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Brennkraftmaschine in Sternanordnung der Zylinder mit zentralem, gemeinsamem
Verbrennungsraum Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor und polumschaltbares
Drehstrom-Motor-Dynamo-Aggregat, das für stationäre Anlagen, für Land-, Schienen-,
Wasser- und Luftfahrzeuge zur Anwendung gelangt.
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In der Technik sind Umlaufsternmotoren bekannt, bei denen die drehende
Kurbelwelle zentral gelagert ist und bei denen die Zylinder kreisen, auch im entgegengesetzten
Drehsinn zur Kurbelwelle. Bekannt sind weiterhin Brenukraftmaschinen in Sternanordnung
der Zylinder mit einem zentralen, gemeinsamen Verbrennungsraum. Auch bekannt sind
derartige Maschinen, bei denen an den äußeren Enden der Zylinder Kurbelwellen angeordnet
sind, die mit Zahnrädern zur Kraftableitung versehen sind. Bei anderer Ausführung
derartiger Maschinen sind umlaufende Gehäuse vorhanden, die als Rotor eines polumschaltbaren
Drehstromgenerators dienen.
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Bei den bekannten Maschinen bestehen die Mängel darin, daß infolge
geringer Schwungmassen der Lauf der Maschine nicht genügend ruhig ist. Auch die
Kühlung derartiger Maschinen, ist mangelhaft. Der zur besten ,Ausnutzung der explosiven
Kräfte erforderliche vollkugelige Verbrennungsraum
ist bei bekannten
Maschinen nicht voll gewährleistet. Auch fehlt ein gleich durch die Konstruktion
geschaffenes günstiges Übersetzungsverhältnis. - -Alle diese Mängel sind bei der
Erfindung dadurch behoben, daß der Sternzylinderblock der innere, zentrale Teil
eines zylindrischen, drehbar gelagerten Motorgehäuses ist, das durch die sich auf
feststehenden- schwingungsgedämpften Zahnkränzen abwälzenden Zahnräder der Kurbelwellen
gedreht wird und durch die auf der Außenwandung angebrachten Magnetpolstücke ein
im feststehenden Stator kreisendes Magnetpolrad bildet.
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Weitere Vorteile der neuen Maschine sind dadurch gewährleistet, daß
der gemeinsame Verbrennungsraum in an sich bekannter Weise kugelförmig ausgebildet
ist.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, daß bei einer anderen Ausführung mehrere
gegeneinander versetzte Zylindersterne vorhanden sind.
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Kennzeichnend bei der neuen Maschine ist es,, daß-bei einem Zylinderstern
mit gerader Zahl von Zylindern die Einströmschlitze und die Ausströmschlitze in
jeweils gegenüberliegenden Zylindern angeordnet sind.
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Es ist weiterhin vorteilhaft; daß das umlaufende Motorgehäuse einen
Raum bildet, aus dem die Abgase durch einen . Exhaustor abgesaugt werden sollen.
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Bemerkenswert bei der neuen Maschine ist ferner-' hin, daß sie zum
Arbeitseinsatz gebracht werden kann, entweder als zentral umlaufendes Verbrennungsmotor-Aggregat
mit Arbeitsabfluß am Abtriebsflansch oder entsprechend der Polumschaltung als Drehstrom-Motor-Aggregat
mit Fremderregung und Arbeitsabfluß am Abtriebsflansch oder als zentral umlaufendes
Verbrennungsmotor- und Drehstrom-Dynämo A,&ggregat mit Arbeitsabfluß sowohl
am Abtriebsflansch als auch an den Kraftkabeln.
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Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, daß beim waagerechten
Einbau der Maschine durch die großen rotierenden'Schwur:gmassen Kreiselwirkungen
erzielt werden, die z. B. bei eihem Fahrzeug eine große Stabilität der Gleichgewichtslage
bedingen. ' Als weiteres Merkmal ist aufzuführen, daß bei Fahrzeugen mit entsprechender
elektrischer Ausrüstung elektrisch oderelektromechanisch gefahren werden kann, so
daß vom Antrieb entfernt liegende drehende Triebwerksteile durch Kabelanschluß elektromotorisch
angetrieben werden können und damit kostspielige und umständliche Triebwerksverbindungen
in Fortfall kommen.
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Erfindungsgemäß ist. bei der Maschine noch der Vorteil vorhanden,
daß das zentral - umlaufende Motorgehäuse einen luftdicht abgeschlossenen Kondensationsraum
mit Unterdruck bildet, aus dem die Abgase durch einen E:#ehausto.r abgesaugt werden.:
Fernerhin sind fortschrittlich die großen Flächen der zusammenarbeitenden Zylindersterne,
die eine gute Wärmeabführung gewährleisten. Die jeweils in gegenüberliegenden Zylindern
angeordneten Einström- und Ausströmschlitze bedingen einfache lange abkühlende Spül-
und Füllungswege und vermeiden eine Wirbelung. Weiterhin werden bei dem Umlauf auch
die an die zylindrische Außenwandung des Motorengehäuses geschleuderten Abgase gekühlt.
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Fortschrittlich und wirtschaftlich beim Erfindungsgegenstand ist es
weiterhin, daß bei dem zentral umlaufenden Verbrennungsmotor-Aggregat mittels der
Zahnräder und der schwingungsgedämpften feststehenden Zahnkränze die drehenden Arbeitsbewegungen
am Abtriebsflansch sofort mit zweckentsprechenden Übersetzungsverhältnissen und
Drehmomenten im System selbst erreichbar sind, so daß andere Übersetzungsgetriebe
fortfallen können. -Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine ist in
den Zeichnungen dargestellt und zeigt in Fig. i einen Schnitt durch den Aufriß der.
Erfindung mit zwei Sternzylinderblöcken, Kurbeln um 18o° versetzt, Kolben in Tiefst-
und Höchststellung dargestellt; im Schema, -Fig. 2 einen Schnitt durch den Seitenriß
boi der Brennkraftmaschine, Ausführung mit vier Zylindern im Zylinderstern, Lagenstellungen
der Zylinder 1, 2, 3, 4, Kolben in den Tiefststellungen dargestellt, .im Schema,
Fig. 3, wie Fig. 2, Stellungen der Zylinder i, 2, 3, 4 um i8o°, Kurbelstellung-entsprechend
45° um den Rollkreis gedreht, Kolben in Höhenstellungen dargestellt,. im Schema,'
Fig. 4 wie Fig. 2 mit theoretischem Leistungsdiagramm im Schema.
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Die Maschine nach dem Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen
aus dem zentral umlaufenden Verbrennungsmotor-Aggregat hM und dem elektrischen Aggregat,
das bei wahlweiser Umschaltung der Pole- nach Bedarf entweder als Drehstrom-Dynamo-AggregatDD
oder als Drehstrom-Motoren-Aggregat DM eingesetzt werden kann. Das Verbrennungsmotor-Aggregat
VM besteht aus zwei Sternzylinderblöcken mit je vier Zylindern in einem Zylinderstern.
In den Zylindern i arbeiten die Kolben 2, die mittels der Pleuel 3 an die vier Kurbelwellen
4 angelenkt sind. Auf den Enden der Kurbelwellen 4 sind Zahnräder 5 aufgebracht.
Beim Drehen der Kurbelwellen 4 im Betrieb rollen die Zahnräder 5 planetarisch auf
zwei Zahnkränzen 6 kraftschlüssig ab, die mittels Kopfschrauben 7 über geeignete
Dämpfungsplatten 8 schwingungsgedämpft an den stationären Rahmengestell-Hauptlagern
9 starr befestigt sind. Die Kurbelwellen 4 sind mittig durch geteilte Lager io abgefangen.
Die fest montierten Rahmengestellblöcke i i sind auf der Grundplatte 1z aufgeschraubt.
Beim kraftschlüssigen Abrollen der Zahnräder 5 werden die die Kurbelwellenlager
13 tragenden, abgedichteten, verschraubten Deckelschrauben 14 und 15 und das zylindrische
Motorgehäuse 16, in das die zwei Sternzylinderblöcke fest montiert sind, mit der
an- der Deckelscheibe 14 zentral angeordneten Hohlwelle 17 und der an- der zweiten
Deckel-
Scheibe 15 zentral angebrachten Abtriebswelle 18 mit ihrem
Abtriebsflansch i9 in den Rahmengestellhauptlägern 9 gedreht. Das gesamte Verbrennungsmotor-Aggregat
VM dreht sich damit um seine eigene Achse. Die Lagerung der Hohlwelle 17 und der
Abtriebswelle 18 mit Abtriebsflansch i9 in den Rahmengestell-Hauptlagern 9 erfolgt
durch Rollen-oder Kugellager 2o.
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Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist ein Betreiben des
Verbrennungsmotor-Aggregates 1M als Ottomotor dargestellt. Die Maschine nach der
Erfindung kann aber bei entsprechender konstruktiver Ausbildung auch mit jedem anderen
Motorensystem im Verpuffungs-oder Gleichdruckverfahren betrieben werden, wobei als
Betriebsstoff Luft, Gas, Dampf, Kohlenstaub oder andere explosionsfähige Energiestoffe
zur Anwendung gelangen können.
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Die Arbeitsweise beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist so,
daß in bekannter Weise aus einem Brennstoffbehälter mittels Brennstoffpumpe durch
den Vergaser das Luft-Gas-Gemisch mittels Turbogebläse in die Frischgasgemisch-Druckleitung
26, 21 mit entsprechendem Überdruck gedrückt wird und bei Freigeben der Einströmschlitze
22 durch die Kolben 2 in je zwei Zylinder i eines Zylindersternes einströmt. Die
Kolben 2 der gegenüberliegenden zwei Zylinder i dieses Zylindersternes haben während
dieser Zeit ihre Ausströmschlitze 23 kurz vorher freigegeben, so daß das einströmende
Frischgasgemisch mit Überdruck die verbrannten Abgase in der durch Pfeilwege dargestellten
Art nach Fig. 3 aus allen vier Zylindern herausdrückt. Infolge der langen, geraden
Spülwege wird dabei eine gründliche Ausspülung und Füllung aller vier Zylinder i
dieses Zylindersternes vorgenommen. Während dieser Zeit haben die Kolben 2 des zweiten
Zylindersternes, deren Kurbeln um i8o° versetzt sind, in ihren Zylindern i ihren
Kompressionshub beendet und das Frischgasgemisch verdichtet. Infolge der besonderen
Formgebung der Kolbenköpfe ist bei dieser Stellung ein vollkugelförmiger Verbrennungsraum
V geschaffen, der .eine vollkommene Ausnutzung der Explosionskräfte nach allen Richtungen
'hin gewährleistet. Kurz vor der tiefsten Kolbenstellung dieser vier Kolben 2 hat
der elektrische Zündfunke der Zündkerze 24, der in bekannter Art von einem Zündmagnet
erzeugt und durch das abgeschirmte Zündkabel K und K1 über die Schleifringe 25 geleitet
wird, das verdichtete Frischgasgemisch zur Explosion gebracht. Die Explosionsdrücke
werden über die Kurbelwellen 4 auf die Zahnräder 5 übertragen, die auf den schwingungsgedämpften
Zahnkränzen 6 kraftschlüssig abrollen. Der gleiche Vorgang wiederholt sich nach
i 8o° Kurbelwellendrehung in dem zweiten Zylinderstern, und das gesamte System wird
bei der periodischen Wiederholung dieser Vorgänge in den beiden Zylindersternen
in Umdrehungen versetzt. Die ausgeströmten Abgase werden in dem geschlossenen Motorgehäuse
16 infolge der Drehungen durch die Fliehkräfte FL an die zylindrische Außenwandung
16" geschleudert und bilden dadurch ein zentrales, natürliches Vakuum zugunsten
der Auspuffwirkung und der Zylinderkühlung. Die an der zylindrischen Außenwandung
16" umlaufenden Abgase werden durch die abgedichtete Hohlwelle 17, durch den.abgedichteten
Rohrflansch und die Absaugleitung 27 mittels Exhaustor in bekannter Art abgesaugt,
der im Motorgehäuse 16 ständig einen Unterdruck herstellt. An der entgegengesetzten
Abtriebsseite kann an den ,Abtriebsflansch r9 direkt angeschlossen werden, oder
es kann nach Bedarf noch ein Zahn-oder stufenloses Getriebe zwischengeschaltet werden.
Beim Anfahren und beim Betrieb der erfindungsgemäßen Maschine als Drehstrommotor-Aggregat
mit Fremderregung wird zweckmäßig in jedem Zylinderstern ein Dekompressionsventil
eingebaut.
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Die Stromerzeugung erfolgt mittels Magnetpolstücke 28, die in bekannter
Art und Schaltung auf dem zylindrischen Motorgehäuse 16 aufgebracht sind, so daß
ein innenlaufendes, kreisendes Magnetpolrad z6/28 gebildet ist. Dieses arbeitet
in bekannter Weise mit der entsprechenden elektrischen Armatur 29 des feststehenden
Stators 30 zusammen und erzeugt- beim Umlaufen elektrischen Strom. Der Stator
30 ist im Statorrahmengestell 31 untergebracht und auf der Grundplatte
12 fest aufgeschraubt. Die Kraftkabel werden dabei in bekannter Weise abgeführt.
Die Stromabnahme des umlaufenden Magnetpolrades z6/28 erfolgt über Kraftkabel durch
die Schleifringe 25. Die elektrische Schaltung wird nach Wahl und Zweck von elektrischen
Armaturen, Apparaten und Widerständen in bekannter Weise bewerkstelligt.
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Eine elektrische Energiespeicherung und elektrische Energierückführung
durch mechanische Einflüsse, z. B. beim Bergabfahren, Bremsen usw., erfolgt in bekannter
Art durch Akkumulatoren-Aggregate und wird durch Schalt- und Anlaß-Aggregate gesteuert.
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Das Anlassen der Maschine nach der Erfindung erfolgt durch Akkumulatoren-Aggregate
über eine Anlaßvorrichtung; deren Triebwerk mittels einer Kupplung mit dem Zahnkranz
32 im Eingriff steht. Der Zahnkranz 32 ist fest mit dem Motorgehäuse 16 verbunden.
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Die notwendige Ölung und Schmierung erfolgt in bekannter Weise durch
eine Ölpumpe mit Spaltfilter.
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Eine mechanische Bandbremse 33 ist am Motorgehäuse 16 bei Bedarf wirksam:
Eine Reparatur- und Montageöffnung wird durch. den Deckel 34 luftdicht verschlossen.