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Schraubenmotor Die Erfindung betrifft einen Schraubenniotor, dessen
Wirkung auf die Ausnutzung des Druckes strömender Mittel beruht und dessen allseitig
geschlossene Arbeitskammern um eine in Uindrehung zu versetzende Welle herumgewunden
sind. Gemäß der Erfindung ergibt der resultierende Druck auf allen Flächen infolge
der Steigungszunahme des die Arbeitskammer oder -kammern bildenden Kanals Teilkräfte,
welche, in einem Kräftepaar vereinigt, die Maschine in Drehung ver-M, setzen. Es
sind Ausführungen von otoren mit einem schraubenartig um eine Welle verlaufenden
Kanal bekannt, jedoch sind dabei die Wandungen zueinander parallel, so daß der Druck
auf beiden Flächen des Schraubenganges.sich ausgleicht und keine Arbeitsteilkraft
entsteht. Andererseits wurde auch die Anbringung spiralförmiger Windungen um eine
Welle vorgeschlagen; indessen wird da,-bei nur eine Drehung durch den Rückdruck
des ausströmenden Mittels erzielt, während die Ausbildung der Flächen selbst keinen
resultierenden Druck ergibt, welcher imstande wäre, eine Drehung hervorzurufen.
Bei einer weiteren Bauform sind am Umfang eines umlaufenden Trägers mehrere selbständige,
mit Ausströmdüsen versehene Arbeitskammern in Schraubensteigung angebracht. In diesen
Düsen wird die gesamte ausnutzbare Energie in kinetische Energie umgesetzt, und
die dabei zur Erzielung eines annehmbaren Wirkungs-,grades in Betracht kommenden
hohen Umlaufgeschwindigkeiten liegen außerhalb des für die praktische Ausführung
maßgebenden Bereiches.
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Die Ausbildung nach der Erfindung und die hieraus sich ergebenden
Vorteile beruhen auf folgenden grundsätzlichen Überlegungen: Bekanntlich ist der
Nutzeffekt eines Mittels, welches einen Kreislauf durchläuft, wenn von den Verlusten
abgesehen wird, beinahe ausschließlich von den Anfang- und Endtemperaturen gemäß
der Formel
abhängig. Die Praxis hat erwiesen, daß bei adiabatischer Entspannung und bei erreichbaren
Wirkungen Ausströmungsgeschwindigkeiten vorkommen, welche zwischen z. B. 6oo m/Sek.
und i5oo ni/Sek. und höher liegen.
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Die Schwierigkeit bei der Anwendung der Strömung liegt darin, wenigstens
bis jetzt normal verwendbare Geschwindigkeiten zu erzielen, ohne daß dabei der Wirkungsgrad
zu niedrig wird. Durch die Erfindung wird eine zweckmäßige Bauart geschaffen, welche
den Anforderungen entspricht.
Der die Arbeitskammer bildende Kanal
kann im allgemeinen trompdtenförmig sein, wobei der Ouerschnitt in der Richtung
der durchströminden Gase, mit anderen Worten,# in der Richtung, in der sie ihren
Druck ver-;-lieren, größer wird. Diese Vergrößerung kann' in verschiedener Weise
erfolgen, nämlich all-##;. mählich oder stufenweise. Der Querschnitt kann jede beliebige
Form haben, vorausgesetzt, daß die Fläche des Querschnittes den zu stellenden Forderungen
genügt, mit anderen Worten: Der Anfangsquerschnitt kann rund sein und der Endquerschnitt
quadratisch, oder die Zunahme kann nur in einer Richtung stattfinden usw.
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Der Kanal oder die Kanäle werden zwecks Verminderung der Länge aufgewunden.
Dieses Aufwinden kann in dreierlei Weise geschehen: i. auf eine Welle, so daß alle
Windungen parallel in Schraubenlinie um die Welle gelegt werden: die axiale Aufwindung;
2. in einer Ebene, wobei alle Windungen in Spirallinie um sich selbst gelegt werden:
die radiale Aufwindung; 3. eine Vereini--gung dieser beiden Aufwindungsarten,
wobei die Windungen folglich in verschiedenen Weisen teilweise axial und - teilweise
radial angeordnet werden.
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Wenn nun das Arbeit leistende Mittei durch die Kammer strömt, wird
ein Druck auf die Wände des Kanals ausgeübt werden. Dieser Druck soll gerade so
groß sein, daß er bei der angenommenen Umfangsgeschwindigkeit alle Widerstände überwindet
und der Schraubenmotor sich mit gleichförtniger Geschwindigkeit dreht.
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Der Schraubenmotor kann für jedes beliebige Mittel benutzt werden,
ebenso wie es von praktischer Bedeutung ist, ob man eine Kammer oder mehrere Kammern
aufwindet, und wie auch die Form des Ouerschnittes der Kanäle ist usw.
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Hierbei kann es, wenn der Schraubennlotor als Verbrennungsmaschine
benutzt wird, vorteilhaft sein, daß der Querschnitt des eisten Teiles des Kanals
derart zunimmt, daß während der darin stattfindenden Verbrennung der Druck entweder
in dem ersten Teil des Kanals zunimmt oder daß während der darin stattfindenden
Verbrennung der Druck in dem ersten Teil des Kanals beinahe gleichbleibt.
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Der Motor kann unter anderem die Form einer Welle haben, an welcher
eine Schraubenfläche befestigt ist, die von einer Mantelfläche oder mehreren Mantelflächen
abgeschlossen sein kann.
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Beispielsweise werden an Hand der Zeichnung einige Ausführungsformen
beschrieben, wobei die Oberfläche der Welle als eine der abschließenden Mantelflächen
dient. In diesem Falle besteht der Läufer aus einer Welle, auf welcher eine Schraubenfläche
befestigt ist, deren Steigung vom Einlaß zum uslaß gleichbleibend wächst.
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den Ausführungbeispielen der Erfint welche in den Abbildungen
dargestellt i ist entweder der Unifangsrand der Schraubenfläche an einem Mantel
befestigt, oder es bildet die Schraubenfläche ein Ganzes mit einem Mantel, der die
Schr;#tibenfläche vollständig unigibt, wobei der Mantel am Einlaßende geschlossen
ist und am anderen Ende mit der Außenluft oder mit einern Raum niedrigen Druckes
in Verbindung steht, während die Welle, welche an beiden Enden aus dem Mantel herausragt
und an zwei oder mehr Stellen in Lagern gestützt wird, an der Einlaßseite mit einem
Luftkanal und einem Gaskanal versehen ist, welche Kanäle in dem Vorderraum zwischen
dem Mantel und dem Anfang der Schraubenfläche ausmünden.
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In der Zeichnung' stellt beispielsweise Abb. i einen Längsschnitt
durch einen Scliraubenmotor gemäß der Erfindung dar.
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i ist die Welle, welche bei 2 und 3 gelagert ist. Das Lager
3 ist so angeordnet, daß es innerhalb des Dampfabführkanals befestigt ist,
und mit der Möglichkeit, dieses Lager von außer her zu kühlen.
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Die Welle i tritt also bei 3 nicht aus dem Gestell heraus,
so daß dort eine Dichtung fortfällt. Der hochgespannte Dampf kommt bei 4 in den
Einlaßkanal, welcher durch die Labyrinth- oder sonstige Dichtung 5 gegen
die Außenluft und durch die Labvrinth- oder sonstige Dichtung 6 gegen die
Kondensorspannung abgedichtet ist. Der Läuferkörper 7,
welcher mit der Welle
i ein Ganzes bildet, trägt an seiner Vorderseite die Dichtung 6.
Der Dampf
strömt durch den Kanal 8, und infolge der Reibung fängt die ' Maschine
an, sich in die Richtung der Pfeile 9 züi drehen. Der Dampf verläßt die Maschine
in der Richtung der Pfeile io nach dem Kondensor zu. Die Maschine wird durch den
Wärmeschutz 11 gegen Strahlungsverluste geschützt.
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Abb. :2 stellt eine einfache Verbrennungsniaschine dar, bei welcher
die für die Verbrennung erforderliche Luft durch die Leitung 4 unter Druck gesondert
zugeführt wird, welche Leitung durch die Dichtungen 1:2 und t>
13 gegen
die Atmosphäre abgedichtet ist. Auf einer Welle 14, welche wiederum bei 2 und
3 zweimal gelagert ist, ist die Schraubenfläche 17 des Motors befestigt.
Der Brennstoff tritt durch ein Rohr 18 ein, welches in die Welle 14 einmündet, strömt
dann durch den in der Welle vorhandenen Kanal ig und gelangt durch die beiden Kanäle
2o und die auswechselbaren Düsen 21 in den Kanal:22-, wo der Brennstoff durch die
elektrische Zündvorrichtung
--3 zur Entzündung gebracht wird. Durch
die Einspritzung an mehreren Stellen entsteht eine Kurve wie beim Dieselinotor,
nämlich Verbrennung unter gleichbleibendem Druck. Die hochgespannten Gase verlieren
allmählich ihren Druck, der Läufe'r' fängt an, sich in der Richtung des Pfeiles
24 zu drehen, und die Gase verlassen die Kamnier durch dasschief auslaufendeAuslaßstück
35, welches gleichzeitig dazu dient, das Lager 3 gegen unmittelbare
Berührung mit den heißen Auspuffgasen zu schützen. Die Mantelfläche ist teilweise
mit Kühlrippen versehen.
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In Abb. 3 ist eine Welle i bei 2 und 3 gelagert; auf
der Welle sitzt ein Kreiselverdichter bekannter Bauart, welcher die Luft in Richtung
der Pfeile 25 ansaugt. Der Auslaß des Verdichters steht in unmittelbarer
Verbindung mit dem Einlaß des Schraubenkanals des Motor 26, welcher ebenfalls mit
der Welle i fest verbunden ist. Der Betriebsstoff strönit durch das feste Röhrchen
18 unter Druck in die Bohrung 19 der Welle i und wird durch Zweigkan.äle
20 und Düsen in die ersten Windungen des Kanals 8 gespritzt, wo der Brennstoff
mittels einer elektrischen Entzündungsvorrichtung 23 entzündet wird.
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Die Abgase werden -in die Richtung des Pfeiles 27 abgeführt.
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Das neue Merkmal der Erfindung besteht somit in der Zusammensetzung
von verschiedenen Maschinenteilen zu einem Ganzen, wo-
durch ein Läufer von
einfacher Bauart entsteht. Der Läufer dreht sich als Ganzes an zwei oder mehr gut
zu kühlenden Stellen in Kugellagern, ohne daß weitere zu bewegende #Teile vorhanden
sind, während alle Metall-.#"flächen, die gekühlt werden sollen, leicht ge-,kühlt
werden können, entweder - inwend"ig oder auswendig. Infolgedessen wird eine
hohe Umdrehungszahl -bei niedrigem Gewicht. der Vorrichtung und hohem Wirkungsgrad
erreicht, und die Abnutzung ist äußerst gering.