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Kraftmaschine mit umlaufendem Kolben und Widerlagerschieber Es sind
bereits Kraftmaschinen mit umlaufenden Kolben bekannt, bei welchen die Bewegung
der Kolben mittels fester Verbindung, wie Kolbenarmen, Kolbenansätzen, Naben auf
der Maschinenwelle, scheibenförmigen Körpern usw., durch eine kreisförmige
Öff-
nung des Ringzylinders auf die Maschinenwelle übertragen wird.
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Um jeden Verlust des Treibmittels zu vermeiden und die Reibung von
Cbertragungskörpern zu vermindern, ist erfindungsgemäß auf die kreisförmige Öffnung
des Ringzylinders verzichtet worden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftmaschine, bei
welcher ein Kolben in einer Ringkammer von beliebigem Querschnitt für sich allein
umläuft und seine Bewegung mittels magnetischer oder elektromagnetischer Anziehungskraft
durch die geschlossene Wandung des Ringzylinders hindurch auf die Maschinenwelle
überträgt und bei welcher sowohl der Widerlagerschieber als auch das Einlaßventil
oder der Einlaßschieber durch elektromagnetische Kraft geöffnet werden.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß Reibungen
zwischen dem Kolben und der Wandung der Ringkammer und Erschütterungen des Ringz#Iinders,
die sich durch starre oder feste Verbindungen zwischen Maschinenwelle und Kolben
ergeben könnten, durch die magnetische Kraftübertragung vom Kolben der neuen Maschine
vermindert werden und daß eine dampf-, gas- usw. dichte Verbindung zwischen dem
Kolben und der Ringkammerwandung gesichert wird.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung
in
einem Ausf Ührungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Maschine in Vorderansicht,
teilweise im Längsschnitt nach Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 die Maschine im Querschnitt
nach Linie II-II der Fig. i, Fig. 3, 4 und 5 verschiedene Stellungen
des Kolbens in schematischer Darstellung. '
Der aus Bronze oder einem anderen
unmagnetischen Werkstoff hergestellte Ringzylinder besteht aus zwei Hälften 2 und
3, die mittels Bolzen 4 auf der Grundplatte i befestigt und durch Bolzen
5 miteinander verbunden sind.
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jede Zylinderhälfte besitzt eine kreisförmige Aussparung, die die
Hälfte der Ringkammer 6 bildet. In der Ringkammer 6 befindet sich
der Kolben 7 aus Eisen oder Eisenlegierung oder Stahl (Legierung). Er ist
ein mit einer oder mehreren Kolbenfedern umgebener Körper in Form eines Ringsegments
und am vorderen Ende etwas abgerundet, damit die Wandung der Ringkammer
6 geschont wird. Physikalisch gesehen ist der Kolben 7 der Änker zum
Elektromagneten io.
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Die in den beiden Lagerböcken 8 gelagerte Maschinenwelle
9 ist bei 26 und der entgegengesetzten Seite Von 26 so abgeflacht,
daß der Elektromagnet io auf diesen Teil der Maschinenwelle 9 hinaufgeschoben
werden kann und sie bei seiner Drehung mitnimmt. Der Elektromagnet io ist mittels
der Schraube 23
auf der Maschinenwelle 9 verschieblich, damit bei Ausdehnung
des Metalls durch Wärme ein Festlaufen des Elektromagneten io gegen den Ringzylinder
2 und 3 vermieden wird. Zur Erzielung starker Magnetfelder ist der Elektromagnet
io mit den Polschuhen 27
versehen, die den Ringzylinder 2 und 3 bis
zur Hälfte umfassen. Auf der Maschinenwelle 9 sind isoliert zwei Schleifringe
ii und 12 aufgezogen. Hierdurch wird mittels zweier eingelassener Drähte der Elektromagnet
io mit elektrischem Strom beschickt. Der Widerlagerschieber 13 wird durch den Elektromagneten
14 mittels des ungleicharmigen Hebels 15 aus der Ringkammer 6 herausgezogen
(auf Öffnung gestellt) und durch die Feder 16 geschlossen. Das Einlaßventil 17 wird
durch den Elektromagneten 18 geöffnet und durch die Feder ig geschlossen. Die Zylinderhälfte
2 ist mit drei Bohrungen versehen. Eine solche Bohrung ist in Fig. i bei der, Bohrung
für den Kontaktbolzen 24 ersichtlich. In die drei Bohrungen sind isoliert und abgedichtet
die Kontaktbolzen 20, 22 und 24 aus Bronze oder einem anderen unmagnetischen Körper
eingelassen. An jedem Kontaktbolzen ist ein elektrisches Kabel angeschlossen. Das
bis an die Wandung der Ringkammer 6 eingelassene Ende jedes Kontaktbolzens
ist zusammen mit der die Kontaktbolzen umschließenden Isoliermasse so abgeschliffen,
daß die Wandung der Ringkammer und das Kontaktbolzenende eine glatte Fläche bilden,
damit der Kolben ungehindert vorbeigehen kann. Die Zylinderhälfte 3 ist mit
einer Bronzeschraube 25
versehen, woran zwei unten beschriebene elektrische
Kabel angeschlossen sind. Diese Bronzeschraube kann auch in die Zylinderhälfte 2
eingeschraubt sein. Zur Betätigung des Elektromagneten 14 dienen die Kontaktbolzen
2o und 22 und die Bronzeschraube 2'5. Zur Betätigung des Elektromagneten 18 dienen
der Kontaktbolzen 24 und die Bronzeschraube 25.
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Der eine Pol der den Elektromagneten 14 mit Strom versorgenden Akkumulatorenbatterie
oder sonstigen Stromquelle ist durch ein Kabel mit der einen Polklemme des Elektromagneten
14, der andere Pol der Stromquelle ist sowohl mit dem äußeren Ende des Kontaktbolzens
2o als auch des Kontaktbolzens 22 verbunden. Die Bronzeschraube 25 ist durch
ein Kabel mit der anderen Polklemme des Elektromagneten 14 verbunden.
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Der eine Pol der den Elektromagneten 18 versorgenden Akkumulatorenbatterie
oder sonstigen Stromquelle ist durch ein Kabel mit der einen Polklemme des Elektromagneten
18, der andere Pol der Strom-4uelle mit dem äußeren Ende des Kontaktbolzens 24 verbunden.
Die Bronzeschraube 25 ist durch ein Kabel mit der anderen Polklemme des Elektromagneten
18 verbunden.
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Zur Erzielung einer gleichmäßigen Abnutzung der Ringkammerwandung
ist es zweckmäßig, den Kontaktbolzen 20, 22 und 24 und der Isoliermasse denselben
Härtegrad zu verleihen wie den beiden Zylinderhälften 2 und 3. Das Treibmittel
wird der Maschine durch das Rohr 21 zugeleitet. An dem kurz unter dem Widerlagerschieber
13 befindlichen Auslaßkanal 28
ist das Rohr 29 angeschlossen, wodurch das
benutzte Treibmittel in die Atmosphäre, einen Kondensator oder einen Aufnehmer einer
zweiten Maschine geleitet wird.
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Wenn der in der Pfeilrichtung umlaufende Kolben 7
mit dem Kontaktbolzen
20 in Berührung kommt, wird durch die Kolbenfeder Stromschluß bewirkt, und der Elektromagnet
14 zieht das untere Ende des Hebels 15 an, wodurch der Widerlagerschieber 13 aus
der Ringkammer 6 gezogen und der Weg für den Kolben 7 freigegeben
wird. Gleichzeitig wird die Feder 16 zusammengedrückt. Der Kolben geht nun an dem
Widerlagerschieber 13 und an dem Kontaktbolzen 22 vorbei. Wenn das hintere Ende
(Druckseite) des Kolbens 7 keine Berührung mit dem Kontaktbolzen 22 mehr
hat, wird der Stromkreis * unterbrochen, der Elektromagnet 14 nicht mehr
erregt und der Widerlagerschieber 13 durch die Feder 16 in den Zylinderraum
(Ringkammer 6) zurückgeschoben. Nachdem nun der Kolben 7, ohne, Berührung.,mit
einem Kontaktbolzen mehr zu haben, eine kurze Strecke von wenigen Millimetern Länge
in der Ringkammer weitergelaufen ist, wird der Kontaktbolzen 24 durch das vordere
Ende des Kolbens 7 berührt. Hierdurch wird Stromschluß bewirkt, der Elektromagnet
18 erregt und das Ventil 17 geöffnet. jetzt strömt das Treibmittel zwischen
dem Widerlagerschieber 13 und dem Kolben 7 ein und treibt diesen vor sich
her. Wenn das hintere Ende (Druckseite) des Kolbens 7
keine Berührung mit
dem Kontaktbolzen 24 mehr hat, wird der Strom unterbrochen, der Elektromagnet 18
nicht mehr erregt und das Ventil 17 durch die Feder ig geschlossen. Das in den Ringzylind-er
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gelangte Treibmittel wirkt nun durch Expansion auf den Kolben
7 so lange, bis das hintere Ende des Kolbens 7 den Auslaßkanal
28 erreicht hat. Bis zum
Wiedereintritt von frischem Treibmittel
in den Zylinder läuft der Kolben durch Schwungkraft weiter.
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Das verbrauchte Treibmittel wird durch den Kolben 7 bei seinem
Umlauf aus der Ringkammer 6
in den Auslaßkanal 28 hineingedrückt. Nur
wenn der Kolben 7 den Auslaßkanal 28 passiert, wird der Auspuff unterbrochen.
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Beim Anfahren der Maschine wird der Elektromagnet io durch Zuführung
von Strom über die Schleifringe ii und 12 und mittels eines Regulierwiderstandes
zunächst weniger stark, bei voller Umdrehungszahl der Maschinenwelle und Arbeitsbelastung
stärker und stark erregt. Durch die Richtkraft des durch das Treibmittel in Bewegung
gebrachten Kolbens 7, der durch den Elektromagneten io angezogen wird, wird
letzterer und mit ihm die Maschinenwelle 9 in Umdrehung versetzt.
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Die Reibung des Kolbens 7 gegen den der Maschinenwelle
9 zugewandten Teil der Ringkammerfläche, die durch die magnetische oder elektromagnetische
Anziehungskraft entstehen könnte, wird durch die nach außen wirkende Fliehkraft
des Kolbens 7 vermindert. Mit Ausnahme des als Anker dienenden Kolbens
7 sind alle Eisenteile oder andere paramagnetischen Körper aus dem magnetischen
Kraftfeld des Elektromagneten io herauszuhalten.