DE314185C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 5. SEPTEMBER 1919

KLASSE 46a^GRUPPE

Die Erfindung bezieht sich auf Kraftmaschinen, insbesondere A'erbrennungskraftmaschinen mit zwei exzentrisch zueinander angeordneten, um parallele Achsen in gleichem Drehsinn und mit gleichförmigen Geschwindigkeiten umlaufende ,Trommeln, deren eine als Zylinder und deren andere als Kolben ausgebildet ist. Bei einer älteren derartigen Maschine waren die Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Trommeln ungleich gewählt, so daß sich für die aneinander entlang gleitenden Dichtungsflächen zyklische Kurven ergaben, also technisch schwer herzu-,, stellende Formen. Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß die einander berührenden

»Kreise selbst als Leitlinien für die Formgebung der Dichtungsflächen benutzt werden. Die Erfindung ist auf. der Zeichnung in 18 Figuren dargestellt.

ao ■ Fig. ι ist ein schematischer Querschnitt durch eine rotierende Wärmekraftmaschine. Fig. 2 ist ein Schnitt nach X-X der Fig. 1, gesehen in der Richtung des Pfeiles a.

Fig. 3 ist ein der Fig. 1 entsprechender Schnitt, jedoch nach einer Drehung der Trommeln um je 90⁰.

Fig. 4 ist ein der P*ig. 1 entsprechender Schnitt nach einer Drehung der Trommeln um i8o°.

. 30 Fig. 5 ist ein der Fig. 1 entsprechender Schnitt nach einer Drehung der Trommeln um 270⁰.

Fig. 6 ist ein Schnitt nach Y-Y' der 'Fig. 5.

Fig 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die, Zungen unter rechtem Winkel zueinander angeordnet sind, anstatt entgegengesetzt zueinander.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit vier Zungen und vier Kammern.

Fig. 9 zeigt schematisch eine Ausführungsform mit drei rotierenden Teilen, einem inneren, einem äußeren und einem dazwischen liegenden*Teil, der Zungen trägt, die in Kammern der beiden andern Teile eingreifen.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform mit 4-5 zwei äußeren und zwei inneren Trommeln, die' zwei Sätze' bilden, und zwar bildet die erste innere Trommel und die äußere Trommel den einen Satz, der das brennbare Gemisch ansaugt, verdichtet und zu dem zweiten Satz hinüberschiebt, durch den es verbrannt¹ und ausgestoßen wird.

Fig. 11 ist ein Schnitt nach Z-Z der Fig. 10, gesehen in der Richtung des Pfeiles b.

Fig. 12 ist ein Schnitt nach F-F der Fig. 10.

Fig. 13 ist ein der Fig. 10 entsprechender Schnitt nach einer Trommeldrehung von 90°.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Umfangsteil der äußeren Trommel stillstehend ausgebildet ist.

Fig. 15 ist ein Schnitt nach G-G der Fig. 1.4.

Fig. 16 ist ein Längsschnitt nach H-H der Fig. 17, der die Art des Aufbaues der Trommeln¹ und die Einrichtung zeigt, durch die das brennbare Gemisch zugeführt wird. Die Maschine entspricht im übrigen im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 1 bis 6.

Fig. \J ist eine Ansicht der Fig. 16 in■ der Richtung des Pfeiles c und

Fig. 18 eine Ansicht der Fig. 16 von der andern Seite. ^s .

Die Fig. ι bis 6 zeig'en eine Ausbildung der Maschine für im Viertakt^ arbeitende Verbrennungskraftmäschinen. An der äußeren Trommel ι sitzen einander gegenüber zwei Zungen 2 und 3, während die innere Trommel 4 zwei entsprechend angeordnete Kammern 5 und 6 aufweist. In der Rückwand der äußeren Trommel 1, und zur rechten Seiteder Zunge 3 befindet sich die Einlaßöffnung 7, die mit dem nicht gezeichneten Vergaser in

1,5 Verbindung steht. An der andern Seite der Zunge 3 befindet sich die Auslaßöffnung 8, die strichpunktiert dargestellt ist, da sie vor der Schnittebene in der Vorderwand¹ der äußeren Trommel liegt. Die Kammer 5 ist etwas größer als die Kammer 6. In der Kammer 5 ist die Zündkerze 9 angeordnet. Die äußere Trommel 1 kann um den festen Mittelpunkt 10 und die innere Trommel um den festen.Mittelpunkt 11 rotieren. Die seitlichen Begren- j zungskurven der'Zungen sind mit'einem Radius geschlagen = dem Abstand der beiden Mittelpunkte 10 und 11 + der halben Metallstärke der Randlippen der Kammern. Ebenso sind die beiden Endkurven der Kammer 6 und die kleineren Endkurven der Kammer 5 mit einem Radius geschlagen = dem Abstand der Mittelpunkte 10 und 11 + der halben Wandstärke der Zungenspitzen. Der Radius der größeren Kurven an den Enden der Kammer 5 ist größer als der der kleineren Kurven, doch kann ihre tatsächliche Form in gewissem Maße entsprechend der gewünschten Kompression geändert werden. Die Ein- und Auslaßöffnungen werden durch die über sie erfolgende Bewegung der'Kammerkanten geöffnet und geschlossen.

Durch Aussparungen 14 der inneren Trommel 14 gehen Wellen 13 hindurch, die bewirken, daß beide Trommeln gleichmäßig mit derselben Geschwindigkeit sich drehen und daß kein zu großer Druck zwischen den Zungen, und den Kammern auftritt, d. h. daß diese sich nicht zu dicht gegeneinander legen.

Eine oder die andere der Kanten jeder Kammer streift stets an der entsprechenden Kurve der entsprechenden Zunge entlang, und in gleicher Weise streift eine oder die andere der Kanten der Zunge 3 stets an der entsprechenden Kurve der entsprechenden Kammer 6'entlang. Ebenso streift stets eine oder die andere Kante der Zunge 2 an den kleineren Kurven der Kammer 5 entlang, läßt jedoch bei einigen Stellungen einen Durchgang zwischen sich und der Wand der Kammer, wie es in den Fig. 3 und 5 gezeigt ■ist. Die Kurve der iffn.eren Fläche jeder Zunge ist aus dem Mittelpunkt der größeren Trommel geschlagen, und die innere Kurve, jeder Kammer aus dem Mittelpunkt der kleineren Trommel. Beide Trommeln drehen sich mit derselben Geschwindigkeit und in demselben Sinne wie durch die gekrümmten Pfeile angezeigt ist.

Die Wirkungsweise der Maschine ist fol-. gen.de: , .

Bei der Stellung nach Fig. 1 ist die Gemischeinlaßöffnung 7 mit einem Raum 15 in' Verbindung, der sich mit der Drehung der Trommel vergrößert. In Fig. 3 schließt dieser Raum 15 den größten Teil der Kammer 6 und einen Teil des Spaltes zwischen den Trommeln in sich ein und ist noch in Verbindung' mit der Einlaßöffnung", ,so daß das Gemisch angesaugt wird. In Fig. 4 ist dieser Raum 15 noch mehr vergrößert und noch in Verbindung mit der Einläßöffnung. In Fig. 5 | ist er noch größer; es hat dagegen die Einlaßöffnung 7 sich₍zu schließen begonnen.

In Fig. ι ist der Raum 15.zum Raum 16 angewachsen, die. Verbindung zwischen ihm ' und der Einlaßöffnung ist abgeschnitten. Bei der Aveiteren Drehung der Trommeln wird der vom Gemisch angefüllte Raum 16 verkleinert, wodurch das Gemisch komprimiert wird. In Fig'. 3 ist. der Raum 16 noch kleiner geworden, so daß er nur wenig mehr enthält, als die Zündkammer 5. In Fig. 4 besteht der Raum 16 nur noch aus der Zündkammer 5, in welcher das Gemisch sich in höchster Kornpression befindet. Bei dieser Stellung erfolgt die Zündung durch die Zündkerze.

In Fig. 5 beginnt die Kammer 16, die nun Kammer 17 geworden ist, sich zu vergrößern. Zu dieser Zeit geben die entzündeten Gase ioo Arbeit ab und treiben die Trommeln, da sie den Raum 17 zu vergrößern-suchen, was sie nur durch die Drehung der Trommeln tun Λ können (oder durch den Umlauf der Trom- ™ melachsen umeinander, vorausgesetzt, daß die Trommeln an der Drehung um ihre Achsen verhindert sind).

In Fig. i, hat sich die Kammer 17 weiter vergrößert, ist jedoch noch nicht mit dem Auslaß in Verbindung getreten. In Fig. 3 hat die Kammer 17 ihre größte Ausdehnung erreicht und ist mit dem Auslaß 8 in Verbindung getreten. In Fig. 4 ist-die Kam- , mer 17 Kammer 18 geworden und im Begriff, sich wieder zu'verkleinern und die verbrannten Gase in den Auslaß 8 herauszudrücken. In Fig. 5 ist die Kammer 18 noch kleiner geworden, und in Fig. 1 besteht sie wieder nur noch aus der Auslaßöffnung. In

- Fig"· 3 ist sie vollkommen verschwunden, so daß alle Auspuffgase herausgedrückt sind. Die Arbeitsperioden sind von der Fig. 1

aus beginnend beschrieben worden mit' der Bildung der Kammer 15 und dem Einlaß bei der Öffnung 7. In Wirklichkeit beginnt der Gemischeinlaß in Fig. 5, wo der Raum 19 sich 5 gerade zu bilden anfängt und schon mit dem Einlaß' verbunden ist. ' ₍ 1

Man erkennt, daß bei jeder Drehung der Maschine eine Ladung angesaugt, eine zweite komprimiert, eine dritte entzündet und expandiert wird, während eine vierte auspufft. Aus Fig. ι erkennt man ferner, daß ein Teil der verbrannten Gase in der Zündkammer 5 zurückgehalten wird und das neue Gemisch in der Kammer r6 (s. Fig. 3) 'verun-" reinigen, oder möglicherweise sogar vorzeitig entzünden würde. Dieses wird verhindert durch eine Öffnung 20 (Fig. 1, 2 und 6) in der Rückwand der äußeren Trommel und einer Öffnung 20^a in der Kammer 5, die auf kurze Zeit die Kammer 5, nach außen öffnet:

k Die Öffnung 20 ist auch so angeordnet, daß die Welle der inneren Trommel durch die AVandung der äußeren Trommel herausgeführt werden kann. Sie muß zweimal so groß sein, als der Abstand der beiden Achsen + der Dicke der Welle der inneren Trommel beträgt.

Die Teile der Zungen sind so gestaltet, daß sie die Kammern entlang schleifen und umgekehrt; sie können jedoch auch so angeordnet sein, daß keine tatsächliche Berührung stattfindet. Wenn die Wellen 13 und die Aussparungen 14 so angeordnet sind, daß sie die Trommeln miteinander' gleichmäßig drehen, können die Kanten der Zungen und der Kammern so dicht an ihren entsprechenden Gegenkurven vorbeischleifen, daß sie eine genügende Dichtung ohne merkliche Reibung bewirken.

Zwischen den Tiomrrieln ist keine tatsächliche oder relative gegenseitige Bewegung »vorhanden, sondern nur eine Umlauf bewegung jedes Punktes der inneren Trommel um eine. Achse, die parallel zu den Trommelachsen durch einen entsprechenden Punkt der andern Trommel verläuft. Infolgedessen ist die Abnutzung zwischen den Trommeln sehr gleichmäßig. Auch ist überhaupt keine wechselseitige Bewegung vorhanden, und, wenn die Achsen stillstehen und die Trommeln sich drehen, keine tatsächliche Umlaufbewegung eines Teiles um den andern^ sondern die ganze Bewegung ist eine. Drehung um zwei feststehende Achsen, so daß alle Teile vollkommen ausgeglichen sind.

Bei dieser Maschine wird¹ nur Luft in die Trommeln eingesaugt,■ während, der Brennstoff gesondert in die verdichtete Luft eingespritzt wird, wi,e bei den bekannten Gleichdruckmotoren.

Es ist zwar sehr zweckmäßig, daß beide Trommeln mit derselben Geschwindigkeit sich drehen, jedoch kann dieselbe Wirkungsweise dadurch erreicht werden, daß man beide Trommeln an der Drehung verhindert und ihre Achsen umeinander umlaufen läßt in derselben Art, wie die Achse eines Kurbelzapfens um die Achse einer Kurbelwelle beim Drehen der letzteren umläuft. Der Antrieb würde dann von den Achsen her erfolgen. Die Anordnung von feststehenden Achsen und¹ umlaufenden Trommeln ist jedoch zweckmäßiger, da die lebendige Kraft der Trommeln zur Erzielung eines gleichmäßigen Ganges benutzt werden kann und da man sehr vollkommenes Ausbalanzieren der bewegten Teile erzielen kann. Es ist nicht \vesentlich, daß der Umfang der inneren Trommel den inneren Umfang der äußeren Trommel vollständig oder nahezu berührt, da,selbst bei Vorhandensein eines dauernden Spaltes Räume entstehen würden, die dauernd sich vergrößern und verringern.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Zungen und Kammern um 90⁰ gegeneinander versetzt sind; die Arbeitsweise, ist dieselbe wie bei der ersteren Maschine, mit der Ausnahme, daß die Λ-^erbrennungs- und Auspuffräume größer sind als die Saug"- und Kompressionsräurne.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 sind vier Zungen und vier Kammern mit zwei Zündkerzen und Zündkammern vorgesehen. Diese Ausführungsform stellt eine Verdopplung der Maschine der Fig. 7 dar, so daß z. B. bei jedem Umlauf zwei Explosionen stattfinden.

Die Zündkerze¹9 kann mit einem Magnetapparat oder einem Induktor verbunden werden, oder es kann auch eine innere Unterbrechungsvorrichtung angeordnet werden. Es können jedoch auch andere Zündeinrichtungen benutzt werden, wie erhitzte Räume mit Körpern, die eine Temperatur .aufnehmen können, die zur Entzündung der Ladung genügt.

Fig. 9 zeigt drei Glieder, die sämtlich um

verschiedene Mittelpunkte sich drehen,-und zwar ein äußeres Glied 42", ein inneres Glied 43 und ein Zwischenglied 44, das die Zungen 45 und 47 trägt. Das Zwischenglied

kann in der Hauptsache aus einer oder beiden Seitenwandungen bestehen. Es trägt die Zungen, die in die entsprechenden Kammern der äußeren und inneren Glieder eingreifen.

j Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist dieselbe, wie in Fig. 1 bis 6, jedoch zeigt diese Ausführungsform noch eine \'^Torrichtung,. die die Öffnungen 20 und 2O^ß der

j Fig. ι bis 6 ersetzt. Man erkennt, daß in : Fig.'9 die eine Kante 46 jjsdet Zunge 47 etwas kürzer ist.. Hierdurch wird jede Zündkammer

nach der Auspuffkammer offen gelassen, so daß die Auspuffgase in der Zündkarnmer nicht zurückgehalten werden. Das Aushilfsmittel, eine der Kanten der Zunge wie in Fig. 9 5 oder eine der Kanten der Zündkammern kürzer auszubilden, bildet einen Ersatz für die Öffnungen 20 und 20^ffi, um das Zurückbehalten der Auspuffgase in der Zündkammer zu verhindern.

Fig. 10 bis 13 zeigen eine Ausführungsform mit zwei Trommelsätzen aus je zwei Trom-mein. Der erste Satz arbeitet als Pumpe. Er saugt das Gemisch durch die Öffnungen 25 und 26 an und verdichtet es. Beim Erreichen des höchsten Verdichtungsgrades öffnet sich eine¹ Übertrittsöffnung 27, durch die das Gemisch aus dem ersten Trommelsatz zu dem zweiten übertritt, der als Expansionsmaschine wirkt. Die Trommeln der Expans.ionsmaschine mit ihren Zungen und/Kammern: sind in Fig, 10 und 13 mit punktierten Linien dargestellt, und man erkennt, daß sie 'gegenüber denen der Ansaugmaschine etwas . versetzt sind, aber mit diesen sich drehen. Wenn daher eine Kammer der Pumpe nahe dem Punkt ist, an dem/ ihr Volumen· = ο wird und eine Ladung zur Expansionsmaschine überführt, beginnt in dieser letzteren Ma-; schine ein entsprechender Raum "sich gerade

zu gestalten, , Die ' Zündkerzen 28 liegen zweckmäßig in der Rückwand der Expansionsmaschine gegenüber der yberströmöffhung 27, so daß das Gemisch der Wirkung.des Funkens bei der höchsten Kompression.oder gegebenenfalls kurz'vorher ausgesetzt werden kann. Die Auspufföffnungen 29 sind in Fig. 10 bis 13 punktiert gezeichnet. Der Auspuffhub deckt sich iiiit "dem Auspuff hub der früheren Ausführungsformen. Man erkennt, daß die Aus-Strömöffnungen ebenso wie die andern durch die Kanten der Kammern, gesteuert werden.

30 ist eine Kammer, die mit dem Vergaser • in Verbindung steht oder selbst als A^ergaser ausgebildet sein kann.

Die ganze Wirkungsweise der verschiedenen Ausführungsformen kann leicht durch ausgeschnittene Papierschablonen der inneren Trommeln verfolgt werden. Bei der Doppelmaschine nach Fig. 10 bis 13 wird dabei die Schablone für die Innentrommeln zweckmäßig aus durchsichtigem Papier hergestellt. Man braucht dabei weder die Schablone, noch die äußere Trommel zu drehen, sondern einfach die Achse der Schablone um die Achse der äußeren Trommel umlaufen zu lassen, wobei man darauf achten muß, daß weder die äußere Trommel noch die Schablone um ihre eigenen Achsen sich drehen.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 14 und. 15 drehen sich die innere Trommel, die Zungen und eine Seitenwand der äußeren Trommel, während der Umfang der äußeren Trommel stillsteht. . Es stellt sich demnach diese Ausführungsform als eine Umkehrung der Maschine der Fig. 1 bis 6 dar.

In Fig. 16 bis 18 ist 32 ein Gestell, das an einem Ende Lager 33 und 34 für eine hohle Welle 35 der inneren Trommel 2 der einfachen Maschine gemäß Fig. 1 bis 6 trägt und an dem andern Ennde Lager 36 und 37 für die AVelle 38 der äußeren Trommel 1 trägt. Die , innere Anordnung der Trommeln ist dieselbe, wie in. Fig. 1 bis 6 mit der Ausnahme, daß Fig. 16 noch Wasserrohre,39 in, der hohlen Welle 35· zeigt, durch die man Kühlwasser in der Trommel 2 streichen lassen kann. 40 ist ein feststehendes Gehäuse, das mit einem nicht gezeichneten Vergaser durch ein Rohr¹41 in Verbindung ist. Die Einlaßöffnung 7 ist mit dem Gehäuse 40 nur bei einem Teil der Drehung- der Trommeln verbunden, und zwar beim Beginn des Saughubes. Das Gehäuse j ist etwas verkürzt gezeichnet, so daß während des letzteren Teiles des Saughubes die Einlaßöffnung 7 außerhalb des Gehäuses fällt und die Luft in die Trommeln direkt aus der freien 'Luft angesaugt wird und so das eben eingesaugte Gemisch verdünnt. Die Auspuffgase strömen durch die Öffnung 8 direkt in die freie Luft, können aber in ein Gehäuse, ahnlieh dem Gehäuse 40^ geleitet werden. Die Zündkerze 9 ist mit einer Leitung 42 verbunden, die durch die Welle 35 hindurchgeht und¹ zu einem nicht gezeichneten Schleifring führt. _

Die Maschine gemäß der Erfindung eignet sich auch dazu, um Luft oder brennbares Gemisch zu verdichten und anderen Wärmekraftmaschinen zu liefern. Solch eine Pumpe kann ebenso ausgebildet werden, wie der in Fig. 10 bis 13 dargestellte Pumpensatz. Diese Pumpen können aber auch in Verbindung mit andern Wärmekraftmaschinen mit sich dre- Λ henden Trommeln benutzt werden. , ™

Wenn die Maschine mit einer geringen Umlaufzahl arbeitet, ist es zweckmäßig, irgendeine Packung vorzusehen, wie Metallringe, die in die äußere Wandung der inneren Glieder eingelegt werden und sich gegen die Innenwandung der äußeren Trommel anlegen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Kraftmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine mit zwei exzentrisch zueinander angeordneten, um parallele Achsen in gleichem Drehsinn und mit gleichförmigen Geschwindigkeiten umlaufenden Trommeln, deren eine als Zylinder und deren andere.als Kolben ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Trommeln mit genau der nämlichen Winkelgeschwindigkeit umlaufen und da-

   bei einander bei einer größeren Anzahl von Stellen mit kreiszvlindrischen Flächen (oder Bruchteilen von solchen) berühren, deren Achsen zu den Trommelachsen parallel liegen und deren Halbmesser um ■ den Achsenabstand der Trommeln verschieden, sind.

   - 2. Kraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stirnwände der einen Trommel (z.B. i) zylindrische Mitnehmerzapfen (13) eingesetzt sind, welche sich in an der anderen Trommel (4) vorgesehenen hohlzylindrischen öffnungen (14) bewegen.

   3. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die während jedes .Umlaufes abwechselnd sich vergrößernden und verkleinernden Räume, welche die beiden Trommeln (1 und 4) während ihres Umlaufes miteinander bilden, durch an der einen Trommel angeordnete, nach kleinen Ilalbkreisen abgerundete Zungen (2, 3) abgedichtet werden, von denen jede an der nach einem hohlen HaIb₇ kreiszyliiider abgerundeten Begrenzung^- wand einer Kammer (5, 6) vorbeistreicht. 4. A^erbrennungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Austrittsöffnungen (7, 8) nur in der Nachbarschaft jeder zweiten Zunge (also nur bei der Zunge 3 und nicht bei . der Zunge 2 in Fig. 1) angebracht sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.