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Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenbrennkraftmaschine Die
wirtschaftliche Brauchbarkeit -einer Wasserringmaschine hängt, abgesehen von der
Spritzsicherheit ihres Wasserrings, in hohem Maße von dessen Energieverlusten ab,
die sowohl durch äußere Reibung .als durch innere Wirbel und Stöße entstehen können,
und weiterhin von den Reibungsverlusten der übrigen aus festen Balistoffen bestehenden
Getriebebeile. Eine mit Drehklappen versehenie Wasserringmaschine kann allerdings
im Gegensatz zu anderen Wasserringmaschinen durch die Veiivendung eines Umlaufzylinders
die Reibung des Wasserrings verkleinern, ohne dafa dadurch größere Verluste in anderer
Richtung in Kauf zu nehmen sind; denn in einer Drehklappenmaschine kann die Umhüllung
des Wasserrings zylinderförmig sein, ohne daß durch die Zylinderform der umhüllenden
Wandung zusätzliche Stoßverluste im Wasserring verursacht -werden. In solchem Zusammenwirken
mit einzelnen gegenseitig abgeschlossenen Flüssigkeitskolben ist die Kombination
von Drehklappen mit Umlaufzylindern für Wasserringmaschinen bereits anderweitig
beschrieben und dargestellt, deren Flüssigkeitskolben grundsätzlich in Kraftmaschinen
ebenso wie in Verdichtern Gasarbeiten aufnehmen und abgeben können. Aber für Maschinen
mit hohen Innendrücken, insbesondere für Brennkraftmaschinen, ist diese Kombination
aus verschiedenen Gründen baulich unbefriedigend: i. Unabhängig davon, ob die Drehklappen
von außen oder von innen angetrieben werden, erhalten ihre Gleitstücke zu hohe spezifische
Belastung; deshalb können unter diesen keine tragenden Wasserfilme entstehen. Der
Druckwechsel in den Drehklappen verursacht überdies eine fortwährende Umlagerung
der belasteten Gleitstücke; auch dadurch wird die Bildung von tragenden Wasserfilmen
verhindert. Hohe Reibungsverluste in den Klappenführungen sind die Folge.
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Der zum Zweck der Reibungsverminderung mit den Drehklappen umlaufende
Zylinder kann in großen Maschinen durch die verschieden hohen Innendrücke, die auf
seinen Einzelteilen lasten, unrund werden und
dadurch seinerseits
die Reibungswiderstände des mechanischen Triebwerks der Maschine vergrößern.
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3. Die Drehklappen eignen sich in der be=..@ trachteten Form auch
nicht zur Anbringuhg , von Schutzkörpern über den -einzelnen Wasst:-=, spiegeln
der Maschine, wie sie gerade fiü=@ Drehkolbenbrennkraftmaschinen mit Wasserring
bekanntgeworden sind.
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Beim Erfindungsgegenstand sind die vorerwähnten Nachteile vermieden;
besonders vorteilhaft ist er für Drehkolbenbrennkraftmaschinen, und zwar in erster
Linie für solche, welche die besondere bauliche Gestaltung besitzen, mit deren Hilfe
sie in jeder beliebigen Drehzahl und bei jeder beliebigen Gaspressung gleichsicher
sind gegen das Spritzen und Schäumen ihrer Flüssigkeitskolben. Bei dieser Ausführung
wird in Drehkolbenmaschinen mit gegenseitig abgeschlossenen Flüssigkeitskolben die
Exzentrizität des umlaufenden Getriebes im Verhältnis zu den übrigen Abmessungen
der Maschine derart gewählt, daß die relative Zwangsbeschleuiligung einer jeden
Flüssigkeitsoberfläche zum Drehmittel hin beim ganzen Umlauf kleiner bleibt als
die jeweilige Schleuderbüschleunigung der Spie--ei. Der Erfindungsgegenstand ist
jedoch nicht auf Drehkolbenbrenukraftmaschinen beschränkt; er ist auch ganz allgemein
für Drelikolbenverdichter vorteilhaft und bestimmt, und zwar ganz abgesehen davon,
ob die Maschine, für die er verwendet wird, spritzsicher gebaut ist oder nicht.
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Die Erfindung beruht in einer grundsätzlich neuen Form des Drehklappengetriebes.
In den Abb. 1, 2 und 3 ist ihre Verwendung für eine Drehkolbenbrennkraftmaschine
dargestellt, die eine Abdichtung der Gasräume nach außen hin vermeidet. Das Zellenrad
i enthält an zweckmäßiger weise radialen Rippen 2 die Führungsrollen 3 ; an diesen
Rollen 3 werden lose angehängte Drehklappen geführt, die starr verbunden send mit
Führungsplatten 5 und mit einseitig angeordneten Gleitschuhen 6. Der Verdrängerzylinder
7 läuft nicht mehr als Schleppzylinder mit den Drehklappen um, sondern er ist exzentrisch
zum Zellenrad am Gehäuse 8 starr befestigt. Zwischen den Drehklappen 4., der, Seitenwand
des Zellenrades i. der Gehäusewand 8 und dem Verdrängerzylinder 7 send die einzelnen
Wasserkolben io gegenseitig abgeschlossen, grundsätzlich genau so wie :es die vorbekannteil
Drehklappenformen vermochten. Die Gleitschuhe 6 haben aber nunmehr die volle Breite
der Wasserkolben .an der Zylinderfläche 7, und ihre Längen send so bemessen, daß
sie in ihrer Gesamtheit den Umfang dieser Zylinderfläche - nach Möglichkeit bedecken.
Der früher im Zusammenhang mit Drehklappen gewöhnlicher Form angewendete Schleppzylinder,
dessen Umlaufgeschwindigkeit recht unsicher war, ist demnach in ein-:zeIne Gleitflächen
aufgelöst, deren Geschwin-d- durch ihren Zusammenhang mit dem Zeilenrad eindeutig
bestimmt ist. Unter jeder 'einzelnen Gleitfläche 6 kann sich ein selbständiges Wasserkissen
bilden, dessen Mittelpressung durch Schleuderdruck und Klappendruck bestimmt wird.-
Zur Bildung eines solchen tragenden Wasserkissens ist es bekanntlich erforderlich,
daß durch die Belastung der Gleitfläche eines jeden Gleitschuhes 6 aus dem Raum
zwischen Gleitfläche und Zylinder ; keine größere Flüssigkeitsmenge in der durch
einen Pfeil gekennzeichneten Laufrichtung leerausgequetscht wird .als diejenige,
die in gleicher Zeit mit Hilfe der Relativbewegung des Gleitschuhes gegenüber dem
Verdrängerzylinder7 in diesen Raum hineingerät; diese Bedingung ist in der neuen
Drehklappenbauart erfüllbar, und zwar durch das Zusammenwirken von geringer spezifischer
Flächenbelastung mit hoher Gleitgeschwindigkeit. Zur Erhaltung eines solchen tragenden
Wasserfilms, der sich bei Iilappendrücken in Richtung der Gleitbewegung von selbst
bildet, ist es aber erforderlich, daß sich die einzelne Drehklappe beim Druckwechsel
nicht von der Zylinderfläche 7 abheben kann, daß vielmehr ganz unabhängig vom Druckwechsel
an den Drehklappen ihre Gleitschuhe 6 ununterbrochen gegen die Zylinderfläche 7
gepreßt werden. Erfindungsgemäß besitzt jede Drehklappe zu diesem Zweck starre Stützen
i i, die sich mit Hilfe von Rollen i 2 am Gleitschuh der benachbarten Drehklappe
führen und die :es jeder einzelnen Drehklappe ermöglichen, sich beim Druckwechsel"auf
den Gleitschuh ihrer Vorgängerin aufzulegen. Auf diese Weise wird jeder einzelne
Gleitschuh dieses neuartigen Getriebes stets im gleichen Sinn belastet; er kann
weder kippen noch abheben, und sein tragender Wasserfilm bleibt beim Druckwechsel
der Drehklappen völlig ungestört. Die Gesamtheit aller Drehklappen bildet gewissermaßen
einen zusammenhängenden, auf einzelnen selbständigen Wasserfilmen umlaufenden Ringkörper,
dessen Einzelteile sich ohne Abheben von der Verdrängerfläche 7 in- und auseinanderschieben
können.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes geht
die Mittelebene zwischen einer Drehklappe ,l und der zugehörigen Führungsplatte
5 stets durch die Achse des Verdrängerzylinders 7. In dieser Form eignet sich das
neue Getriebe ganz besonders für Brennkraftmaschinen, in welchen nicht nur das Schäumen
und Spritzen der Flüssigkeitskolben verhindert werden muß, sondern
zugleich
eine Dämpfung der durch Corioliskräfte verursachten Spiegelausschläge geschaffen
werden soll, sowie ein Spiegelschutz gegenüber dem Spül- und Ladestrom und bei staubförmigem
oder flüssigem Brennstoff auch noch eine Sicherung gegen das Eindringen von Brennstoffteilen
in die Flüssigkeitskolben. Die neuen Drehklappen ermöglichen nämlich im Gegensatz
zu den vorbekannten Bauformen die Anbringung von solchen Schutzkörpern, die während
des Umlaufs dem Verengern und Erweitern der Spiegelflächen zu folgen vermögen. Solche
Schutzkörper sind in vielfachen Formen möglich; im dargestellten Ausführungsbeispiel
bestehen sie aus federnden, sich überlagernden Blechen 13 sowohl an jeder Drehklappe
4. als auch an jeder Führungsplatte 5. Durch geeignete Wahl der Abmessungen von
Gehäuse und Zellenrad läßt @es sich nicht nur erreichen, daß die Wasserkolben spritzsicher
arbeiten, sondern auch, daß der Hub der Spiegelflächen dem der Drehklappen gleich
ist, so daß die ersteren während ihres ganzen Umlaufs in nächster Nähe der sich
übereinander verschiebenden Schutzbleche 13 bleiben können. In der besonderen Anwendung
bei Drehkolbenbrennkraftmaschinen bietet somit der Erfindungsgegenstand die Möglichkeit,
den gesamten .Flüssigkeitsring einer Zellenraddrehkolben-,ita.aschine vollkommener
als bisher allseitig züetallisch einzuschließen, ohne daß im Innern der Maschine
besondere Schmiermittel außer der Kolbenflüssigkeit erforderlich würden.