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Drehkolbenmaschine mit festem Widerlager und an der Kolbenscheibe
angeordnetem drehbarem Glied 1)er @crsuclt, die lwkanate Kolbenmaschine finit der
charakteristischen hin und her gehenden Be-\\eguiig in e"iiie Drehkolhenniaschine
umzukonstruicren, ist schon :ehr häufig gemacht worden. Ausführlich ist (1:iriil)c-r
berichtet in (lern Aufsatz »Die I)rchkollren-1'umpen und -Kraftmaschinen« von llans-@'lrich
Tänzler VDI, Düsseldorf, in VDI-Zeitschrift 1i c1 ?\'r. 1o vom 15. 1fai 1949. Abb.
r dieses Aufsatzes stellt (las Prinzip dar. Etwas verwandt finit der nachstcliend
beschriebenen Erfindung ist aber nur (lic Ausführung nach _'1b1. j mit sich @ergrö
l.icrndem to>tein Raum und zur Steuerung zusätzlich notwendigen Zahnrädern und evtl.
die Ausführung nach Abl).27. Bei letzterer wird jedoch eine genügende ,M)dichtung
kaum erreichbar sein. Geringe Ähnlichkeit weist ferner noch eine bekanntgewordene
Maschine mit schwingendem Gegenlager, das in einen sektorförmigen Ausschnitt des
Kolbenkörpers eingreifen soll, auf. Aber auch liier sind zur Steuerung zusätzlich
Zahnräder nötig.
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Gegenüber den genannten Ausführungen wälzt sich der Drehkolben vorliegender
Erfindung in systematischer Folge von selbst am festen Widerlager ab. Es ist, nach
Ansicht des Erfinders, die bisher einfachste kinematische Lösung dieses Problems.
Außerdem läßt sich auch eine günstige Abdichtung erreichen, weil die betreffenden
Flächen leicht durch Drehen oder Schleifen bearbeitet werden können.
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In der kreisförmigen Aussparung am Umfang der Scheibe 3 (gleichzeitig
Schwungmasse) ist der
1)r:likoll)eii 2 gelagert. In gezeichneter
Stellung (.\I111. i) tlegiiiiit der Arbeitshub bei t'erweiidutig der Maschine als
Kraftmaschine bzw. der Saughuf) bei \'erweildutig als Pumpe. Der Abtriel>
bzw. Antriel) erfolgt über die Scheibe 3 in der angegebenen Pfeilrichtung. Kommt
nun der Drehkolben mit ,einer lZückseite nach einer ganzen Umdrehung der Scheibe
«-feder an das feste Widerlager i, so wird er durch Drehung um goo, das ist gleichzeitig
ein Abwälzen des Drehkolbens am Gegenlager, in die nette Arbeitsstellung gebracht.
Der Drehkolben darf sich also nur zur Überbrückuni,g des Widerlagers drehen und
muß während der weiteren Drehung der Scheibe seine Stellung beibehalten, was leicht
durch eine entsprechende Führung erreicht wird.
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.\111l. 4 und 5 zeigen die Drehkolbenmaschine als Pumpe. Die Anordnung
des Saug- und Druckstutzens geht aus der Abbildung hervor. Das Ventil ist nur zur
Selbstansaugung nötig.
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.\t)11. 6und 7 zeigen die .Anwendung als Verbrennungskraftma,schine.
Für eine Viertaktmaschine finit einem Drehkolben wären eigentlich zwei Umdrehungen
der Scheibe nötig. Sie wurde nach folgendem Schema arbeiten: In gezeichneter Stellung
(.\bh. i ) treten die gespannten Verbrennungsgase aus der 1'rennkanimer und schielen
den Drehkolben vor sich her, der auf seiner Rückseite Frischluft komprimiert und
in die leer werdende Brennkatnnier schiebt. Bei der zweiten Umdrehung der Scheibe
werden die entspannten Verbrennungsgase -itisgescliot)en und auf der Rückseite Frischluft
angesaugt. Es können jedoch alle vier Hübe auch gleichzeitig ausgeführt werden,
wenn man zwei Drehkolben diametral anordnet, wie aus Abb.6 und 7 hervorgeht. Dann
beginnt in der gezeichneten Stellung heim ersten Kolben die Expansion und auf der
Rückseite gleichzeitig der Auspuff der Vert)reiltiiiiigsgase des vorhergegangenen
Hubes. Beim zweiten Kollreii beginnt das Ansaugen von Frischluft und gleichzeitig
die Kompression der beim vorhergegangenen Hub angesaugten Frischluft in eine Brennkammer
wohin. die Einspritzung des Brennstoffes erfolgt und wo dieser auch entzündet wird
(oder nach dem Otto-Prinzip Ansaugung des 1>reinistc)ff-Luft-Gemisches unter Fortfall
der 1>rentistoffeinspritzung in die Brennkammer). Hierlwi kann ein Offnen des Ventils
für die arbeitenden Gase notwendig werden, noch bevor die go°-Drehung des Drehkolbens
beendet ist. Zu diesem Zweck ist im Drehkolben ein Verlängerungsstück .4 angebracht,
das bei Beginn der go°-Drehung des Drehkolbens, also wenn der betreffende Flügel
aus der Aussparung der Scheibe tritt, herausschnellt und durch das Gleiten am Umfang
des im Gehäuse 5 eingearbeiteten Arbeitsraumes ",-feder eingeschoben wird. Durch
die damit verbundene Verkleinerung des Raumes wird eine zusätzliche Kompression
und vor allem ein Auffangen der arbeitenden Gase erreicht.
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Bei der Ausführung als Dampfmaschine, die in Anlehnung an Abb.4 und
5 mit Verlängerungsstück nach Abb.6 und 7 erfolgen könnte, würde durch den längeren
Hubweg das erzielbare Dampfdiagramm wohl mehr dem von Clausius Rankine ähnlich sein.
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Soll die Drehkolbenniaschine mit höherer Drehzahl laufen, so lyestelit
die Gefahr, daß der Drehkolben zu stark an das Gegenlager schlägt. Dies kann jedoch
durch vorzeitige Freigabe zur Drehung und weil das 1Sedium zwischen 1)relll:olbenrückseite
und Gegenlager als Pufferung wirkt, vermieden werden so daß sich das :\hwälzen des
Drehkolbens am Gegenlager ähnlich wie bei zwei ineinandergreifenden Zahnrädern vollzieht.
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Mehrere Drehkolben sowie mehrere hintereinandergeschaltete Stufen
können für bestimmte Verwendungszwecke zweckmäßig sein.