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Kühlvorrichtung für Drehkolbenbrennkraftmaschinen In dem Hauptpatent
525 354 ist eine Drehkolbenbrennkraftmaschine, bei der an dem Träger jedes in einem
Ringraum umlaufenden Kolbens zwei gegenläufig wirkende Kupplungen vorgesehen sind,
von denen bei einer Explosion des Kraftmittels die eine die antreibende Welle in
der Arbeitsrichtung mitnimmt, während die andere den ihr zugeordneten Kolben an
einer rückläufigen Bewegung hindert, unter Schutz gestellt, deren Kennzeichen darin
besteht, daß der innere, die Kupplungsglieder tragende Teil der die Welle mitnehmenden
Kupplung unmittelbar an der zugehörigen Kolbentragscheibe befestigt ist und zweckmäßig
gleichzeitig als Träger für den äußeren Teil der die rückläufige Kolbenbewegung
verhindernden Kupplung dient, deren innerer Teil an dem Gehäuse befestigt ist Eine
regelbare Bremsvorrichtung hält hierbei den jeweils die Arbeit leistenden Kolben
während der Kompression des Kraftmittels so lange fest, bis die gewünschte Kompression
erreicht ist.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Umlaufkühlvorrichtung
für derartige Drelikolbenbrennkraftmaschinen.
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Es sind bei Drehkolbenbrennkraftmaschinen bereits Kühlvorrichtungen
bekannt, bei denen in jeden Hohlkolben eine Zuführungsleitung mündet, durch die
infolge der Zentrifugalkraft das Kühlmittel, beispielsweise Öl, in den Kolben gepreßt
wird, nachdem es die Kupplungen und Lager durchlaufen hat. Diese bisher bekannten
Kühlvorrichtungen haben den Nachteil, daß starke Kühlmitteldruckpumpen vorgesehen
werden müssen, um einen Kühlmittelumlauf zu erzielen, da die auftretenden hohen
Zentrifugalkräfte bestrebt sind, das Kühlmittel an den Außenwandungen des Kolbens
festzuhalten. Derartige Druckpumpen verteuern einerseits die Maschine, andererseits
setzen sie die Betriebssicherheit herunter.
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Gemäß der Erfindung ist zur Beseitigung dieses Übelstandes in jedem
Kolben eine Ablaufeinrichtung vorgesehen, in die das Kühlmittel bei dem plötzlichen
Stehenbleiben des Kolbens zu Beginn des Kompressionsvorganges infolge des Beharrungsvermögens
geschleudert wird.
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Durch Ablaufkanäle wird das Kühlmittel dann wieder aus der Maschine
herausgeführt, so daß auf einfache und betriebssichere Weise ein vollständiger Kühlmittelutnlauf
erzielt wird.
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An Hand der beiliegenden Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden.
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Abb. i zeigt einen Ouerschnitt durch die untere Hälfte einer Drehkolbenbrennkraftrnaschine
mit einer Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung.
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Abb. z zeigt einen Längsschnitt.
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Abb. 3 zeigt eine Wiedergabe des Kolbens in vergrößerter Darstellung.
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In Abb. i ist i das zweiteilig ausgeführte Zylindergehäuse, das mit
einem Kühlmantel 2
versehen ist. In diesem Zylindergehäuse laufen
die beiden Kolbenpaare q. und 5 bzw, 3 und 6 um, die zur Aufnahme des Kühlmittels
hohl gegossen und zur Abdichtung gegen den Zylinder außen mit Kolbenringen versehen
sind. Die Kolben .I und 5 sind auf eine Tragscheibe 7 und die Kolben 3 und 6 auf
eine Tragscheibe ig aufgesetzt.
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Mit den Kolbentragscheiben ig bzw. 7 bildet der äußere Stirnkranz
48 einer Kupplung ein Stück. Der innere Teil 2ö - dieser Kupplung ist durch Keile
18 mit der anzutreibenden Welle 8 fest verbunden. In dem inneren Kupplungsteil 2o
sind die beweglichen Kupplungsglieder 2i eingesetzt. Bezüglich der Ausbildung der
Kupplung in ihren Einzelheiten wird auf das Hauptpatent verwiesen.
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Bei einer Drehung des äußeren Stirnkranzes 48, der mit den Kolbentragscheiben
ein Stück bildet, nimmt der Kupplungsteil 2o in der einen Drehrichtung die anzutreibende
Welle 8 mit, in der anderen Drehrichtung dagegen nicht. Auf dem Stirnkranz 48 ist
der äußere Kupplungsteil 26 der zweiten mit einer der Kolbentragscheiben ig bzw.
7 zusammen arbeitenden Kupplung fest aufgezogen. Dieser Kupplungsteil
26 dient mit seinem unteren Ende als Träger des inneren Kupplungsteiles 27,
in den in gleicher Weise wie bei der anderen Kupplung bewegliche Glieder 21 eingesetzt
sind: Der Kupplungsteil 27 ist mit Keilen an dem Gehäuse i starr befestigt. Zur
besseren Lagerung ist zwischen der anzutreibenden Welle 8 und dem inneren Kupplungsteil27
noch ein Kugellager 28 vorgesehen.
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Die Wirkrichtung der beiden mit einer Kolbentragscheibe zusammen arbeitenden
Kupplungen ist so gewählt, daß bei einer Drehung der Kolbenscheibe ig bzw. 7 in
der Arbeitsrichtung die innere Kupplung die Welle 8 mitnimmt, die äußere Kupplung
frei läuft, während in der anderen Drehrichtung die innere Kupplung frei läuft und
die äußere Kupplung in Eingriff kommt, so daß sich die Kolbenscheibe nicht zurückdrehen
kann. Der Kolben bildet dann die Explosionskammerrückwand.
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Auf dem Stirnkranz 26 ist mittels Keile eine Bremsseheibe 38 befestigt,
die einen Nocken 41 mit langer Anlauffläche trägt, um das Bremsen stoßfrei zu gestalten.
Die Bremsscheibe 38 arbeitet mit einem Bremszylinder 37 zusammen. Bezüglich der
weiteren Einzelheiten der Bremsvorrichtung sei ebenfalls auf die Beschreibung des
Hauptpatents verwiesen. .
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Der Bremszylinder 37 kann mittels einer Federscheibe 34 und einer
Stellmutter 35 mehr oder weniger gegen den Nocken 4i ge--preßt werden. Die Bremszvlinder
37 halten die die Vorderwand der Explosionskammer bildenden Kolben während der Kompression
fest, so daß also die Stärke der Bremswirkung die Höhe der Kompression bestimmt.
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Auf den Kupplungsteil 26 sind die Steuernöcken 45, 52 und 56
für die Zündmagneten, Einlaß- und Auslaßventile aufgezogen.
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Das Kühlmittel, vorzugsweise Öl, wird durch die Leitungen 33 und 51
zugeführt, durchläuft- die verschiedenen Kupplungen und Lager und gelangt infolge
der Zentrifugalkraft durch die Leitung 6o in das Innere der Kolben, die ganz oder
nahezu mit Öl gefüllt sind. In jedem Kolben ist eine Ablaufvorrichtung 61 vorgesehen.
In diese Ablaufvorrichtung wird das Öl infolge des "Beharrungsvermögens durch den
plötzlichen Ruck beim Festhalten des Kolbens geschleudert und fließt dann durch
die Leitung 62 in eine Ölnut 77. Aus der Ölnut 77 fließt das Öl durch die
Leitung 78 und das eingeschraubte Knierohr 79 wieder ab.
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Die Abb. 3 zeigt einen Kolben mit einer Ablaufvorrichtung in vergrößertem
Maßstabe. Diese besteht aus einem Trichter 61, der annähernd die volle Breite des
Kolbenhohlraumes einnimmt. Die Öffnung des Trichters ist der Drehrichtung des Kolbens
zugewendet, so daß das Öl beim Anhalten des Kolbens in den Trichter geschleudert
wird. An dem Trichter 61 ist die Ablaufleitung 62 angeschlossen. Um zu verhindern,
daß Öl von der Ablaufleitung in den Kolben fließt, ist in diese am Trichter ein
Kugelventil 8o eingebaut, das nur den Ölablauf zuläßt, aber den Zulauf sperrt. Ebenso
ist auch in der Zuführungsleitung 6o ein Kugelventil 81 vorgesehen, das einen unerwünschten
Ölabfluß durch diese Leitung verhindert.
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Die Anlaßv orrichtung besteht aus einer Mitnehmerscheibe 63, die zwischen
den beiden Kolbenscheiben 7 und ig angeordnet und auf der Welle 8 festgekeilt ist.
Der T-förmige Stirnkranz der Mitnehmerscheibe weist auf jeder Seite Nocken 64 auf.
Diese Kokken arbeiten mit federnden Nasen 65 zusammen, von denen in jeder Kolbenscheibe
eine vorgesehen ist.
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Um die Sperrnasen 65 in und außer Eingriff mit dem Nocken zu bringen,
ist ein Führungsstück 69 vorgesehen, das durch einen Schlitz in der Wandung
der Scheibe 1g greift. Dieses Führungsstück ist in einer Führungsnut 7o in dem feststehenden
Gehäuse i geführt, die derart geformt ist, daß die Nasen an einer oder mehreren
Stellen, die den Explosionsstellen entsprechen, heruntergedrückt werden, so daß
die Kolben wieder freigegeben werden.
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Aus Abb.2 sind ferner noch die Stutzen
72 für die
Einlaßventile und die Stutzen 73 für die Auslaßventile ersichtlich. ii sind die
Zündkerzen, die an je eine Magnetzündung angeschlossen sind. In dem Ausführungsbeispiel
ist die Maschine also als Viertaktmaschine dargestellt. Sie kann aber auch iiii
Sinne der Erfindung als Zweitaktmaschine ausgebildet sein.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Sobald die Maschine angelassen
werden soll, wird die Welle 8 von Hand oder mittels eines Anlaßaggregates gedreht.
Die Anlaßscheibe 63 dreht sich infolgedessen ebenfalls. Sobald einer der Nocken,
beispielsweise der Nocken 64, in Eingriff mit der Sperrnase 65 der Kolbentragscheibe
i9 kommt, nimmt die Scheibe 63 den Kolben mit. Sobald der Kolben über die Explosionsstelle
hinweggedreht worden ist, ohne daß eine Zündung erfolgte, gelangt das Führungsstück
69 an die flache Stelle seiner Führung, so daß die Sperrnase 65 heruntergedrückt
und der Kolben infolgedessen freigegeben wird. Nunmehr kommt einer der Nocken der
anderen Seite mit der ' Kolbenscheibe 7 in Eingriff und nimmt diese mit. Nach einer
vorbestimmten Wegstrecke wird auch die Kolbenscheibe 7 wieder freigegeben. Dieses
Arbeitsspiel wiederholt sich so lange, bis eine Zündung erfolgt. Sobald dies der
Fall ist, beginnen die Kolbenscheiben abwechselnd aus eigener Kraft umzulaufen,
so daß sie von der Mitnehmerscheibe 63 nicht mehr mitgenommen zu werden brauchen.
Diese läuft jedoch wieder mit der Welle 8 um, und ihre Nocken kommen abwechselnd
finit den Sperrnasen 64 und 65 in und außer Eingriff. Da jedoch hierbei keine Kraftübertragung
erfolgt und außerdem die ganze Anlaßvorrichtung unter 0l läuft, tritt eine nennenswerte
Abnutzung nicht ein.
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Der eigentliche Arbeitsvorgang der Maschine spielt sich in folgender
Weise ab: Es sei angenommen, daß sich in dein Raum zwischen den beiden Kolben 3
und 4 ein komprimiertes Luft-Gas-Gemisch befindet. Das Einlaßv entil 72 ist .dann
geschlossen. In dem Raum zwischen den Kolben 4 und 6 ist unkomprimiertes Luft-Gas-Gemisch
vorhanden bei geschlossenem Auslaßv entil 73. Der Raum zwischen den Kolben 6 und
5 enthält kein Gemisch bei geöffnetem Einlaßv entil, und der Raum zwischen den Kolben
5 und 3 enthält ebenfalls kein Gemisch, sondern wird bei geöffnetem Auslaßventil73
ausgespült. Sobald bei einer Explosion in dem Raum zwischen den Kolben 3 und 4 die
zu den Kolben 4 und 5 gehörende Bremsscheibe 38 auf den Bremszvlinder 37 aufläuft,
werden die vorher vor den Kolben 3 bzw. 6 hergeschobenen Kolben 4 bzw. 5 festgehalten,
so daß die Kompression erfolgt. Wenn je nach der Einstellung der Bremszylinder 37
ein Kompressionsdruck von 5 bis 8 Atmosphären erreicht ist, erfolgt die Zündung.
Die Explosion schleudert dann die beiden Kolben 4 und 5 finit ihrer Tragscheibe
in der Pfeilrichtung weiter. Hierbei erfolgt in dem Raum zwischen den Kolben 4 und
6 die Kompression. In dem Raum zwischen den Kolben 6 und 5 wird Gemisch angesaugt,
und aus dem Raum zwischen den Kolben 5 und 3 werden die Rückstände ausgeblasen.
Die Tragscheibe 7 nimmt bei ihrer Drehung über den äußeren Kupplungsteil 48 und
den inneren Kupplungsteil2o die anzutreibende Welle mit. Während dieser Zeit werden
die beiden anderen Kolben 3 und 6 mit einer Tragscheibe festgehalten, da der Explosionsdruck
auf diese Kolben in der in der Arbeitsrichtung entgegengesetzten Richtung wirkt
und die zu der Tragscheibe i9 gehörende äußere Kupplung die Kolben 3 und 6 in dieser
Richtung festhält.