Itotationskolbenmaschine. Bei Rotationskolbenmaschinen mit zen trisch gelagertem Rotor, der in einer Ring bahn kreisende Kolben trägt, welche Ring bahn zeitweilig durch Schieber unterteilt wird behufs Bildung von Arbeitskammern, stehen der Erreichung eines hohen Wirkungsgrades wesentliche Schwierigkeiten entgegen, welche durch die Schieberanordnung bedingt sind.
Um solche Schieber zu vermeiden, sind bei vorliegen-der Rotationskolbenmaschine erfin dungsgemäss am Stator Rippen vorgesehen zur Bildung von mondsichelförmig verlaufen den, mit den Enden einander übergreifenden Arbeitskammern, sowie zur Führung von .am Rotor um ihro eigene Achse .drehbaren Kol ben, welche beim Kreisen .die erwähnten Ar beitskammern durchlaufen, wobei die Rotor- kolben .mit einem Teil ihrer Fläche in die Arbeitskammern hineinreichen, das Ganze derart,
dass die Rotorkolben auf ihrem Wege von den erwähnten Rippen um ihre eigene Achse ,gedrelit und hierdurch dem Querschnitt der Arbeitskammern entsprechend eingestellt werden.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der .an- ;efügten Zeichnung in beispielsweiser Aus, führungsform veranschaulicht, und zwar ist ein Aggregat dargestellt, welches zwei Ro- tationskolbenma@schinen, sowie eine mit den selben zusammenwirkende Entzündungsvor richtung umfasst. Die eine Rotationskolben maschine dient zum Verdichten von Luft, welcher hernach in :der Entzündungsvorrich- tung flüssiger Brennstoff zugeführt wird.
Die Entzündungsvorrichtung bewirkt die Entzündung des Brenngemisches; die Ver brennungsgase strömen, zwecks Arbeits leistung, in die zweite Rotationskolben- m.as:chine.
Auf .der Zeichnung zeigt: Fig. 1 das Aggregat im Aufriss, Fig. 2 eine Stirnansicht von links der Fig. 1, , Fig. 3 einen senkrechten Schnitt nach III-III der Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt durch die eine der beiden Rotationskolbenmaschinen, Fig. 5 eine Ansicht eines Teils des Sta- tors derselben,
Fig. 6 einen senkrechten Schnitt nach VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 den zugehörigen Rotor, Fis. 8 eine zu Fis. 7 reehtwinkli-, ver setzte Darstellung, Fis. 9 eine Einzelheit, und Fig. 10 einen wagreehten Schnitt durch die Entzündung;vorriclitunb, in grösserem Massstabes Fis. 11, 12 zeigen je einen Querschnitt nach XI-XI bezw. XII-,X,II der Fib. 10;
Fis. 13 stellt eine Einzelheit. dar; Fib. 1.1, 15 sind Querschnitte nach _XIV -XIV und XV-XV der Fib. l3; Fig. 16 zeigt in grösserem Massstab einen teilweisen Längsschnitt zu Fig. 13: Fig. 17, 18 zeigen weitere Einzelheiten in noch grösserem Massstab.
Die einzelne Rotationskolbenmasehine be sitzt auf der beiden Maschinen gemeinsamen Welle 1, welche im Gestell ? jeder Maschine belagert ist, einen aus zwei gleichen Hälften bestehenden Rotor 3 (Fig. 4, 7, 8).
Jede R.o- torhälfte ist auf der äussern Seite mit. zwei einander diametral gegenüberstehenden Kol ben 4 ausgerüstet, welche sich mit ihrer Fläche zum grössten Teil im Rotor befinden und mit achsialen Zapfen 5 in Lagerbücliseri liegen, so dass sie einer Eisendrehung fähig sind. (;
sind an den Stirnseiten der Kolben vorgesehene, zweckmässig selbsttätig nach spannende Di-ehtungsscheiben. An ihrem Um fang besitzen die Kolben 4 je drei Aus- :r-linitte 7.
In dem den Rotor 3 einschliessenden Ge häuse, 8 .des Maschinengestelles befinden sich zwei unbewegliche Schalen 9, von denen jede der einen Roto-rhälfte zugeordnet ist und mit. dieser zusammen Arbeitskammern begrenzt.
Die Schalen 9 stossen mit einer Fläche 10 an r-ine entsprechende Gegenfläche 11 des Rotors an, welcher mit einer abgestuften Erhöhung <B>121</B> , 13 in den tiefer als die Fläche 10 lieben- en Raum der betreffenden Schale hin.ein- ra-t und mit der Erhöhun-, 13 an die flache, l@i,eiaförmige Grundfläche 14 der Schale an steht.
In dem erwähnten Raum der Schale 9 sind zwei Rippen 15 vorhanden, durch w el- che zwei mondsichelförmige, mit den Enden einander iiberbreifende Arbeitskammern 16, 7 gebildet sind (Fio,. 5), Die beiden Rip- pen 15 haben ihre höchste Stelle an ihrem in die Fläche 10 auslaufenden Ende (Fib. 6), von wo aus die Rippen unter einem gewissen Zurücktreten ihres Grates 18 sieh spiral förmig einwärts nach der CTrundfläche 14 der Schale hinziehen,
in welche Fläche sie aus laufen (Fib. 5, 6). Die einzelne Rippe ist in bestimmter Weise um sich selbst gewunden, behufs ri:chti-,er Führung der Rotorkolben 4 in den Arbeitsha.minern 16, 1.7, so dass die kreisenden,
mit einem Teil ihrer Flüche in die einzcInen Arbeitskammern hineintreten den Kolben 4 infolge durch die Rippen 15 bewirkter Drehung uni die eigene Achse sich dem verschiedenen Querschnitt der Arbeits kammern auhassen. Nenn der im Sinne des Pfeils in Fib. 5 kreisende einzelne Kolben 4 in gewisse Nähe des innern Endes 15' .der einen Rippe 15 gekommen ist, mit welcher er durch einen Ausschnitt 7 im Eingriff ist,
fasst er mit einem zweiten Ausschnitt 7 über das sich diesem darbietende äussere Ende 15" der folgenden Rippe 15. Diese zweite Rippe steuert den Kolben 4 allein, sobald er die erste Rippe 15 v erlässt und bis er diese bei seiner Kreisbewegung neuerdings erreicht, worauf in bleicher MTeise die erstbenannte Rippe 15 die Eigendrehung des Kolbens 4 auf einer Teilstrecke seiner Drehbahn be wirkt.
Da. wo die beiden Arbeitgkammern 16, 17 einander übergreifen, fusst der Kolben .l. in beide Kammern und füllt deren Quer- schnitt aus. Die Dichtungsscheiben 6 der Kolben besitzen einen Ausschnitt 6' (Fig. 9) bedingt durch die Rippen 15.
Jede Arbeitskaininer 16, 1.7 hat einerends eine Eintrittsöffnun-, 18' und an:derends eine Austrittsöffnung 19. Zur Eintrittsöffnung 18' führt ein in bezug auf die Drehbahn der Kolben 4 tancential (veriehteter Stutzen 20 (Fig. \3', \?, 1).
NF, für die vier Arbeitskam- mern ein und derselben Rotati-onskolben- inaschine insgesamt vorhandenen vier Stut zen 20 sind an eine gemeinsame Speiseleitung angeschlossen. \i1 ist die an die Stutzen 20 der in Fis.
1 mit _ 1 bezeichneten Rota.tions- kolbenmasehine an,@@sclilossene Speiseleitung für die Frischluft, die einen Mahn 22 auf- weist;
ein T-förmiges Rohrstück 23 stellt die Verbindung der Speiseleitung 21 mit dem in Fi.g. 1 vorn befindlichen Stutzenpaar 20 her, während ein längeres Rohr 24 mit Hilfe eines T-förmigen Rohrstückes 25 den An- 4chluss des hintern Stutzenpaares 20 an die Speiseleitung 21 vermittelt. Die Stutzen 20 der in Fig. 1 mit B bezeichneten Rotations- kolbenmaschine sind mit der Speiseleitung 26 (Fig. 2) für Spülluft verbunden,
die einen Hahn 27 hat und eine doppelte Abzweigung 28. Von der einen Abzweigung aus vermit telt ein T-förmiges Rohrstück 29 (Fig. 2, 1) Verbindung mit dem in Fig. 1 vorn befind- liehen Stutzenpaar 20, während von der an dern Abzweigung aus ein längeres Rohr 30 mittelst eines anschliessenden T-förmigen Rohrstückes 31 zu dem hintern Stiztzenpaar 20 führt.
Beim gegebenen Beispiel dient die Lei tung 21 zur Zuführung von atnnosphärischer Luft in die vier Arbeitskammern der Rota tionskolbenmaschine A. Die kreisenden Kol ben 4 saugen bei geöffnetem Hahn 22 die Luft durch die Öffnung 18' in die einzelne, Kammer, in welcher die angesaugte Luft als dann vom nächstfolgenden Kolben verdichtet and sodann durch die Öffnung 19 aus der Kammer ausgetrieben wird.
Die aus den vier Arbeitskammern der Maschine A ausge triebene verdichtete Luft nimmt ihren Weg durch ,an die Öffnungen 19 eageschlossene Röhren 32 (Fig. 3) in eine diesen Röhren gemeinsame Rohrleitung 33, welche mit einem Stutzen 34 (Fig. 3, 10) .des Gehäuses 35 'der Entzündungsvorrichtung verbunden ist.
An einen Stutzen 36 (F'ig. 2, 10) des Gehäuses 35 ist die Speiseleitung 26 ange schlossen, welche mit den Eintrittsöffnungen 18' der vier Arbeitskammern 16, 17 der Ro- tationskolbenmaschine B Verbindung hat.
Das. Gehäuse 35 der Entzündungsvorrioh- tung hat zylindrischen Querschnitt und ist mit einer Büchse 37 ausgekleidet, in welcher ein hin- und herbeweglieher Kolben 38 ge führt ist. In Gehäuse 35 befindet sich fer ner ein hin- und tierbeweglicher Differential- kolben 39, 40 (Fig. 10, 13, 16) mit einem hohlzylindrischen Fortsatz 41, welcher ringsum eine Löcherreihe 41' hat und im Ge häuse 35 zwischen -der Büchse 37 und denn Kolben 38 Platz findet.
In Fig. 10 befindet sich der Kolben 38 in der Endlage rechts und liegt hierbei .mit .der entsprechenden Stirnfläche an die ihm von Kolben 39, 40, der sich in der Endlage links befindet, dar gebotene Stirnfläche an. In dieser Lage sitzt der Kolben 39, 40 mittelst einer Kegelfläche 42 auf einer entsprechenden Gegenfläche des Gehäuses 35 auf.
Eine Kammer 43 .des Ge häuses 35 nimmt den Kolben 39 auf, wel cher kleineren Durchmesser als diese Kam mer besitzt. 44 ist ein Kegelventil (Fig. 10, 17), welches seinen Sitz an dem dem Diffe- rentialkolben 39, 40 zugekehrten Stirnende des Kolbens 38 hat.
Die beidseitig am Ven til 44 vorhandene Spindel 45 (Fig. 17) wird einerseits vom Differentialkolben 39, 40 und anderseits vom Kolben 38 aufgenommen (Fig. 10). Der im Differentialkolben 39, 40 befindliche Teil der Spindel 45 endigt in einen Kolben 46; der im Kolben 38 liegende Teil .der Spindel 45 besitzt Führungsflügel 97 und an einer angeschraubten Verlänge rung 48 Anschlagflügel 49.
Die die Flügel 49 aufnehmende Kammer 50 des Kolbens 38 ist etwas länger als die Flügel 49, sa @dass der Spindel 45 in achsialer Richtung ent sprechend Spielraum zur Verfügung steht. 51 ist eine zentrale, in den Sitz,des Ventils 44 endigende Bohrung des Kolbens,38, wel che Bohrung durch radial angeordnete Ka näle 52 von Z-förmigem Verlauf mit einem den Kolben 38 umgebenden Ringraum.
53 kommuniziert. Der Kolben 39 besitzt einen mehrfach winklig geführten Kanal 54 (Fig. 16), der ' von einem lose eingesetzten Ventil 55 beim Betrieb des Aggregates wechsel weise abgesperrt und freigegeben wird. Der Kanal 54 hat über ein Einsatzstück 56 Ver bindung mit dem die Ventilspinidel 45 samt Kolben 46 aufnehmenden Innenraum 57 des Differentialkolbens 39, 40.
Der Kolben 40, 46 befindet sich in der Kammer 58 (Fig. 10) des Gehäuses<B>3</B>5, an welche Kammer seitlich eine Wasserzulei tung 59 angeschlossen ist, die einen Hahn 60 (Fig. 1, 2) aufweist. Von der Kammer 58 führt eine Leitung 61 in einen Stutzen 62, welcher die Kammer 43 des Gehäuses 35 mit einer Kammer 63 verbindet, in der eine An zahl Ausströmdüsen 64 (Fig. 18) vorgesehen sind. Die Kammer 63 kommuniziert mit dem innern Ringraum 65 eines Gehäuses 66, wel cher in einen äussern Ringraum 6 7 übergeht.
Letzterer ist durch eine Rohrleitung 68 (Fig. 1), in die ein Hahn 69 eingesetzt ist, mit einem Stutzen 70 des Gehäuses 35 ver bunden. Durch Offnen eines im Gehäuse 35 vorgesehenen Ventils 71 erhält die, Leitung (18 über den Stutzen 70 Verbindung mit dem Innenraum des Gehäuses 35. Das Ventil 71 wird von der Welle 1 aus mittelst einer Lockenscheibe 72 (Fig. 1) periodisch geöff net. Die zwei Nocken besitzende Scheibe 7 2 verschiebt bei ihrer Drehung eine feder belastete Spindel 73 (Fig. 1), die einen zwei armigen Steuerhebel 74 bewegt, welcher auf das Ventil 71 einwirkt.
Im Gehäuse 66 befindet sich in einem zentralen Raum ein Kolben 75, welcher von einer in ihrem Drucke regelbaren Feder 76 belastet ist. In einem Lagerauge 77 des :Ge häuses 66 ist ein an die Stange des Kolbens 75 ,anstehender zweiarmiger Steuerhebel 78 (Fig. 1) gelagert, welcher durch einen Len ker 79 mit dem Hahn 60 der Wasserzulei tung 59 verbunden ist.
An das Gehäuse 35 ist eine Brennstoff zuleitung 80 angeschlossen, welche durch einen Kanal 81 (Fig. 10) mit de.:m Innen raum 57 des Differentialkolbens 39, 40 ver bunden ist.
Beim Betrieb des Aggregates fördert die Rotationskolbenmaschine A .die von ihr durch die Leitung 21 a.ngesa.ugte .atmosphärische Luft nach Verdichtung durch die Leitung 33 und den Stützen 34 in den Ringraum 53 des Gehäuses 35.
Die hierbei in den Raum vor dem Differentialkolben 39, 40 gelangende Druckluft, welche im Kolben 38 Druck- t'Lächen findet, bewirkt eine Verschiebung dieses Kolbens 3(s nach links in der Pfeil richtung nach Fib. 10; der Differentialkol ben 39, 40 wird unter dem Einfluss des Druckes von in der Kammer 43 von der vorhergehenden Entzündung einer Brenn- gemischladung noch vorhandenen Verbren nungsgasen vorerst: noch auf seinem Sitz verharren.
Das Ventil 44 bleibt bei der er wähnten Linksverschiebung des Kolbens 38 vorerst zurück, so da.ss es die Verrtilöffnum; a.m Kolben 38 freigibt und demzufolge Druckluft in den Raum zwischen den einan der zugekehrten Stirnflächen de.r Kolben 38 und 39 gelangt. Nach einer gewissen Links verschiebung des Kolbens 38 trifft ein zur Begrenzung seiner Kammer 50 dienender '.Geil des Kolbens 38 .auf das entsprechende Stirnende der an der Verrti1spindel 45 vorge
sehenen Anschlagflügel 49 auf, worauf das Ventil 44 bei freibelegter Ventilöffnung die weitere Verschiebbewegung des Kolbens 38 nach links mitmacht. Dadurch wird nun auch der Kolben 46 der Spindel 45 in ent sprechendem Masse nach links verschoben. Der Kolben .16 sperrt dann nach einer gewis sen Verschiebbewegung den in den Innen raum 57 des Differentialkolbens 39, 40 mün denden Kanal 81 ab und presst den durch diesen Kanal in den Raum 5 7 eingeströmten flüssigen Brennstoff (01) in Richtung gegen den Kolben 38.
Hierbei hebt der Brennstoff das bislang von der in das Gehäuse 35 ein geführten Druckluft in Schliesslage gehaltene Ventil 55 von seinem Sitz ab: und tritt durch den Kanal 54 in den mit Druckluft gefüllten Raum zwischen den Kolben 38 und 39, wo sich nun Brennstoff und Druckluft mischen, Vom einen Nocken der Scheibe 72 der Welle 1 aus wird hernach das Ventil 71 .des Ge häuses 35 geöffnet, worauf durch den Stut zen 70 von der vorhergehendrn Brenn g emischladung herrührende Verbrennungs gase in das Gehäuse 35 einströmen und dabei ".uf :das hintere Ende des Kolbens 38 einwir ken.
Dies hat zur Folge, dass der Kolben 38 plötzlich und mit grosser Geschwindigkeit zur bisherigen Richtung entgegengesetzt <B>(gemäss</B> Fi-, 10 nach rechts) bewegt. wird.
Durch die Schlagwirkung des Kolbens e38 wird das zwischen denselben und dem Kolben 39 be- findliehe, hochgespannte Brenngemisch zur Entzündung gebracht, und das Bestreben des auseinandertreibens der beiden Kolben 38 und 39, 40 tritt auf.
Der Differentialkol ben 39, 40 wird hierbei von seinem Kegel sitz abgehoben und Glas entzündete Brenn- gemisch strömt durch die Löcherreihe 41' des hohlzylindrischen Fortsatzes 41 des Kolbens 39 in die Kammer 43, worauf der Kolben 39 mit Eintritt von Überdruck in der Kammar 43 wieder auf seinen Kegelsitz gedrückt wird;
die in .den Ringraum 53 ,gepresste Frischluft beeinflusst den Kolben 46 zu nächst im Sinne einer Verschiebung nach rechts (Fig. 10), wobei .derselbe den Brenn stoffzufuhrkanal 81 wieder freigibt, während das Ventil 55 neuerdings .auf seinen Sitz zu rückgedrückt wird.
Aus der Kammer 43 gelangen die hoch gespannten Verbrennungsgase zunächst durch den Stutzen 62 in die Düsen 64 der Kam mer 63. Beim Abheben des Kolbens 39 von seinem Kegelsitz infolge Entzündung des zwischen den Kolben 38 und 39 entstandenen Brenngemisches ist natürlich auch ,der mit dem Kolben 39 ein Stück bildende Kolben 40 im gleichen Masse in Richtung nach der dein freien Kolbenende zugekehrten Stirnfläche der Kammer 58 verschoben worden, wobei .durch diese Kolben 40,
46 .durch .die Leitung 59 in .die Kammer 50 eingeströmtes Wasser über die Leitung 61 in den Stutzen 62 ge- drizekt und somit in .das entzündete Brenn- gemisch gespritzt wird, so .dass ein entspre chendes Gemisch aus Verbrennungsgasen und hoch erhitztem Wasserdampf entsteht.
Dieses Gemisch nimmt seinen Weg :durch die hier bei .sich erwärmenden Düsen 64 der Kammer 63, welche Düsen die Verdampfung des Was sers unterstützen, tritt in den innern Ring raum 65 des Gehäuses 66, wo ,dem Gemisch durch ringsum laufende Rippen ebenfalls eine verhältnismässig grosse Beaufschlagungs- fläche gegeben ist, gelangt dann in den äussern Ringraum 67 und von hier aus :dem Gehäuse 66 über die Rohrleitung 68 zum Stutzen 70 des Gehäuses 35.
Nach erneutem Öffnen des Ventils 71 trifft genanntes Gemisch auf das hintere Ende des Kolbens 38, der inzwischen wieder in Richtung nach diesem Ventil ver schoben worden ist infolge des Druckes von durch die Rotationsko-lbenmaschine A. in den Ringraum 53 des Gehäuses 35 nachgelieferter verdichteter Frischluft.
Das auf das hintere Ende des Kolbens 38 auftreffende, sich aus dehnende Gemisch veranlasst das Vorschnel len dieses Kolbens behufs Entzündung der mittlerweile in früher erläuterter Weise zwi schen dem Kolben 38 und dem Differential kolben 39, 40 entstandenen neuen Brenn- gemischladung, so dass sich das beschriebene Spiel wiederholt;
auf die einzelne Umdre hung der Welle 1 entfallen zwei Laclungs- Entzündungen. Das auf das hintere Ende des Kolbens 38 auftreffende Gemisch wird :durch den der Entzündung des Brenngemisches fol genden Rückstoss des Kolbens 38 fast<I>gänz-</I> lich aus dem Gehäuse 35 ausgetrieben, nimmt seinen Weg über den Stutzen 36 in die Speiseleitung 26, um .dann in der Rotations maschine B :als Treibmittel zu wirken, also deren auf die Welle 1 .arbeitender Rotor anzutreiben. Das nach Arbeitsleistung aus den Austrittsöffnungen der Arbeitskammern der Rotationsmaschine B austretende, ver brauchte Treibmittel gelangt in eine Ablei tung 82.
Der im Gehäuse 66 in einer Luftkammer eingeschlossene Kolben 75, welcher durch die Teile 78 und 79 mit dem Hahn 60 der Was serleitung 59 verbunden ist, dient zur Rege lung der Menge :des Einspritzwassers. Dieser Kolben stellt sich unter dem Einfluss der im Gehäuse 66 vom durchziehenden Gemisch er zeugte Wärme in entsprechende Lage ein, so dass der Hahn 60 mehr oder weniger ge öffnet wird. Dadurch wird dem Bedarf ent sprechend mehr oder weniger Wasser zur Einspritzung durchgelassen, um, ein Treib mittel von wenigstens annähernd! gleichem Wärmegrad für die Rotationskalbenmaschine B zu haben.
Dieser Wärmegrad und mithin die Zusammensetzung des Treibmittels kann verändert werden durch Verstellen einer die Spannung der Kolbenfeder<B>76</B> regelnden Schraubenmutter.
Zwecks Inbetriebsetzung des Aggregates' wird zur Erreichung der erforderlichen Druckverhältnisse vorerst der in die Rohr leitung 68 eingebaute Hahn 69 geschlossen und , erst nach einer gewissen, durch Drehen der Welle 1 bewirkter Arbeitsleistung der Rotationskolbenmaschine A geöffnet; beim Offnen des Hahnes 69 sperrt man die zur Rotationskolbenmaschine A führende Luft leitung 21 vorübergehend ab. durch Schlie ssen des in derselben angebrachten Hahnes 22.
83 sind Teile einer Leitung, welche zur Kühlung des Rotors der beiden Rotations- kolbenmaschinen, sowie anderer starker Er wärmung ausgesetzten Teile dienendes Was ser führt, das eventuell als Einspritzwasser Verwendung finden kann.