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Explosions-Zwillingsmotor Es sind bereits Brennkraftmatoren vorgeschlagen
worden, welche mit Kohlenstaub unter Zusatz von flüssigen Zündbrennstoffen arbeiten.
Die Verpuffungskräfte werden dabei auf Turbinen geleitet, und .der Motor ist an
die gemeinsame Zuführung von Kohlenstaub und flüssigem Zündbrennstoff gebunden und
kann nicht von einzelnen dieser Triebaggregate betrieben werden; wie es beim Anlaufen
wünschenswert ist. Ferner schließt dies eine absolut reaktionsfreie Arbeitsweise
aus, wie es bei hochtourigen Motoren, von Flugzeugen usw. unerläßlich ist. Es sind
auch thermische Rotationsmotoren vorgeschlagen worden, welche mit Kompressoren arbeiten
und bei denen die Abgase nachdem Brennvorgang auf ein Turbinenrad geleitet werden.
Ein solcher Motor kann als Expiosions-Diesel- oder -Halbd@iies@elmotor arbeiten,
und ist auch der Betrieb durch Dampf denkbar. Ein solcher schließt jedoch die gleichzeitige
Verwendung verschiedener, also fester und flüssiger Brennstoffe aus und läßt ferner
den unabhängigen Betrieb nicht zu.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Explosions-Zwillingsmotor,
welcher den gleichzeitigen Betrieb von festen und flüssigen Betriebsstoffen sowie
den Betrieb nur .durch flüssigen Brennstoff zulassen will. Zur Vereinfachung besitzen
die Brennkammern der festen Betriebsstoffe keine besondere Zündungsvorrichtungen,
und die Zündungsvorgänge werden. von den mit flüssigen Brennstoffen arbeitenden
Zylindern direkt übertragen. Die Explosionsgase der flüssigen Betriebsstoffe und
die Verpuffungsgase der festem Betriebsstoffe werden dabei aus ihren Brennkammern
einzeln und. unabhängig zueinander auf .die Turbine geleitet, was ausgeglichene
Antriebsrnomente gewährleisten soll.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Explosions-Zwillingsmotor,
welchem die bekannte Verwendung von flüssigen und festen Brennstoffen zu eigen ist.
wobei die Triebgase auf die Turbine wirken. Gegenüber diesen bekannten Ausführungen
zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß eine mit Kolbenschiebern versehene
Gruppe von Brennzylindern sternförmig um einen mit den Schaufelkränzen versehenen
Rotor und zwischen den Ausmündungen der Brennzylinder und dem Rotor ein mit Düsen
und Nischen versehener Ring angeordnet ist. Dabei wird
die eine
Gruppe von Brennzy=lindern mit lIagnetziindungen versehen und durch ein flüssi es
Brennstoff-Gas-Gem-i.sch und die andere dagegen mit dem Kohlenstaub betrieben. Diese
beiden Zylindergruppen sind durch Kanäle untereinander verbunden, um durch Stichflammeniibertragung
durch diese die Zündung von dem mit l'rennstoff-Gas-Gemiscli arbeitenden Zylindern
auf die mit Kohlenstaub arbeitenden Zylinder zu bewirken.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. i einen axialen Schnitt durch den Motor im Sinne der
Linie a -b in Fig. 2, Fi.g. 2 einen Querschnitt durch den -Motor, die linke
Hälfte gemäß Linie 1-I und die rechte Hälfte gemäß Linie II-II in Fig. i, Fig. 3
die Unterhälfte des :Motors in einem vertikal(-n Axialschnitt, Fig..I Einzelheiten
und F ig. j einen radialen Teilschnitt nach Linie 111-11I in Fig.2.
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i ist der Kompressorenzylinder, der durch eine Zwischenwand 2 in zwei
Arbeitsräume f', und L"., unterteilt und durch Deckel 3, :I nach außen abgeschlossen
ist. In den Dekkeln 3, d. und in der Zwischenwand 2 sind exzentriech in bezug auf
den Zylinder i auf Kugel- oder Walzenlagern 3, 6 zwei zentrisch ineinandergeschobene
Hohlwellen 7, 8 gelagert, Im Kompressorenzylinderraum Vi, arbeiten Schwungmassen
9, io, vor. welchen die eine, 9, auf der inneren Hohlwelle 7 und die Schwungmasse
io auf der äußeren Hohlwelle 8 aufgekeilt ist. Die Schwungmassen 9, io besitzen
kreisförmigen Umfang und sind an. diesem durch seitliche, federnde Dichtungsringteile
9', io' gegen Zwischenwand 2 und Deckel 3 bzw. d. abgedichtet. Der Radius der Schwungmassen
ist so gewählt, daß sie bei ihrer exzentrischen Lagerung im Kompressorenzviinder
i die Innenwand des Zylinderinanteis an einer Stelle: im dargestellten Falle oben.
berühren. An dieser Stelle ist im Zylindermantel i eine federnd gegen den Umfang
der Schwungmassen 9 hzw. io andrükkende Dichtung i i eingesetzt. In den Schwungmassen
sind an einander gegenüberliegenden Stellen als wesentlicher Bestandteil der Kompressoren
arbeitende rechteckige Schieber 12, 13 bzw. i2', 13' in entsprechenden Jusnehmungen
geführt. welche an ihren äußeren Enden gelenkig angebrachte Dichtungsbalken 14 tragen,
welche bei Drehung der Schwungmassen 9, io an der Innenfläche des Kompressorenzylindermantels
entlang schleifen. Zu diesem Zwecke werden die Schieber entsprechend exzentrisch
gesteuert, indem ihre inneren Enden mittels seitlieber Gleitschuhe 15 in konzentrisch
hur Achse des Koinpressorenzvl.indürs verlaufende Ringnoten i@' der Zwischenwand
2 bzw. der Dekkel 3. .l eingreifen. Außerdem werden die Schieber 12. 13 noch durch
zentrifugal wirkende Federn 17 beeinflUßt, «-elche ein ständig dichtes Andrücken
der Schieber 12, 1 . 3 bzw. i2', 13' an die Innenwand des Konipressorenzylinders
gewährleisten. Durch die exzentrische Lagerung der Schwungmassen 9, io ini Konipressorenzylinder
i wird ein Arbeitsraum 16, welcher unten seinen größten Querschnitt besitzt, gebildet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Stellung der Schwungmassen wird vor dem Schieber
13 Kompression und nach denselben Saugwirkung erzeugt.
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Der von den beiden Kompressoren anzusaugende Brennstoff ist mit Vorteil
ein Benzin-Luft-Gemisch aus einem Vergaser, eher außen am Kompressorgehäuse angeordnet
sein kann. Durch eine hinter der Dichtung i i im Gehäusemantel i befindliche Offnung
jedes Kompressors wird das Benzin-Luft-Geinisch in den Kompressorrauin gesogen.
Bei i9 tritt der komprimierte Brennstoff aus dem Kompressorenraum wieder aus und
gelangt in Kanäle 2o des Kompressorgehäuses. An beiden Deckeln 3, .I des Kompressorgehäuses
sind für jeden der beiden Kompressoren je sechs Verbrennungszylinder 21, 21' sternförmig
angeordnet, wie in Fig. 2 zttin grölten Teil ersichtlich ist, und zwar ist je eine
Dreiergruppe A an der oberen Partie der linken und eine Dreiergruppe B an der oberen
Partie der rechten Hälfte des Deckels 3 1>zw. d. angeordnet. Die Einlaßöffnung 22
der mittleren Verbrennungszylinder 21 ist mit dem Kanal 2o direkt verbunden und
wird durch einen init Einlaßschlitzen 23 versehenen Kolbenschieber 24 beherrscht.
Letzterer ist mit Kolbenringen versehen und wird .durch eine dein Kompressionsdruck
des Brennstoff-Luft-Gemisches standhaltende Feder 25 in seine Tiefstellung
gedrückt, bei welcher Stellung die Einlaßschlitze 23 auf Höhe der Einlaßöffnun-
22 bzw. der Kanäle 2o sich befinden und den Eintritt des komprimierten Brennstoffes
gestatten. Die Einlaßschlitze 23 des Kolbenschiebers 2d. sind an der Innenseite
durch Federklappen 26, welche als Rückschlagventile wirken, überdeckt und verhindern
ein Zuriickfliel?en des eingetretenen komprimierten Brennstoffes. Dieser wird durch
-Magnetzündvorrichtungen 2/e., welche nur an den mittleren Zylindern -2i angeordnet
sind, zur Explosion gebracht. Der Explosionsdruck bewirkt eine Verschiebung des
Kolbenschiebers 24. nach oben, durch «-elche Bewegung das Einspritzen zusätzlichen
flüssigen Brennstoffes (Rohöl, Petrol, Wasser usw.) bewirkt wird. Zu diesem Zwecke
trägt das Oberende
des Kolbenschiebers 24 ein in einem mit seitlicher
Zuleitung 28 für zusätzlichen flüssigen Brennstoff versehenen Zylinder 29 als Pumpenkolben
arbeitendes -Rohr 30 und ein gleichzeitig als Zerstäu 'bex arbeitendes Einspritzventil
31, welches durch eine Feder 32 in seinen Ventilsitz im Kolbenschieber 24 angedrückt
wird. Die Einlaßöffnungen 22 der beiden äußeren- Explosionszylinder 21' jeder Dreiergruppe
an -beiden' Deckeln 3, 4 stehen statt mit ,den Kanälen 2o -mit den Kanälen 20' in
Verbindung, durch welch letztere die Zuführung pulverisierten festen Brennstoffes,
z. B. Kob,lenstaab, vermittelt wird. Der pulverisierte Brennstoff wird durch an
den Dekkeln 3 und 4 unten angebaute Mühlen 33, 34 geliefert, deren Mahlkegel 34
noch mit zusätzlichen federnden Reiborganen 35 versehen sind. 36 sind Schrauben
zur Regulierung der Mühlen. 37 ist die Beschickungsöffnung für körniges Mahlgut,
und 38 sind die Kettenräder für den Antrieb der Mühlen. 39 sind Filter, durch welche
das Benz:i;n-Luft-Gem@isch aus den Kanälen 2o zuerst in die den Kohlenstaub führenden
Kanäle eö strömt und dann erst für die Speisung der äußeren Zylinder 21' der Dreiergruppen
verwendet wird. Wie Fi.g.1 rechte Seite zeigt, steht die Evnlaßöffnung 22 der äußeren
Zylinder 21' jeder Dreiergruppe in Verbindung mit den Benzin-Luft-Kohlenstaub-Gemisch
führenden Kanälen 2o'. Die Verbrennungszylinder a1' jeder Gruppe sind gleich ausgebildet
wie die Verbrennungszytinder21, mit dein einzigenUnterschied, .das erstere keine
Magnetzündvorrichtung besitzen, .da solche für Kohlenstaubgemische sich nicht eignen
würden. Die Brennstoffzündung erfolgt daher bei diesen äußeren Zvlindern -2i' durch
direkte Übertragung der Explosion im mittleren Zylinder 21 durch Stichflamme, zu
welchem Zwecke die beiden äußeren Zylinder 21' jeder Gruppe mit dem mittleren Zylinder
21 durch Zündkanäle 4o (Fig. 2) in Verbindung stehen.
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Die hochgespannten Explosionsgase in den gleichzeitig gezündeten Verlbrennungszylindern
21, 21' einer Gruppe werden durch in einem mittels Schrauben 41 einstellbaren konischen
Düsenring 42 vorgesehene Düsen 43 auf den Schaufelkranz 44 eines Rotors 45 bzw.
45' geleitet. Der Ring 42 ist vor den Ausmiindungen der Verbrennungszylinder nm
Deckel 3 bz«. 4 versenkt gelagert und mit seiner inneren Fläche auf den Rotorschaufelkranz
44 gut p:asrsemd eiingeschliffen. Der Düsenring weist an seiner gegen die Rotorschaufeln
anliegenden Innenfläche zwischen ,den Düsen 43 mit letzteren gleichgerichtete Nischen
46 auf, welche eine Ausdehnung der auf den Schaufelkranz 44 aufprallenden und diesen
anfüllenden hochgespannten Explosionsgase ermöglichen und dabei durch Reaktion Kraft
auf den Rotor abgeben, um schließlich aus den Nischen 46 in den Auspuff 47 des Rotors
45 zu entweichen und dabei sich völlig entspannend einen letzten "Aufprall gegen
die ebenfalls im Rotor vorgesehene .\uspufföffnun9 47 ausüben. Nach:derArbeitsleistung
bzw. Entweich,ung der Exp-los,ionsgase aus en Verbrennungszylindern senken sich
deren Kolbenschieber 24 unter dem Einflusse der Federn 25 wieder in ihre Tiefenstellung.
Die Düsen 43 werden dabei durch Abschlußschieber 48 verschlossen, welche durch,diie
Kolbeinschieber 24 gesteuert werden, un:d -daher nur während des Explosionsdrucks,
also bei Hochstellung zier Kolbenschieber 24. in Offenstellung gehalten. Die Abschlußschieber
48 sind zu diesem Zwecke an gelochten Hülsen 49 befestigt, welche im Verbrennungsraum
an den Kolbenschiebern befestigt sind. Die Abschlusschieber 48 können auch direkt
am Auflagesitz der Kol'henschieber 24 eingeschraubt sein, so das die Hülse 49 wegfällt.
Die Rotoren 45, 45' sitzen zu beiden Seiten der Kompressoren auf den gleichen Wellen
7 bzw. 8 wie die Schwungmassen 9, io der ihnen zugeordneten Kompressoren.
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Bei Verwendung des beschriebenen Motors für Flugzeuge sind auf den
Enden -der einerseits des Motorgehäuses vorstehenden Hohlwellen 7, 8 mittels Klemmuffen
50 Rohrpropeller 51, 52 befestigt, durch welche gleichzeitig die Kühlung
ges Motors erreicht wird. Zu diesem Zwecke stehen die Schafthöhlungen der Rohrpropeller
51, 52 durch Bohrungen 51' bzw. Kanäle 52' der Hohlwelle 7. 8 in Verbindung mit
den Auspuffkanälen 47'. Die Verbrennungszylinder 21, 21' sind von einem Kühlrippentnantel
53 umschlossen, dessen die Zylinder umspülende Kühlräume mit den Auspuffkanälen
47' kommunizieren. Durch die Saugwirkung der Propeller wird somit ein durch die
Pfeile angedeuteter Frischluftkühlstrom erzeugt, welcher ständig alle Verbrennungszylinder
außen umspült. Ferner ist auch für eine Frischluftkühlung des Schaufelkranzes
44 des Rotors 45 gesorgt. Zu diesem Zwecke weist der Düsenring42 (Fig. 1
und 5) an einem düsen- und nischenfreien Teil, welchen die Schaufeln des Rotors
erst nach geleisteter Arbeit passieren können, Kanäle 42' auf, welche die Schaufelzwischenräume
des Rotors beim Passieren einerseits mit der Außenluft und andererseits mit den
Auspuffkanälen 47'-ver#bi,n:dien und damit einer gründlichen Frischluftspülung unterwerfen.
In übereinstimmender Stellung mit dem Auspuffkanal 47 weist der Rotor 45 auch einen
seitlichen, die- Nischen 46 des Düsenringes 42 bestreichenden Frischlufteinlaßkanal
44' auf, welcher einen Teil der von den Propellern
angesaugten Frischluft
gegen die Nischen 46 leitet und eine gute Spülung derselben vermittelt.
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54 sind seitlich im Rotor vorgesehene und durch einen Deckel 5q.'
abgeschlossene Aussparungen, «-elche mit Kühlfett gefüllt sind. Von diesen Fetträumen
54 führen Kanäle 55 gegen die den Düsenkranz berührende Gleitfläche des Schaufelkranzes
44 des. Rotors, derart, daß das Fett durch .die Fliehkraft des Rotors an die zu
schmierende Stelle gelangt.
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56 ist ein Sohmierölbehälter (Öler), durch welchen eine ständige Schmierung
des Kompressoreninnenraumes, in welchem die Schwungmassen arbeiten, sichergestellt
ist. Durch den Motor können eine oder mehrere Ölpumpen angetrieben werden, welche
Schmieröl für die Schieberkolben nach den Verbrennungszylindern sowie in die Führungsnuten
15' befördern.
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Füreinen wirtschaftlichen Betrieb der beschriebenen Maschine ist es
von großer Wichtigkeit, daß der Arbeitsraum V1 bzw. V2 der Kompressoren so groß
gewählt ist, daß ein Kompressionshub (Halbdrehung der Schwungmassen) eine Dreiergruppe
der Verbrennungszylinder mit so viel Brennstoff-Luft-Gemisch beschickt, daß in letzteren
ein für die Zündung höchstzulässiger Explosionsdruck erreicht wird. Dabei können
für die Maschine gleichzeitig drei verschiedene Arten Triebstoffe, wie z. B. Benzin,
Kohlenstaub, Rohöl, verwendet werden, was den Betrieb enorm verbilligt. Ebenfalls
kommen in Frage: Benzol, Petrol, Sprit, Alkohol und Wasser.
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Die Arbeitsweise der vorstehend in ihren Einzelheiten beschriebenen
Maschine ist die folgende: Durch den im Raum V1 arbeitenden Kompressor werden die
Gruppen A, B der Verbrennungszylinder 21, 21' am Deckel 3 und durch den im
Raume V2 arbeitenden Kompressor die Verbrennungszylindergruppen A', B' an der Außenseite
des Deckels 4 abwechslungsweise mit Brennstoff-Luft-Gemisch beschickt. Beide Hälften
arbeiten in genau gleicher Weise unabhängig voneinander. So wird für die eine Hälfte
z. B. durch den im Arbeitsraum T'1 arbeitenden Kompressor, also durch -dieWirkung
der Schieber 1a, 13, durch die Eintrittsöffnung im Kompressorgehäuse Benzin-Luft-Gemisch
aus dem Vergaser in den Arbeitsraum h1 eingesogen, und zwar durch einen Schieber
so lange, bis der nachfolgende Schieber die Einsaugöffnung passiert. Im dargestellten
Falle (Fig. 2) wird in dem vor dem Schieber 13 befindlichen Arbeitsraum 16 das zuvor
eingesogene Benzin-Luft-Gemisch komprimiert, während im Raum hinter dem Schieber
13 für die folgende Kompression Brennstoff angesaugt wird. Der Schieber 13 drückt
das Benzin-Luft-Gemisch bei starker Kompression durch den Kanal 2o und die Einlaßöffnung
22 in den mittleren Verbrennungszylinder 21 der Gruppe A, wozu, wie Fig. 2 veranschaulicht,
die Ventilklappen 26 zur Ermöglichung des Eintritts der Gase durch deren Druck geöffnet
werden, sich also gegen ihre Federwirkung einwärts biegen. Sobald der Einströmvorgang
beendigt ist, schließen sich die Klappen 26 sofort wieder und halten die Gase, in
dem -'#7,erbrennungszylinder 21 fest. Gleichzeitig mit diesem werden auch die Zylinder
21' gefüllt, und zwar wird das hierfür bestimmte Benzin-Luft-Gemisch durch den Kanal
2o und den Filter 39 in die Kohlenstaubkanäle 2ö und unter Beimischung von Kohlenstaub
durch die Einlaßöffnungen 22 der äußeren Verbrennungszylinder 21' der Gruppe A und
Passierung der Ventilklappen 26 der betreffenden Kolbenschieber auch in diesen Zylindern
21' festgehalten. In dem Moment, in welchem der Schieber 13 die Öffnung 19 (Stellung
a) verschließt, erfolgt durch Stromimpuls an die Zündkerze :27 die Explosion im
mittleren Zylinder 2 1 und gleichzeitig von diesen durch Stichflammenzündung über
die Zündkanäle 4o auch die Explosion in den beiden äußeren Zylindern 21' der Gruppe
A. Die Kolbenschieber 2.I werden durch die Explosion gehoben (Fig.1 links), was
eine zusätzliche Brennstoffeinspritzung durch das Einspritzvenil31 in die Explosion
und eine gleichzeitige Öffnung der A#bschlußschieber 48 zur Freilegung der diesen
Verbrennungszylindern zugeordneten Düsen bewirkt. Die Explosionsgase werden nun
während einer halben Umdrehung des Kompressors h1, damit auch des zugehörigen Rotors
45 durch die Düsen auf dessen Schaufelkranz 4.1, von diesem in die Nischen 46 des
Düsenringes 42 und von den Nischen in den Auspuff .I7 geleitet, wobei, wie oben
beschrieben, durch Aufprall und Reaktion Kraft auf,den Rotor 45 abgegeben wird.
Der durch Arbeitsleistung in den Verbrennungszylindern 21, 21' der Gruppe A eintretende
Druckabfall läßt deren Kolbenschieber 24 wieder in ihre Tiefstellung zurückkehren,
durch welche Bewegung die Düsen 43 wieder -\-erschlossen werden und im Pumpenzylinder
2c) durch das zurückgehende Pumprohr 3o bis zur Freilegung ,der seitlichen Brennstoffzuleitung
28 ein Vakuum erzeugt und frischer zusätzlicher Brennstoff in den Pumpenzylinder
2() eingesogen wird. Dieser Arbeitsprozeß hat sich abgespielt. während der Kompressorschieber
13 sich von Stellung a nach -Stellung b bewegt hat. In dieser Zeit hat sich der
Schieber 12 von Stellung b nach Stellung a
bewegt und das zuvor angesaugte
Benzin-Luft-Gemisch komprimiert und nach den Verbrennungszylindern der Gruppe B
befördert,
da während der Explosion und Arbeitsleistung der Gruppe
A die Einlaßöffnungen infolge der gehobenen Stellung ihrer Kolbenschieber verschlossen
sind. Die Zündung in Gruppe B erfolgt in dem Moment, in welchem der Schieber 12
die Stellung a erreicht, also die Öffnung i9 verschließt. Die weitere Arbeitsweise
für Gruppe B ist dieselbe, wie soeben für Gruppe A beschrieben.
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Für die Verwendung .des beschriebenen Explosionsmotors als Flugzeugmotor
ist es von besonderer Wichtigkeit, daß die den beiden Kompressoren zugeordneten
Rotoren gegenläufig arbeiten, somit auch die-Propeller gegenläufig ängetrie'ben
werden, wodurch jede Reaktionswirkung auf das Flugzeug aufgehoben ist.
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Die Düsenabschlußschieber können unter Umständen Afadurch @in Wegfall
kommen, daß der Rotor einen schaufellosen Teil aufweist, welcher die Düsen in der
Zeit passieren und abschließen muß, während welcher in den ihnen zugeordneten Verbrennungszylindern
komprimiert wird.
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Der beschriebene Motor kann. für Zwecke aller Art, - wie für Automobile,
Flugzeuge, Wa"s@serfahrzeuge, Antrieb von stationären Anlagen usw., verwendet werden: