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Drehkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenbrennkraftmaschinen,
bei denen eine im Gehäuse der Maschine exzentrisch angeordnete Kolbentrommel zum
Führen der hin und her beweglichen Schieberkolben mit einer zum Gehäuse der Maschine
konzentrischen Drehachse wie auch mit sogenannten Nüssen versehen ist, die mit ihren
Enden in der Kolbentrommel- drehbar gelagert sind.
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Bei solchen Maschinen ist es schwierig, eine wirksame Abdichtung der
durch die Schieberkolben abgeteilten Kammern im Gehäuse der Maschine zu erzielen,
ohne daß die Abdichtung selbst eine nennenswerte Reibung zustande kommen läßt. Packungen
oder Dichtungen, wie sie in fester Form bislang in die dem Gehäuse zugekehrten Flächen
der Schieberkolben eingesetzt wurden und am Gehäuse unmittelbar anliegen mußten,
verursachten eine recht beträchtliche Reibung und hierdurclr wiederum eine Verringerung
der Arbeitsgeschwindigkeit wie auch Steigerung der Beanspruchung und Abnutzung der
Maschinenteile, insbesondere des Gehäuses und der Schieberkolben.
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Der Zweck der Erfindung ist, eine wirksame Abdichtung bei geringster
Reibung zu erzielen, so daß eine Drehkolbenmaschine mit größeren Geschwindigkeiten
als sonst zu arbeiten vermag und Beanspruchung und Abnutzung der Teile sich auf
ein Geringstrnaß herabsetzen. Das Neue der Erfindung liegt nun in erster Linie darin,
daß drehbare Lager vorgesehen, auf dem Gehäuse festsitzenden Teilen angeordnet und
mit den Schieberkolben in Eingriff gesetzt sind und außerdem ein Ströinungsmittel
in Nuten oder Vertiefungen der dem Gehäuse zugekehrten Schieberkolbenfläche zugeführt
wird, so daß das betreffende Strömungsmittel die einzelnen durch die Schieberkolben
abgeteilten Kammern im Gehäuse wirksam gegeneinander abzudichten vermag.
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Diese Anordnung ergibt eine sehr wesentliche Verringerung der Reibung,
indem die einzelnen Schieberkolben entgegen ihrem Fliehkraftvermögen radial zurück,
d. h. mit dem Gehäuse außer Berührung gehalten werden, während eine wirksame und
so gut wie reibungslose Abdichtung der Kammern eben dadurch unterhalten wird, daß
man zwischen die sich relativ zueinander bewegenden Teile der Maschine ein Strömungsmittel
schickt.
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Im folgenden sei die Erfindung an einem besonderen Ausführungsbeispiel
beschrieben. Es stellen dar: Fig. i eine erfindungsgemäß verbesserte Drehkolbenbrennkraftmaschine
im Schnitt, Fig. z einen Querschnitt nach Linie :2-2 der Fig. r, Fig. g einen besonderen
Teil aus Fig. -? in größerem Maßstabe,
Fig. 4 einen Schnitt nach
Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. ; einen Schnitt nach Linie S-3 der Fig. a, d. li. einen
Teil des Maschinengehäuse: zusammen mit einem Teil eines Schieberkolhens.
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In der hier dargestellten Ausführungsforrri enthält das Gehäuse a
einen zylindrischen Hohlraum cal und in diesem Hohlraum eine exzentrisch sitzende
Kolbentrommel b. Diese Trommel ist in den Rollenlagern b1, b= der an dein Gehäuse
finit Bolzen b' befestigten Stirnplatten b3, b3 drehbar.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt sieben Schieberkolben
vorgesehen, die alle von gleicher Ausführung sind und je aus einer Platte c mit
zwei Augen cl, c= bestehen, die auf einer Achse d drehbar sind. De Augen cl, c=
sind so verteilt, daß sie alle auf einer und derselben Achse d untergebracht werden
können. Auf diese .Weise sind also alle Schieberkolben auf der Achse d drehbar gelagert.
Die Schieberkolben sind mit seitlichen Aussparungen c3, c4 für drehbare Lager versehen,
die die Kolben entgegen der Wirkung der Fliehkraft festzuhalten haben. Diese - drelibdren
Lager sind in Gestalt schalen- oder becherförmiger Teile $, et geschaffen, die mit
ihren Flanschen in die Aussparungen c3, c4 der Kolben. eingreifen und mit ihren
Scheibenkörpern auf die Enden der Achse d aufgesetzt sind. Die Achse
d sitzt drehbar in Kugellagern f, f1, und diese wiederum sitzen in den mit
f'-', f3 bezeichneten Teilen, die innerhalb der Kolbentrommel feststehend angeordnet
sind. Der Teil f'= sitzt auf einer Welle f'-, die mit einer Querplatte f5 auf einer
der Stirnplatten b3 festgelegt ist. Der andere Teil f 3 ist mit einem Kugellager
f l auf einen mit der Kolbentrommel drehbaren kurzen Zapfen fl aufgesetzt. Die Schieberkolben.
sind zwischen Nüssen g; g1 D-f'örmigen Querschnittes geführt. Mit ihren Enden sind
diese Nüsse in der Kolbentrommel drehbar gelagert. Die Kolben sind zwischen den
Nüssen g, g1 hin und her schiebbar.
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Die Schieberkolben sind alle von gleicher Länge. und haben zwischen
ihrem äußeren Ende und dem zylindrischen Gehäuse einen nur ganz geringen. Spielraum
von ungefähr o,06 mm. Wie aus . Fig. i ersichtlich, müssen sich die Winkel zwischen
den einzelnen aufeinanderfolgenden Schieberkolben c bei der Drehung der Kolbentrommel
dauernd verändern. Im Bereich des Lufteinlasses lt bat der Winkel zwischen je zwei
Kolbenschiebern seinen Größtwert. Bei der Drehung der Kolbentrommel sind die Schieberkolben
c jedoch, gezwungen, sich einander zu' nähern, während gleichzeitig auch der zwischen
den Schieberkolben gelegene Umfangsabschnitt der Kolbentrommel (lern Gehäuse immer
näher ruckt, so daß die Luft In den Verbrennungsräumen zwischen den Kolben c, der
Kolbentroininel b und dein Gehäuse (a verdichtet wird, bis schließlich der Winkel
zwischen den Kolbeü-c-äii einer Stelle nahezu diametral gegen-*'. er.- dein Lufteinlaß
und ebenso auch der Räum zwischen Kolbentrommel und Gehäuse seinen Geringstwert
erreicht, dahingegen die eingeschlossene Ladung ihre stärkste Verdichtung: An dieser
Stelle ist ein Einlaß z: für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, damit
eine Ladung Brennstoff in den Verbrennungsrauen eingeführt werden kann. Die Verbrennung
gibt der Kolbentrommel einen Antrieb in der Richtung des in Fig. i eingezeichneten
Pfeiles. Sowie die Drehung der Kolbentrommel nun weitergeht, werden die einzelnen
Verbrennungsräume sich wieder vergrößern, bis schließlich ein Offnen zum Auspuffkanal
j erfolgt und die Verbrennungsgase durch diesen Auspuffkanal j aus dein Verbrennungsraum
auspuffen. Der Lufteinlaßkanal h ist so angeordnet, daß er zur Verbrennungskammer
geöffnet wird, während letztere zum Auspuffkanal noch offen steht und somit Luft
in die Verrbennungskammer zu deren Spülung eintreten kann. Die weitere Drehbewegung
der Kolbentrommel bewirkt, daß die Verbrennungskammer vom Auspuffkanal abgesperrt,
doch mit dem Lufteinlaßkanal noch immer in Verbindung gehalten wird. Also wird Frischluft
von der Verbrennungskammer aufgenommen, in der Verbrennungskammer eingeschlossen,
wobei die Verbrennungskarntner sich nun in ihrer Größe allmählich wieder verringert,
die eingeschlossene Luft demgemäß verdichtet und ein nächstes Arbeitsspiel sich
wiederholen wird.
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Bei Verwendung von Wasser als Abdichtungsflüsigkeit ist jeder Schieberkolben
an seinen Seitenrändern c5, cl mit Nuten c' versehen, .denen Wasser unter geringem
Druck aus einem Ringkanal a= zugeführt wird. Dieser Ringkanal a= ist im Gehäuse
außerhalb der Nüsse, g1 vorgesehen. Mit der Nut c7 steht der Ringkanal a' durch
einen in der Kolbeutrommel vorgesehenen Kanal b4 und weiterhin durch eine Längsnut
g3 in Verbindung, die sich von dem äußeren Rande des Kanals b4 bis auf den Grund
der in dem Schieberkolben befindlichen Nut c' erstreckt. Fier den Kanal b4 ist ein
selbsttätig wirkendes Verschlußmittel g4 vorgesehen, um zu verhüten, daß Wasser
oder Dampf in diesen Kanal zurücktreten kann. Die Nut g3 befindet sich in einem
Block ä5, der zwischen die über die Schieberkolben c seitwärts hinausstehenden INZ
ässe g, g1 gesetzt ist. Der Block gs enthält Nuten g°, die in den am Boden der Nut
c' anliegenden Teilen labvrintliartig ausgebildet
sind, um zu verhüten,
daß Wasser oder Dampf in Richtung einwärts in die Drehtrommel hineinströmen kann.
Das den \Tuten c' -Zugeführte Wasser strömt unter dein Einfluß vier Fliehkraft in
Richtung auswärts zu den vorderen Schieberkolbenenden, in denen eine weitere Nut
c' geschaffen ist. Also wird auch diese Nut c" mit Wasser versorgt gehalten. Die
Nut c8 ist rechteckigen Querschnitts, doch- sind ihre Wandungen itn Übergang zu
den Außenwandungen des Schieberkolbens in einem Winkel von ungefähr q.5° abgeschrägt.
In die Nut cl ist ein im wesentlichen rechteckiger Block c9 eingesetzt. Der Block
cl enthält Löcher bzw. Bohrungen c1°, die untereinander in gewissen Abständen angeordnet
sind und von der Innenkante bis zur Außenkante des Blockes cl durchgehen. Im übrigen
sind längs der Innen- und Außenkante des Blockes cl im Querschnitt V-förmige Kanäle
bzw. Längsnuten c11, c1= vorgesehen, zwischen denen eine Verbindung durch die Löcher
c1° unterhalten wird. Die äußere Nut c12 hat einen nur sehr geringen Abstand von
der Innenfläche des Gehäuses, und das aus der rechteckigen Nut kommende, durch den
Kanal c11 strömende Wasser wird in den Kanal c1= durch die Löcher c1° überströmen
können. Den Kanälen c', c12, c' wird also Wasser zugeführt, und durch die
hohen Temperaturen, wie sie im Hochdruckbereich der Maschine sich ergeben, wird
das Wasser verdampft. Der Dampf erreicht einen ganz beträchtlichen Druck und bildet
so einen wirksamen Abschluß zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Kammern
der Maschine.
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Ein ähnlicher Wasserdampfverschluß ist zwischen den über die Schieberkolben
sich hinaus erstreckenden Teilen der Kolbentrommel und den dagegenliegenden Teilen
des Gehäuses vorgesehen. Auch hier wird Wasser aus dem Ringkanal a= gezwungen in
eine im Gehäuse an einer Stelle einwärts des Ka-, hals a= vorgesehene Nut a3 hineinzuströmen.
Das Wasser in der Nut a3 wird durch die Wärtne der Maschine verdampft und schafft
so eine wirksame Abdichtung.
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Um kein Wasser aus dem Ringkänal a° nach außen entweichen zu lassen,
könnten Blöcke a`' aus irgendeinem keine besondere Schmierung erfordernden Werkstoff
in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise in eine entsprechende Ausnehmung des
Gehäuses und/oder der" Kolbentrommel dicht abschließend eingepaßt und an Ort und
Stelle je durch einen Ring c festgelegt werden.
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In den Nuten zwischen den sich nahezu berührenden Teilen des Gehäuses
und der Kolbentrommel kann der Dartipfverlust in gewissen Fällen (so beispielsweise
bei fahrbaren Maschinen) ein Übermaß erreichen, weshalb man die Nut a' zum Zwecke
der Wasserersparnis verschieden tief gestalten könnte, und zwar 'seicht im Hochdruckbereich
und tief im Niederdruckbereich der Maschine. Auch könnte man für diese Nuten einett
Auslaß in Nähe des Auspuffes vorsehen, um rings der Nuten einen Druckabfall zu schaffen,
der überall ungefähr dem mittleren Druck in der von den Nuten umgrenzten Verbrennungskammer
entspricht. Durch den Auslaß der Nuten entweichender Dampf kann niedergeschlagen
und die Niederschlagsflüssigkeit in den Ringkanal durch den Einfluß al wieder zurückgeleitet
werden.