aus dem Kanal 7 angesaugt und durch den Kanal 8 herausgedrückt.
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Der auf derselben Achse angeordnete Motor ist im wesentlichen ähnlich
gebaut wie die Ladepumpe. Die Kolbentrommel z' ist wiederum exzentrisch gegenüber
dem Außengehäuse gelagert und trägt in entsprechenden Führungsschlitzen vier unter
go° zueinander angeordnete, ebenfalls untereinander gleich große Schieberkolben
3', die in gleicher Weise wie bei der Ladepumpe durch dazwischengeschaltete Federn
auseinandergedrückt werden und an ihren äußeren Stirnseiten Gleitschuhe 5', die
den oben beschriebenen Gleitschuhen 5 entsprechen, tragen, während an den beiden
Stirnseiten der Kolbentrommel in jedem Quadranten zwischen zwei Schieberkolben Dichtungsstäbe
6', die den oben beschriebenen Dichtungsstäben 6 entsprechen, angeordnet sind. Zur
Abdichtung der einzelnen von zwei Schieberkolbeneingeschlossenen Räume gegeneinander
tragen die Schieberkolben ferner an ihren den Abschlußdeckeln des Gehäuses zugewandten
Seiten Dichtungsstäbe g', die durch zwischen ihnen und dein Schieberkolben vorgesehene
Blattfedern gegen den entsprechenden Abschlußdeckel des Gehäuses gedrückt werden.
Die Gleitschuhe 5' sind mittels eines Zapfens in eine entsprechende Ausnehinung
der Dichtungssclieibe,
)' derart eingefügt, daß auch an der Stoßstelle
der Teile 5' und 9' eine einwandfreie Abdichtung der einzelnen Arbeitsräume gegeneinander
gewährleistet ist. Am Umfange jedes Kolbentrommelquadranten ist eine halbkugelförmige
Vertiefung io angebracht, die den Verdichtungsraum bildet. An diese Vertiefung sind
in tangentialer Richtung und auch in Richtung der Achse der Kolbentrommel kurze
Aussparungen angeschlossen. Auf der Seite, an der sich die Kolbentrommel mit ihrem
Umfang unmittelbar an die Innenwandung des Gehäuses i' anlegt, befindet sich die
Zündkerze i i, während an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses die Auslaßschlitze
12 und die Spül- bzw. Einlaßschlitze i3 angeordnet sind.
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Die Wirkungsweise des Motors ist die folgende: Das vom Vergaser kommende
Brennstoff-Luft-Gemisch, das durch die Ladepumpe angesaugt und dann durch den Kanal
8 zum .Motor hin gedrückt wird, gelangt durch die Einlaßschlitze 13 jeweils in einen
von zwei benachbarten Schieberkolben eingeschlossenen Arbeitsraum des Motors und
wird bei Drehung des Gehäuses gegenüber der Kolbentrommel in Richtung des Pfeiles
S durch die Schieberkolben auf dem Wege A-ß verdichtet. In der auf der Zeichnung
wiedergegebenen Stellung befindet sich in dem linken Quadranten das verdichtete
Brennstoff-Luft-Gemisch in dem Verdichtungsraum io. Die Zündung erfolgt durch die
Zündkerze i i, und bei Fortsetzung der Drehung des Gehäuses entsteht ein Überdruck
an dein jeweils dem Verdichtungsraum vorausgehenden Schieberkolben, so daß ein weiteres
Umlaufen stattfindet. Hierbei entspannt sich das entzündete Gemisch auf dem Wege
C-D, bis der vorausgehende Schieberkolben die Auslaßschlitze i2 freigibt und die
verbrannten Gase durch diese entweichen. Bei weiterer Drehung gibt der betreffende
Schieberkolben die Spül-bzw. Einlaßschlitze 13 frei, das Ladungsgeinisch wird von
der Ladepumpe her mit etwas Überdruck durch diese Schlitze in den eigentlichen Arbeitsraum
gedrückt und folgt auf Grund der Saugwirkung dem vorausgehenden Schieberkolben,
unterstützt durch den Überdruck des Gemisches, während die verbrannten Gase von
dem nachfolgenden Schieberkolben durch die Auslaßschlitze 12 herausgedrückt werden.
Derselbe Vorgang spielt sich je Umdrehung einmal in jedem Quadranten ab, so daß
während jeder Umdrehung vier volle Arbeitsvorgänge stattfinden.
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Die beiden Gehäuse des Motors und der Ladepumpe sind zweckmäßig in
einem Stück gegossen, und zwar derart, daß die beiden Gehäuseteile um i8()° gegeneinander
versetzt sind. Die Entspannung der Gase im Motor kann so weit getrieben werden,
wie es von dem Konstrukteur im einzelnen Falle gewünscht wird; wodurch die Wirtschaftlichkeit
erheblich verbessert wird.
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Die Maschine nach der Erfindung eignet sich auch für Schwerölbetrieb.
Die Pumpe kann für sich allein mit den an ihr selbständig ausführbaren Merkmalen
der vorgeschlagenen besonderen Ausführungsformen der Erfindung auch für andere Zwecke
als Gebläse oder Verdichter mit einer oder mehreren Stufen verwendet werden, beispielsweise
für Kühlmaschinen oder für normale Zwei- oder Viertaktkolbenmotoren, ebenso auch
als Flüssigkeitspumpe. Entsprechend kann der Motor auch für sich allein z. B. mit
Dampf oder Drucköl betrieben werden.