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Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenbrennkraftmäschine Die
@orliegen<lc I?rtinclutig bezieht sich auf Drehkolbenmascliinen in weitestem
Sinne, d. h. also auf Arbeits- und auf l','raftmaschinen für die verschiedensten
gasf<irniigen oder flüssigen Medien.
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Derartige Maschinen haben sich zum Teil, nämlich soweit es sich um
Arbeitsmaschinen, d. h. also Pumpen handelt, bereits bewährt. Indessen besteht ein
Nachteil dieser Maschinen, die beispielsweise mit einem sichelförmigen Arbeitsraum,
also mit einer exzentrisch im Gehäuse gelagerten Trommel arbeiten, darin, daß eine
Zahl von Radialschiebern mit ihren nach außen weisenden Stirnflächen unter Einwirkung
der Zentrifugalkraft sich etwa unter einem rechten Winkel gegenüber der Gehäusewandung
reilxn, um eine gute Dichtung sicherzustellen. Durch diese Reibung entstehen erhebliche
Kraftverluste und :Abnutzungen. Um diese Nachteile zu belieben, hat man Drehkolbenmaschinen
mit ringförmigem Arbeitsraum gleichbleibenden Querschnittes ausgestattet, bei denen
an der Trommel. Drehkolben in Form von festen Nocken oder Leisten vorgesehen sind,
die sich nicht am Gehäuse reiben, sondern ein gewisses, eine Dichtung gewährleistendes
Spiel gegenüber der Gehäusewandung haben. Da diese Drehkolben indessen in der Trommel
nicht verschieblich sind, müssen die gehäusefesten Widerlager als Steuerungen beweglich
ausgebildet werden. Man hat auch hier wieder verschiedene Ausführungen vorgeschlagen,
so z. B. für Pumpen eine Ausführung, bei der das Widerlager im Gehäuse radial ver-
-schiebbar ist und sich bei Unterlaufen durch den Nocken in das Gehäuse zurückzieht.
Dieses Widerlriger schleift, umgekehrt wie bei der vorbeschriehenen
Ausführung,
auf dem Trommelumfang und weist mithin die bereits beschriebenen Nachteile hinsichtlich
Kraftverluste und Abnutzung auf, wenn auch wegen der stark herabgesetzten Zahl der
Reibungsstellen in verringertem Ausmaß. Eine weitere als Verbrennungsmaschine benutzte
Ausführung besteht, wie im Patent 4o6748 beschrieben, darin, <iaß man dieses
gleitende Widerlager durch zwei rollende Widerlager ersetzt, die sich auf dem Trommelumfang
abwälzen und entsprechende putenartige Ausnehmungen an ihrem Umfange aufweisen,
in die die Drehkolben verzahnend eingreifen. -.Man hat dann aber den Nachteil in
Kauf nehmen müssen, daß zwei derartige diametral gegenüberliegende Widerlager gleichzeitig
hohl ausgebildet werden müssen, um als Kompressions-bzw. Zündraum zu dienen, wobei
stets nur eine einzige Zündung zu gleicher Zeit möglich ist, so daß also die Trommelwelle
einseitig beaufschlagt wird. Diesem Übelstand ist auch nicht abzuhelfen, da es nicht
möglich ist, auch die im gegenüberliegenden Widerlager vorgesehene Zündkammer gleichzeitig
zur Zündung zq bringen, vielmehr dient diese dann zwangsläufig der Kompression.
Hierdurch ist man aber gezwungen, die Konstruktion eines derartigen 'Motors verhältnismäßig
stark auszubilden und Maßnahmen zu treffen, um unliebsame Durchbiegungen und Verformungen
zu vermeiden. Diese Anordnung widerspricht also dem Grundsatz der Drehkolbenmaschinen,
wonach nicht nur hin und her gehende Teile durch sich drehende ersetzt werden sollen,
sondern wonach auch die Wellenbelastung eine möglichst gleichförmige sein soll.
Außerdem weist sie von zwei Drehkolben nur einen nicht am Umfang reibenden auf,
während der andere als Radialschieber am Gehäuse anliegt.
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Gelten die vorstehenden Ausführungen für Drehkolbenmotoren nach dem
Viertaktverfahren, so hat man demgegenüber andere Ausführungen für das Zweitaktverfahren
vorgeschlagen, bei denen indessen durch Anordnung zweier miteinander zahnender Trommeln
ebenfalls keine Vereinfachung erzielt wird und die einseitige Belastung der mechanischen
Teile sogar noch stärker hervortritt (Patent 73400i).
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Man hat weiter Ausführungen vorgesehen (Patent .f31397), bei denen
man es vermeiden wollte, den Widerlagern eine verwickelte konstruktive Form zu geben,
und hat .den Kompressionsraum nicht in das Widerlager, sondern um es herum gelegt.
Hierdurch wurde naturgemäß der Nachteil der einseitigen Krafteinwirkung bei der
Verbrennung nicht behoben. Es wurde vielmehr ein weiteres Steuerelement, nämlich
ein gesteuertes Ventil, nötig. Die Strömungsvorgänge sind bei dieser Ausführung
noch verwickelter als bei den vorgenannten, und der schädliche Raum ist gleichfalls
noch ungünstiger als bei den vorgenannten Ausführungen. Vor allen Dingen macht sich
bei dieser Konstruktion ein Nachteil bemerkbar, der auch den anderen anhaftet und
darin besteht, daß beim Abwälzen der Teile aufeinander die Durchgangsquerschnitte
nicht immer ausreichend sind, d. h. also sich eine schleichende Öffnung der Querschnitte
nicht vermeiden läßt. Eis entstehen hierdurch über den größten Teil der Durchströinzeiten
erhebliche Drosselverluste, durch die die Arbeitsleistung beeinträchtigt wird.
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ähnliches gilt für eine Ausführung, die, wie 1p Patent 624728
gezeigt, mit verhältnismäßig umfangreichen Durchströmkanälen arbeitet. Die Strömungsreibung
der Gase ist bei sonst einfacher Maschinenanordnung so groß, daß die Drosselverluste
den Wirkungsgrad maßgeblich beeinflussen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun eine Drehkolbenmaschine
der vorbeschriebenen Gattung bei Vermeidung schädlicher Räume und großer Strömungswiderstände
sowie einseitiger Belastungen so ausgebildet sein, daß, in Drehrichtung gesehen,
hinter jedem Drehkolben das Medium eintritt und vor ihm eine Austrittsöffnung angeordnet
ist. Diese Öffnungen sollen zusammen mit den Drehkolben und den Widerlagern die
gesamte Steuerung einer derartigen Drehkolhenmaschine übernehmen. Wesentlich ist
hierbei das Fehlen jeglicher reibender Steuerorgane und Nebenräume, wie zusätzlicher
Kanäle, Uniführungen, Kompressions- oder Zündkammern, sowie die ausdrücklich vorgeschriebene
Tatsache. daß in dein Grundtypus der erfindungsgemäßen Drehkolbeninaschine die Ein-
und Auslaßkanäle stets offen :ein sollen.
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Der Vorzug dieser Anordnung liegt darin, daß, soweit man z. B. im
Zweitaktvertahrep zwei Drehkolben unter 18o° und zwei unter dem gleichen Winkel
liegende Widerlager anordnet, die Druckbelastung ebenfalls stets genau unter i80°
liegt und mithin eitle mechanisch ausgeglichene Beanspruchung Gier Trommel gewährleistet
ist. Eine derartige :Maschine arbeitet beispielsweise ohne weiteres Dazutun in der
Weise, daß bei einer Drehung das Medium in den sich zwischen Widerlager und Kolben
durch die Drehung vergrößernden Ringraumabschnitt einströmt. Sobald dann der Kolben
unter dem nächsten Widerlager durchläuft, wird dieser gefüllte RirAgraum von diesem
zweiten Widerlager leer gedrückt, wobei das 1VIedium durch die vor dein nächsten
Drehkolben angeordnete Austrittsöffnung entweicht. Der Vorgang ist zwangsläufig,
das Hubvolumen genau festgelegt, die Belastung der Welle, wie bereits erwähnt, unbedingt
symmetrisch, die Kanäle werden stets in der gleichen Richtung durchströmt, der gesamte
ringförmige und im vorbeschriebenen Beispiel in zwei Teile unterteilte Hubraum ist
stets ganz gefüllt, und die Kanäle werden, sofern man sie richtig bemißt, niemals
ganz geschlossen, sondern stets geöffnet bleiben, da die Berührung zwischen Drehtrommel
und Widerlager gemäß einer Linie vor sich geht und dadurch die Ein- bzw. Austrittskanäle
stets mir nach einer Linie abgedeckt werden, d. 1i. also praktisch keine Drosselung
erfahren.
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Es sei darauf hingewiesen, daß durch die dauernde Füllung des gesamten
fIubvolumens sich eine erhebliche Leistung bei geringsten Ausmaßen ergibt und daß
ein schädlicher Ratiin überhaupt
nicht vorhanden ist. Des weiteren
ergibt sich, daß diese Drehkolbenmaschine, die zunächst als Zweitaktmaschine angewandt
wird, sowohl als Arbeitsals auch in umgekehrter Richtung als Kraftmaschine benutzt
werden kann. Es ist also möglich, diese Maschine in einem Kraftwerk, z. B. einem
Wasserkraftspeicherwerk, gekuppelt mit einem Motor als Pumpe zu benutzen und ohne
jede Änderung an dem gesamten Maschinenaggregat den gleichen Satz in der Weise zu
benutzen, daß die Pumpe als Kraftmaschine und der Motor als Generator läuft. Die
Vorteile liegen also einmal in einer Herabsetzung der Dimensionen durch volle Ausnutzung
des gesamten Hubraumes, zum anderen in einer Vereinfachung der konstruktiven Elemente,
da die Trommel wie auch die Widerlager äußerst einfache Formen aufweisen, zum dritten
in der Tatsache, daß die Dimensionierung der mechanisch belasteten Teile verhältnismäßig
schwach ausgelegt werden kann, da diese Teile nicht auf Biegung, sondern ausschließlich
auf Drehung beansprucht sind, zum vierten darin, daß an Stellen, an denen bisher
zwei Maschinensätze nötig waren, nun mit einem Maschinensatz die gleiche Arbeit
geleistet werden kann. Hierbei liegen die Ersparnisse nicht nur auf Seiten des Maschinensatzes
selbst, sondern naturgemäß ebenso auf seiten der Nebenmaschinen, der Rohrleitungen
und der gesamten übrigen Anlagen einschließlich der Gebäude.
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Gemäß dem Vorstehenden empfiehlt es sich, den Drehkolben reine Abwälzprofile
zu geben und die Widerlager mit entsprechenden Nuten zu versehen, die eine stete
Anlage zwischen den beiden Teilen sichern. Man erzielt auf diese Weise eine zuverlässige
Abdichtung zwischen Saug- und Druckraum. Im übrigen kann man entsprechend dem bisher
bekannten Verfahren eine unmittelbare Verzahnung zwischen Trommel und Widerlagern
vorsehen. Sobald die erfindungsgemäße Maschine als Pumpe oder Kompressor arbeitet,
kann eine unmittelbare Verzahnung keine Nachteile bringen, da hier durch die Zahnlücken
eine zusätzliche Förderung erreicht wird. Bei kombinierten Maschinen sowie bei allen
Motorenarten ist dagegen die Verzahnung in der Regel möglichst klein zu halten oder
durch ein besonderes, außerhalb des Gehäuses liegendes Getriebe ein genaues Abwälzen
von Kolbentrommel und Widerlager herbeizuführen, da bei diesen Maschinenarten die
Zahnlücken in den Widerlagern Verluste verursachen.
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Sobald man nun eine derartige Maschine als Zweitaktverbrennungsmaschine
benutzen will, muß man entgegen der obenerwähnten Ausbildung, wonach die Ein- und
Auslaßöffnungen stets offen sein sollen, in den Einlaßöffnungen Rückschlagventile
einbauen. Diese stellen bei geeigneter Ausbildung bekanntlich keine wesentliche
Beeinflussung der Strömungsverhältnisse dar und lassen sich so auslegen, daß Drosselverluste
praktisch kaum entstehen. Zumindest aber wird der Vorteil, den eine erfindungsgemäße
Maschine gegenüber dem bisher Bekannten in dieser Hinsicht nach der Grundausführung
aufweist, nur unerheblich abgeschwächt und bleibt grundsätzlich bestehen. In Strömungsrichtung
ist dann hinter jedem Rückschlagventil eine Zündkerze einzuordnen sowie ein vorverdichtetes
Gemisch einzuführen. Es ergibt sich ohne weiteres, daß bei einer Bauart mit vier
Drehkolben und vier Widerlagern je sechzehn Zündungen bei einer Umdrehung der Trommel
stattfinden. Diese Bauart würde also vergleichbar sein mit einem Sechzehnzylinderzweitaktmotor
von einem Hubvolumen, das viermal so groß ist wie das Hubvolumen dieses Drehkolbenmotors.
Die Vorzüge eines derartigen Drehkolbenzweitaktmotors liegen also ohne weiteres
auf der Hand.
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Um eine Maschine gemäß der Erfindung als Viertaktverbrennungsmotor
benutzen zu können, ist es in weiterer Entwicklung des Erfindungsgedankens erforderlich,
zwischen zwei Kolben der bisher beschriebenen Art jeweils noch einen weiteren Drehkolben,
sogenannten Zündkolben, einzufügen, der in der Mitte zwischen den zwei Kolben anzuordnen
ist, und weitere entsprechende Widerlager vorzusehen. Verbindet man nun die Vorderseiten
dieser Kolben mit ihren Rückseiten durch je eine in der Trommel liegende Zündkammer
und zwei entsprechende Verbindungskanäle, so wirkt die Maschine in der Weise, daß
zunächst zwischen dem Normalkolben und dem Widerlager angesogen wird, dann durch
das nächste Widerlager das angesogene Gemisch, das in diesem Falle nicht besonders
vorverdichtet zu sein braucht, in die Zündkammer gedrückt wird und nach Unterlaufen
des diese Kompression vornehmenden Widerlagers durch den Zündkolben die Zündung
eingeleitet wird, so daß die Gase nunmehr die Drehung bewirken, falls die Kanäle
so ausgelegt werden, daß die Strömung nur in einer Richtung möglich ist. Das Grundprinzip
wird also in diesem Falle auch am Zündkolben durchgeführt, daß nämlich die Strömungsrichtung
immer nur in einem festen Sinne beibehalten wird.
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Es ist naturgemäß möglich, in diese am Zündkolben und der Zündkammer
vorgesehenen Verbindungskanäle Rückschlagventile o. dgl. einzubauen. Es ist dies
aber keineswegs unbedingt erforderlich; vielmehr besteht bei vollständiger Durchsetzung
des Erfindungsgedankens die Möglichkeit, auch diese Kanäle stets offen zu halten
und auch beim Unterlaufen durch die Widerlager nicht schließen zu lassen, sondern
nach einer Mantellinie praktisch ungedrosselt abzuschließen, wenn man den Kanälen
eine besondere Form erteilt. Diese Form soll gemäß der Erfindung so gewählt sein,
daß der Eintrittskanal in die Zündkammer sich düsenartig nach der Zündkammer zu
verjüngt. Die Gase werden also bei ihrem Eintritt in die Zündkammer gleichmäßig
beschleunigt und erleiden dabei keine wesentlichen Reibungsverluste. Umgekehrt aber
wird es den Gasen, nachdem die Zündung späterhin eingeleitet ist, nur schwer möglich
sein, durch den nunmehr als Diffusor wirkenden Eintrittskanal rückwärts in den Kompressionsraum
zu gelangen, weil in dieser Richtung strömungstechnisch erhebliche Widerstände zu
überwinden
wären. Dagegen soll auch der Austrittskanal aus der
L,ünülcammer in den Expansionsraum, der sich, in Drehrichtung gesehen, hinter dem
Zündkolben befindet, wiederum düsenartig verlaufen, so daß die in der Zündkammer
zur Entzündung gebrachten Gase einen bequemen und gleichmäßig beschleunigten Austrittsweg
durch die Austrittsöllnung finden, die außerdem mit Rücksicht auf die Expansion
im Querschnitt noch wesentlich größer gehalten werden soll. Die Gase werden also,
sofern man die Trommel statisch betrachtet, d. h. also Stillstand annimmt, und die
Kammer mit zündbarem komprimiertem Gemisch auf irgendeine Weise gefüllt hat, nach
der Zündung fast ausschließlich durch die Austrittsöffnung in den Expansionsraum
treten, diesen zu vergrößern suchen und dabei den Zündkolben in Drehrichtung vorschieben.
Nur ein verschwindend kleiner Teil der Gase wird den unbequemen Weg über den diffusorartigen
Eintrittskanal in rückläufigem Sinne wählen, da dieser auf Grund seiner Formgebung
sowie seines verengten Querschnittes diesem Vorgang Widerstand entgegensetzt. Die
besonders verengte Ausführung des Eintrittskanals ist dabei ohne weiteres möglich,
weil ja die Volumina des komprimierten Gemisches ganz erheblich geringer sind gegenüber
denen der gezündeten Gase. Betrachtet man aber den Vorgang nicht statisch, hinsichtlich
der mechanischen Verhältnisse, sondern dynamisch, d. h. nimmt man eine Drehung der
Trommel von nur 2ooo bis 3000 Umdrehungen pro 'Minute an, so wird man allein
aus diesem Grunde schon eine weitere beachtliche Verringerung der im unerwünschten
Sinne entgegen der Drehung strömenden Gase haben. Außerdem ist zu bedenken, daß
der Anteil, der in entgegengesetzter Richtung durch den Eintrittskanal entweichenden
Gase überhaupt gleich Null ist, weil ihm auf dem Fuße die neuen Verbrennungsgase
folgen, die unter der Wirkung des vorhergehenden Widerlagers in die Zündkammer hinein
gepreßt werden. Es wird sich also lediglich ein Puffer von verbrannten Gasen in
geringer Schichtstärke in die Eintrittsöffnung hineinziehen, der auf Grund der kleinen
Dimensionierung ein Überspringen der Verbrennung in den Kompressionsraum verhindert.
Es ist hiermit also .erstmalig gelungen, bei stets offenen Kanälen und auf Grund
einer aerodynamischen Drosselung, die jedoch nur entgegen dem Strömungssinn der
Gase wirkt, eine von Drosselverlusten fast vollständig freie Steuerung der Gase
zu erreichen.
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Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß eine uninittelbare Verzahnung
bei Viertaktmaschinen nicht schädlich sein kann, wenn die Widerlager den halben
Durchmesser der Trommel aufweisen, weil dann nämlich die Zahnlücken das -Medium
Mets in die nächstfolgende Arbeitsstufe hineinfördern.
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Die vorbeschriebene Anordnung der Ein- und Austrittsöffnungen, die
dem im folgenden sogenannten Normalkolben zugeordnet sind, läßt sich nun gleichzeitig
in an sich bekannter Weise zu besonderen Zwecken heranziehen. Bekannt ist beispielsweise
die Schrägstellung der Eintrittsöffnungen und der Einbau von Zentrifugalschaufeln.
Hier soll dieser Gesichtspunkt besonders stark betont und bewußt diese Formgebung
so weit getrieben werden, daß eine Vorstufe bereits erreicht wird, bevor das Medium
den Ringraum erreicht hat. Dies ist möglich, indem inan Glas Medium konaxial in
die 'Maschine eintreten läßt und die Einlaßöffnungen über den größeren Teil des
Trommelradius nach dem Zentrifugalsystem schräg oder spiralförmig führt. Es emptiehlt
sich dann gleichzeitig oder auch unabhängig davon nach dem umgekehrten System, d.
h. also nach dem Zentripetalsystem die Auslaßöffnungen vorzusehen, so daß auch hier
wieder eine Steigerung der im Ringraum zwangsläufig vorgenommenen Verdichtung herbeigeführt
wird. Auf diese Wirkungen soll anschließend noch zuriicl;gegriffen werden, da sie
sich in besonderer Weise anwenden lassen. Wichtig ist die Anwendung vor allem bei
Zweitaktmotoren, bei denen ein vorverdichtetes Gemisch zugeführt werden soll. Es
ist hier möglich, gegebenenfalls auch durch die Anordnung von mit der Trommel verbundenen
Lauf- und mit dem Gehäuse verbundenen Leitschaufeln die Kompression auf jedes ge,vvünsclite
Maß zu steigern, so daß irgendwelche Hilfsmaschinen zur Vorverdichtung nicht mehr
benötigt werden. Auch hierdurch wird eine Vereinfachungdes insich selbst arbeitenden
Maschinensatzes herbeigeführt.
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Besonders wichtig ist eine derartige Anordnung von Leitschaufeln,
wie aber auch die von Leit-und Laufschaufeln bei Benutzung der erfindungsgemäßen
Maschine als Verbrennungskraftmaschine aii der Austrittsseite der Maschine, weil
an dieser Stelle den Gasen noch nicht die gesamte Energie entzogen ist und hier
die 'jöglichkeit besteht, die vielfach angewendeten gesonderten Abgasturbinen unmittelbar
in die Kolbenmaschine mit einzubeziehen. Man kann also bei Verbrennungsmaschinen
jeder Art, soweit sie nach der Erfindung arbeiten, wahlweise oder gleichzeitig auf
der Eintrittsseite einen Turbolader tind auf der Austrittsseite eine Abgasturbine
vorsehen. Man kann in an sich bekannter «'eise auch liier wiederum besondere _'nordnungen
treffen, indem man beispielsweise die Leiträder der :@l>gasturliine auf einer Hohlwelle
anordnet, in entgegengesetztem Drehsinn antreibt, durch eine 1-lohlwelle die Bewegung
auf die Eintrittsseite führt und dort einen zusätzlichen Turbolader betreibt. Auf
diese Weise läßt sich neben dem mit der Drehtrommel selbst verbundenen Turbolader
iin kalunen eines -Mehrstufenverfahrens die `'orverdichtung des Gemisches praktisch
beliebig weit treiben.
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Es versteht sich, daß bei den vorliegenden Verhältnissen auf eine
sorgsaineAlidichtung der Trommel gegenüber dem Gehiiuse Wert zu legen ist. Eine
derartige _11>dichtung ist gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung durch die .Anordnung
eines Labyrinthes möglich, das oben seüie Form der äußeren Form des Gehäuses bei
gering gehaltenen Baugewichten anpaßt und vorzugsweise
sich stufenartig
nach den Wellenenden zu verjüngen möge.
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An Stelle einer derartigen Labyrinthdichtung kann man andererseits
auch eine Dichtung durch Kolbenringe vorsehen, wobei diese indessen hier in anderer
Weise wirken als bei hin und her gehenden Kolben. Vielmehr drehen sich diese Ringe
gegenüber (lein Gehäuse oder gegenüber der Trommel oder aber mit mittlerer Geschwindigkeit
gegenüber beiden Teilen je nach den vorliegenden Spann- und Druckverhältnissen.
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Eingangs war bereits von der Anordnung einer Verzahnung die Rede,
und es war gesagt, daß für Arbeitsmaschinen eine grobe, für Kraftmaschinen eine
möglichst feine Verzahnung zwischen Trommel und Widerlager vorzusehen sei, sofern
diese Verzahnung überhaupt in das Innere der Maschine verlegt werden soll. In diesem
Zusammenbange empfiehlt es sich nun, die Teilung in ein bestimmtes @"erli;ilttiis
zur Teilung der Drehkolben zu setzen. Es sollen dabei die Drehkolben und deren Lücken
in den Widerlagern mit 3-, 5-. 7-facher tisw. Teilung der Verzahnung zwischen dem
übrigen Trommelumfang und den Widerlagern ausgestattet werden.
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llat nun der Drehkolben den gleichen Teilkreisdurchmesser wie die
Verzahnung auf dem übrigen Trommelumfang, so erfährt die Bearbeitung eine wesentliche
Vereinfachung.
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Die Erfindung sei an Hand zweier einfacher Beispiele näher erläutert,
und zwar zeigt in der Zeichnung Abb. i einen Querschnitt nach Linie 1-I der Abb.
2 und Abb. 2 einen Längsschnitt nach Linie. II-II der Abb. i.
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In beiden Fällen ist ein Zweitaktsystem, und zwar ein Zweitaktverbrennungsmotor
dargestellt. Abb. 3 und ,4 zeigen das Viertaktsystem an einem weiteren Beispiel,
in dem ein Viertaktverbrennungsmotor wiedergegeben ist. Hierbei ist Abb.3 ein Querschnitt
gemäß Linie 111-11I der Abb. 4 und Abb. 4 ein Längsschnitt gemäß Linie IV-IV der
Abb. 3.
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Wie aus dc#n Abb. i und 2 ersichtlich, ist ein Gehäuse lo init einem
Fintrittsstutzen i i versehen, in den das Medium gemäß dem Pfeile 12 konaxial zu
einer Welle 13 eintritt. Das Gehäuse ist zweiteilig. Uie Trennfuge befindet sich
in der Schnittlinie I-1. Im Gehäuse läuft auf der Welle 13 die Trommel 14, die an
ihren Rändern gegenüber dem Gehäuse durch eine stufenförmige Labyrinthdichtung 15
abgedichtet ist. Die Trommel hat eine Nabe 16 von doppelkegelförmigem Längsschnitt.
Die Welle 13 ist im linken Gehäuseteil 17, und zwar in einem über mehrere Flügel
19 gehaltenen zentralen Teil i<g über ein Kugellager 20 gelagert, während
im rechten Gehäuseteil 21 die Gegenlagerung 22 der Welle 13 als Gleitlager ausgebildet
ist.
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Die in Abb.2 schräg, im ganzen aber etwa in Achsrichtung verlaufenden
punktiert eingezeichneten Einlaßöffnungen 23 stehen, wie aus Abb. i ersichtlich
ist, schräg zum Trommelradius und wirken mithin als Kreiselpumpe. Am Umfang der
Trommel 14 sind vier Drehkolben 24 je unter 9o° angeordnet, die das Profil eines
Atnvälzzahnes aufweisen. Desgleichen sind jeweils unter 9o° vier Widerlager 25 im
Gehäuse gelagert, die den halben Durchmesser der Drehtrommel haben und mit zwei
einander gegenüberliegenden Zahnlücken 26 ausgestattet sind. Diese nach Mantellinien
verlaufenden Nuten entsprechen in der Profilform genau den Profilen der Drehkolben
24. Symmetrisch zu den Einlaßöffnungen 23 gegenüber den Radien an die Drehkolben
liegen Auslaßöffnungen 27, die in gleicher Weise wie die Einlaßöffnungen unmittelbar
an den Fußkanten der Drehkolben liegen und sich je zur Hälfte über einen Teil sowohl
der Drehkolben als auch des Umfanges verteilen. Diese Auslaßöffnungen 27 sind gestrichelt
auch in Abb. 2 wiedergegeben, und es ist hier ersichtlich, daß sie auch bezüglich
der Symmetrieachse 1-I spiegelbildlich zu den Einlaßöffnungen 23 liegen. Sie wirken
auf Grund ihrer Zentripetalkraft weiterhin drucksteigernd. sobald dieMaschine als
Förderer arbeitet und enden in einer koaxialen Auslauföffnung 28 im Gehäuse.
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Dreht sich nun die Drehtrommel im Sinne des eingezeichneten Pfeiles,
so wird nach Unterlaufen eines Drehkolbens 24 unter sein Widerlager 25 das Medium
durch die Einlaßöffnungen 23 angesogen, bis der nächste Kolben durch das genannte
Widerlager'läuft. In diesem Augenblick legt sich gleichzeitig das in Drehrichtung
nächste Widerlager auf die betrachtete Einlaßöffnung und schiebt nunmehr in der
Druckzone das eingezogene Volumen vor sich her in die Auslaßöffnung des nächstfolgenden
Druckkolbens. Es ist also stets, in Drehrichtung gesehen, vor einem Widerlager und
hinter dem davorliegenden Kolben ein Saugraum und hinter einem Widerlager und vor
dem dahinterliegenden Kolben ein Druckraum vorhanden. Die Drücke gleichen sich also
jeweils aus, und die Welle ist lediglich auf Verdrehung beansprucht.
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Soll die Maschine als Zweitaktverbrennungsinotor gebraucht werden,
so genügt es, in die Einlaßöffnungen 23 jeweils ein Rückschlagventil 29 einzubauen
und hinter dieses Rückschlagventil, in Strömungsrichtung, eine des Verständnisses
halber nicht besonders dargestellte Zündkerze zu setzen: Es wird dann zunächst vorverdichtetes
Gemisch angesogen, darauf in der in der Abbildung gezeichneten Mittelstellung der
Drehkolben zwischen zwei Widerlagern gezündet und über einen Winkel voll 45° expandiert,
,gleichzeitig von den Widerlagern die verbrannten Gase ausgeschoben und neues Gemisch
angesogen. Diese Zweitaktmaschine arbeitet also völlig ohne jegliche Spülverluste,
da eine Spülung nicht erforderlich ist.
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Die :Ausführung gemäß Abb. 3 und 4 zeigt einen Einlaßstutzen 3o, der
mit der rechten Gehäusehälfte 31 verbunden ist. Die Trennung des Gehäuses geschieht
hier gemäß Linie III-III in gleicher Weise wie im vorliegenden Beispiel. Die linke
Gehäusehälfte 32 enthält die in diesem Falle fliegend
gezeichnete
Lagerung der Welle 33, auf der die Trommel 34 verkeilt ist. Auf dieser Trommel sind,
wie Abb. 3 zeigt, lediglich zwei Normaldrehkolben 35 einander diametral gegenüberliegend
angeordnet und die Trommel entsprechend mit jeweils zwei Einlaßöffnungen 36 und
zwei Auslaßöffnungen 37 versehen. Die Widerlager 38 sind in gleicher Zahl und gleicher
Stellung sowie gleicher Ausführung vorgesehen wie in der ?Maschine gemäß Abb. i
und 2. Die Dichtung der Trommel gegenüber dem Gehäuse erfolgt über Kolbenringe 39.
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Unter 9o° versetzt gegenüber den Normalkolben 35 sind zwei Zündkolben
4o angeordnet, denen benachbart zwei Zündkammern 41 liegen. Diese Zündkammern sind
jeweils mit den in Drehrichtung 42 vor den Zündkolben liegenden Kompressionsräumen
durch düsenartig verengte Eintrittskanäle 43 verbunden, deren Eintrittsquerschnitte
44 in die Zündkammern sehr eng sind, während entsprechende, aber wesentlich größer
bemessene Austrittskanäle 45 in die Expansionsräume in Drehrichtung hinter den Zündkolben
münden. Die austretenden Gase .geben ihre Energie an Leitschaufeln 46 ab, die im
linken Gehäuseteil 32 vorgesehen sind, und strömen dann durch einen Sammelringraum
47 und ein Auspuffrohr 48 energielos ins Freie. Die Energien der austretenden Gase
werden von den Leitschaufeln in diesem Falle als Rückstoß auf die Trommel übermittelt.
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Die Wirkungsweise dieser Viertaktmaschine ist wie folgt: Nach Unterlaufen
eines Normalkolbens 35 unter ein Widerlager 38 vergrößert sich bei weiterer Drehung
der Ringraum, und das Gemisch wird angesogen. Nach Unterlaufen des gleichen Normalkolbens
35 unter das nächste Widerlager wird dieses angesogeneGemisch zusammengedrückt und
durch den Eintrittskanal 43 in die Zündkammer 41 gepreßt. Nach Unterlaufen des Zündkolbens
4o unter das Widerlager setzt die Zündung ein und preßt die Gase in den neu geschaffenen
und sich vergrößernden Expansionsraum. Nach Unterlaufen schließlich dieses Zündkolbens
40 unter das nächste W iderlager 38 werden die verbrannten Gase von dem Widerlager
durch die Auslaßöffnung 37 ausgetrieben. Es befinden sich also in der Maschine außer
der Drehtrommel und den einfach gehaltenen Widerlagern, die lediglich zylindrisch
sind, sich genau schleifen lassen und ausschließlich zwei Zahnnuten aufweisen, keinerlei
bewegliche Teile oder Steuerungen.