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Druckluftbetriebener Geradzahn- oder Schrägzahnmotor Die Erfindung
betrifft druckluftbetriebene Geradzahn- oder Schrägzahnmotoren, bei welchen am Umfange
der Gehäusebohrungen angeordnete Anzapfstellen aus den Zahnlücken der Läufer Betriebsluft
zu dem Zwecke entnehmen, die in ihr enthaltene Druckenergie unter Umsetzung in Strömungsenergie
zur Steigerung der Leistung auszunützen, Es ist ein Geradzahnmotor bekannt, bei
welchem am Umfange der Gehäusebohrungen zwischen dem Lufteinlaß und dem gegenüberliegenden
Lüftauslaß mehrere Aussparungen angeordnet sind, zwischen welchen die Luft= spalte
zwischen der Gehäusebohrung und dein Läufer in Laufrichtung erweitert sind. Die
aus diesen düsenförmnigen Spalten infolge des Druckgefälles zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Aussparungen mit großer - Geschwindigkeit strömende Luft überholt die Zähne der
Läufer, wird dabei von den Zahnflanken abgelenkt und soll damit zusätzlich antreibend
auf die Läufer wirken. Da die Strahlausbildung unvollkommen und die Strahla@blenkung
gering ist, kann die zusätzliche Leistung keinen nennenswerten Betrag erreichen.
Überdies wird durch diese Einrichtung der' Druck im Auspuff nicht beeinflußt und
somit auch nicht das Druckgefälle zwischen dem Einlaß und Auslaß vergrößert.
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Ferner ist ein dampfbetriebenes Zahnradkapselwerk als vereinigte Kraft-
und Arbeitsmaschine bekannt, bei welcher ein Teil des Treibmittels am Umfang eines
Kraftmaschinenrades entnommen und durch einen in Düsenform ausmündenden Kanal derart
geleitet wird, daß er saugend auf das durch den Pumpenteil der Maschine zu fördernde
Gemisch wirkt. Hierbei wird zwar die Pumpenleistung erhöht, jedoch nicht das Druckgefälle
des Kraftmaschinenteilsdurch Druckverminderung im Auspuff erhöht.
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Nach der Erfindung stehen mit Anzapfstellen im Gehäuse eines Geradzahn-
oder Schrägzahnmotors Strahldüsen in Verbin-
Jung, welche die Abluft
einer dem Frischlufteinlaß nahe gelegenen Aaszapfstelle betrieben werden und deren
Saugraum zwecks Druckerniedrigung im Auspuff des Motors mit dein Ausputi über einen
Kanal verbunden ist. lin übrigen ist der Auspuffraum ab.-geschlossen, so daß aus
ihm nur auf dein `Vege über den Saugraum der Strahldüsen Luft in die Atmosphäre
abgeführt werden kann. Um die Gewichtsmenge der abzusaugenden Luft möglichst klein
zu halten, ist nach einem weiteren Merkfinal der Erfindung am Umfang eines jeden
Zahnradläufers zwischen der mit der Strahldüse verbundenen Aaszapfstelle und dein
Auspuff eine Entlüftungsstelle angeordnet, welche mit der Atmosphäre unmittelbar
in Verbindung steht. las den Aaszapfstellen wird durch die Läuferverzahnung, welche
am Frischlufteinlaß mit Druckluft beaufschlagt wird, diese Druckluft gewissermaßen
eingeschleust. Da gleichzeitig die Aaszapfstellen an die Strahlrohre der Strahldüsen
Druckluft abgeben und aus den Aaszapfstellen ebensoviel Zahnlückenrauin austritt
wie eintritt, wird unter einem gewissen Druckabfall die Betriebsluft dein Strahlrohr
nur zu einem Teil zugeführt und zti einem anderen Teil von den Zahnlücken fortgeschafft.
Vor dem Eingriff der Läuferzähne in die Zahnlücken am Auspufirauin werden indessen
die Zahnlücken all den Jaitlüftungsstellen vorbeigeführt und geben dort so viel
Luft ab, daß sie beim Eintritt in den Auspuffraum hiervon nur noch eine dein äußeren
Luftdruck entsprechende Menge enthalten. Durch geeignete Bemessung der Strahlrohre
und der Saugräume kann inan das für den jeweils vorliegenden Betriebsdruck giiiistigste
Mengenverhältnis. zwischen der dein Strahlrohr zugeführten Treibluft und der inl
Auspuffraum abzusaugenden Restluft erreichen. Da durch das Absaugen ini Ausputirauin
Unterdruck erzeugt wird, vergröl;lert sich das nutzbare Druckgefälle uni diesen
Unterdruck, und im gleichen Maße wird das Drehnionient des Motors vergrößert.
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Die Verwendung voll Strahldüsen bei Kraftmaschinen zur Erhöhung der
Leistung ist all sich bekannt, so bei `Find- und Wasserturbinen, indem dort zusätzliches
Treibmittel in das Turbinengehäuse unterhalb des Laufrades derart eingeleitet wird,
daß die Strömungsenergie vermehrt, der TreibinitteHruck dagegen herabgesetzt und
dadurch das Druckgefälle vergrößert wirrt. Indessen bleibt hierbei die abzusaugende
Betriebsinittehnenge gleich der dein Laufrade zugeführten Menge. Ferner ist es bereits
bei Verbrennungskolbenmaschinen bekannt, die Abgase durch ein düsenförmiges Rohr
abzuführen, um ihre Spannung in Strömungseliergie umzusetzen und dadurch im Zylinder
einen Druckabfall zu bewirken. Diese Wirkungsweise ist jedoch nur bei aussetzenden
Vorgängen möglich, wie sie bei axial beten Kolben eintreten. Dagegen ist sie
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-Wicht möglich bei den der Erfindung zugrunde liegenden Kraftmaschinen mit
umlaufenden Kolben und praktisch stationären Strömungen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Aaszapfstellen,
Strahldüsen und Entlüftungsstellen z. B. durch paarweise Anordnung zwangsläufig
gekuppelter Steuerhähne umschaltbar eingerichtet, so daß die Einrichtung auch bei
unisteuerbaren Maschinen verwendbar ist.
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An sich ist es bei Pfeilradinotoren mit Winkelzähnen bereits bekannt,
zum Zwecke der Umsteuerung zwei Steuerhähne durch ein Gestänge gegenläufig miteinander
zu verbinden. Hierbei ist jedoch jeder Einlaufseite eines Läuferpaares ein Umschalthahn
zugeordnet, welcher außer der Umsteuerung auf Frischluft oder Entlüftung noch die
Regelung auf Anfahrfüllung oder auf Entlüftung zur Vermeidung der Kornpression längs
der ganzen Läuferbreite ermöglicht. Nach der f?rfindung werden hingegen beim Umsteuern
die Einmündungen am Zahneingriff wechselweise mit dem Frischlufteinlaß oder den
Saugräumen der Strahldüsen und die dem jeweiligen Frischlufteinlaß nahe gelegenen
Aaszapfstellen mit den Strahldüsen und die dem Auspuff nahe gelegenen Aaszapfstellen
(Entlüftungsstellen) mit der Altmosphäre verbunden, wobei diese Entlüftung den Zweck
hat, die am Zahneingriff abzusaugende Luftmenge zu verringern.
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Die Zeichnung veranschaulicht den Druckluftmotor nach der Erfindung
in der Abb. i in einem schematischen Schnitt quer zu den Läuferachsen, in den Abb.
2 und 3 zwei Schaltstellungen für Rechts- und Linkslauf eines umsteuerbaren Gerad-
oder Schrägzahnmotors.
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Die Läufer i und 2 greifen rriit geraden oder aus der Mantellinienrichtung
ein wenig abweichenden Schrägzähnen ineinander. Die Druckluft wird in den Abb. i
und 2 von oben, in der Abb. 3 von unten - für die andere Drehrichtung - durch die
Einlässe 3 bzw.4 zugeführt.
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Durch die Einlaßbohrung 6 in Abb. i strömt die bei 3 eintretende Druckluft
den Läufern i und 2 ini Gehäuse zu und treibt sie in dem durch die Pfeillinien 5
und 7 angedeuteten Drehsinn an. Die Zahnlücken laufen an den Aaszapfstellen 8 und
9 vorbei und geben einen Teil ihres Druckluftinhalts all diese ab, aus welchen die
Luft durch die Strahlrohre io und i i mit großer Geschwindigkeit
strömt.
Hierbei reißt sie die in den das Strahlrohr umgebenden Räumen 12, 13 befindliche
Luft mit fort und bewirkt dadurch in dem die Räume 12, 13 verbindenden Kanal 14
einen Unterdruck, welcher sich dem an ihn angeschlossenen Auslaß 15 mitteilt. Bevor
die Zahnlücken der Läufer über dem Auslaß 15 die entsprechenden Zähne ihres Gegenläufers
aufnehmen, werden sie an den zwischen dem Auslaß 15 und den Anzapfstellen 8, 9 angeordneten
Entlüftungsstellen 17 mit der Außenluft bei 18 verbunden, so daß die beim Zusammenlauf
der beiderseitigen Läuferverzahnung verdrängte Luft nur den Druck der Außenluft
hat und durch den Kanal 14 leicht abgesaugt werden kann, Um die Strömungswiderstände
niedrig zu erhalten, erstrecken sich die Ein- und Auslässe sowie die Anzapfstellen
zweckmäßig über den größten Teil der Zahnbreite und gehen allmählich in die Kanäle
über.
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In den Abb.2 und 3 dienen je nach der Laufrichtung die Kanäle 6 und
15 wechselweise-als Ein- und Auslaß, die am Läuferumfang liegenden Räume 8, 9 bzw.
17 wechselweise als Anzapf- und Entlüftungsstellen. Demgemäß sind oberhalb und unterhalb
der Schnittstellen der 'Gehäusebohrungen Steuerhähne i9 und 2o angeordnet, welche
die Kanäle 6 und 15 entweder mit dem Kanal 14 bzw. 2.:1. oder mit dem Frischlufteinlaß
3 bzw. 4 verbinden. Der, Kanal a4 führt wie der Kanal 14 zu den Saugräumen 12, 13.
Ferner sind beiderseits zwischen den Strahlrohren und den Läufern Schaltorgane 21.
und 22 angeordnet, welche das eine Paar der am Umfang befindlichen Räume, beispielsweise
8 und 9, mit den Strahlrohren io und i i und das andere Paar 17 mit -der Außenluft
bei 25 und` 26 verbinden oder in der anderen Schaltstellung die Räume 17
an die Strahlrohre io und ii anschließen und die Räume 8, 9 mit der Außenluft bei
25 und 26 verbinden. Die Schaltbewegungen beider Arten von Steuerhähnen sind zwangsläufig
verbunden, so daß die oberen Räume 8, 9 mit den Strahlrohren io, i1 verbunden sind,
wenn die Frischluft bei 6 eingelassen und die Restluft bei 15 abgesaugt wird und
umgekehrt. An den einzelnen Schaltorganen sind in den Abb.2 und 3 Zeiger angebracht,
deren Stellungen die Möglichkeit einer gleichzeitigen und gleichsinnigen Steuerbewegung
verananschaulichen. Die Schaltorgane i9, 20, 21 und 22 können beispielsweise als
Drehwalzen ausgebildet und untereinander durch Parallelkurbeltriebe oder Kettengetriebe
verbunden sein. Die Strahldüsen mit ihren Saugräumen werden, wie in den Abb. 2 und
3 angedeutet, zweckmäßig als je ein Einbaustück hergestellt und in eine entsprechende
Gehäusebohrung eingesetzt. Die von den Anzapfstellen 8, 9 ausgehenden Luftkanäle
können, wie Abb. i zeigt, an der Gehäusewand entlang geführt werden, welche an dieser
Stelle mit Heizrippen 27 versehen ist, um den Wärmeaustausch mit der wärmeren Umgebung
zu begünstigen, hiermit der Vereisung entgegenzuwirken und die den Strahldüsen zugeführte
Betriebsluft zu erwärmen.