DE669498C - Kraft- oder Arbeitsmaschine mit stets in gleichem Drehsinn mit sich periodisch aenderndem Verhaeltnis ihrer Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Kolben - Google Patents

Description

• Kraft- oder Arbeitsmaschine mit stets in gleichem Drehsinn mit sich periodisch änderndem Verhältnis ihrer Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Kolben Die Erfindung gemäß Patent 638 007 betrifft eine Kraft- oder Arbeitsmaschine mit mindestens zwei zwischen sich den Arbeitsraum einschließenden Drehkolben, die stets in gleichem Drehsinn mit sich periodisch änderndem Verhältnis ihrer Winkelgeschwindigkeit umlaufen und von denen mindestens einer mit der Triebwelle (Kraft- oder Antriebswelle) durch ein Zahnradübersetzungsgetriebe mit elliptischen Zahnrädern oder normalen Zahnrädern mit exzentrischer Drehachse gekuppelt ist, und zwar derart, daß, wenn die Forderung gestellt ist, in der Ausgangsstellung der beiden Kolben zwischen diesen einen ganz bestimmten, möglichst kleinen Totraum und gleichzeitig eine bestimmte Größenänderung dieses Raumes während eines Arbeitsvorganges zu erhalten, man dieser Forderung jederzeit dadurch nachkommen kann, daß man der Größe des Intervalles, innerhalb dessen Grenzen sich während eines Umlaufes der Kolben das Übersetzungsverhältnis ändert, einen ganz bestimmten Versetzungswinkel der Getrieberäder gegen die Kolben zuordnen muß. Nach dieser Erfindung hat man es in der Hand, sowohl die Größe des Anfangstotraurnes wie die Größe des Arbeitsraumes während des Arbeitsspieles gleichzeitig frei zu wählen. Man darf nur nicht, negativ ausgedrückt, entweder den Versetzungswinkel allein oder das Übersetzungsverhältnis allein ändern, sondern muß das Verhältnis dieser beiden Größen zueinander je nach den gestellten Forderungen entsprechend einrichten.
• Dieser Erfindungsgedanke des Hauptpatentes kann sowohl bei Maschinen mit zwei Kolben wie auch bei solchen mit mehr als zwei Kolben angewendet werden. Bei Maschinen mit mehr als zwei Kolben, z. B. Explosionsmaschinen, ergibt sich der Nachteil, daß an einer frei gewählten Stelle des ringförmigen Zylinderraumes für alle Kolbenzwischenräume nicht das gleiche Wechselspiel vorliegt, wodurch zusätzliche Steuerorgane benötigt werden, sofern sich ein umlaufender Kreisprozeß ergeben soll. Der zusätzliche Erfindungsgedanke vermeidet diese Nachteile. Er besteht darin, daß, wenn die Forderung gestellt ist, mehrere Kolbenpaare zu verwenden und an einer bestimmten Stelle des ringförmigen Zylinderkanals, ein periodisches Wechselspiel aller hier aus dem Kolben gebildeten Zwischenräume stattfinden soll, die Form der Getrieberäder entsprechend zu wählen ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in .den Fig. = bis q. veranschaulicht. In Fig. i ist der Erfindungsgedanke gemäß Patent 638 007 dargestellt. Fig. 2 zeigt den neuen Erfindungsgedanken, während Fig. 3 und q. eine Anwendung dieses neuen Gedankens bei einer Verbrennungskraftmaschine darstellen. Um das Verständnis zu erleichtern, sind für die einzelnen Elemente bei allen Figuren die gleichen Bezugszeichen benutzt. Hier bedeuten i und 2 die beiden in einem Ringkanal befindlichen Kolben. Dieser Ringkanal ist gebildet von dem Gehäuse 3 und den Wandungen der beiden relativ zueinander drehbaren Kolbenräder q. und 5, von denen das eine den Kolben i und das andere den Kolben 2 trägt. jedes Kolbenrad ist 'über eine Welle ii und 12 mit der gemeinsamen Antriebs- oder Kraftwelle 6 durch ein Zahnradgetriebe gekuppelt, das bei den dargestellten Maschinen aus zwei Zahnrädern 7 und 8 bzw. 9 und io besteht. Die Verzahnung der Räder wurde der Einfachheit halber nicht eingezeichnet, sondern nur die Teilkreise dieser Zahnräder.
• In Fig. i stimmen die Zahnräder eines jeden dieser beiden Getriebe in Größe und Form überein und sollen eine rein elliptische Gestalt haben. Zeichnerisch sind aber die Räder durch Kreise dargestellt, da ihre Abweichung von der Ellipse äußerst klein ist. Ihre Drehachse geht jeweils durch den einen Brennpunkt der Ellipse. Der Abstand der Abtriebswelle 6 von den angetriebenen Wellen zi und 12 der Kolbenräder q. und 5 ist gleich dem großen Durchmesser der Ellipse.
• Man ordnet nun den beiden Kolben i und 2 zwei Kolben i' und 2' zu, und zwar so, daß auf dem Kolbenrad 4 der Kolben i' diametral gegenüber vom Kolben i befestigt ist. Entsprechend soll der Kolben 2' auf dem Kolbenrad 5 diametral gegenüber vom Kolben 2 befestigt sein. Durch eine kurze Überlegung wird man feststellen, daß nach einer halben Umdrehung der Antriebswelle 6 und einer entsprechenden Umdrehung der Wellen ii und i2 diese Kolben nicht in die frühere Lage der Kolben i und 2 kommen, und zwar wird dadurch an Stelle des früher gewünschten kleinsten Totraumes nach einer halben Umdrehung nunmehr an dieser Stelle der größte Kolbenzwischenraum vorhanden sein. Um dieses zu vermeiden, ist man genötigt, hier eine andere Form von Zahnrädern anzuwenden. In der Fig.2 ist dies gemäß der Erfindung geschehen unter Anwendung des im Patent 638 007 geäußerten Erfindungsgedankens, nämlich neben den in Frage kommenden Übersetzungsverhältnissen den notwendigen Versetzungswinkel der Kolben und Kolbenräder anzuwenden. Hier ist das fast kreisrunde Zahnrad 7 (Fig. i) mit der Drehachse in einem Brennpunkt der Ellipse durch ein elliptisches Zahnrad 7 (Fig. 2) mit der Drehachse in dem Mittelpunkt der Ellipse angewandt, dementsprechend ist den Kolben 2 und 2' ein elliptisches Zahnrad 9 zugeordnet. Mit diesen beiden ellipsenförmigen Zahnrädern, die auf den 'Kolbenwellen ii und 12 befestigt sind, sind Zahnräder 8 und io (Fig. 2) auf der Abtriebswelle 6 gekuppelt. Diese haben in Fig. 2 kreisförmige Gestalt. Sie sind jedoch exzentrisch auf der Welle 6 befestigt. Ihre Größe ergibt sich aus den Abmessungen der Ellipse. Sie können jedoch auch durch an sich bekannte, ellipsenförmige Zahnräder mit Drehpunkt . in der Mitte ersetzt werden. Die Zahnräder 7 und 9 haben aber in diesem Falle auch nicht mehr strenge elliptische Form. Sie weichen dann vielmehr etwas von einer Ellipse ab; in diesem Falle haben die Zahnräder 7, 8, 9 und io die gleiche Form und Größe.
• Wie aus der Fig. 2 leicht ersichtlich ist, kann durch Wahl von Zahnrädern der bezeichneten Form der gewünschte Zweck erreicht werden, d. h. bei einer Explosionskraftmaschine würde die Ausgangsstellung der Kolben immer an der gleichen Stelle liegen, und zwar dort, wo für den Fall der größten Verdichtung sich etwa die Zündkerze befindet, vgl. z. B. Bezugszeichen a in Fig. 3 des Patents 638 007, ebenso die größte Kolbenentfernung dort, wo das Ansaugen des Gasgemisches beendet und die Verdichtung beginnt, entsprechend dem Vorgang bei beendeter Expansion und Übergang in den Vorgang des Auspuffens. Hierdurch ist es möglich, mit den umlaufenden Kolben die einzelnen Vorgänge bei einer Verbrennungskraftmaschine zu steuern, wie dies in Fig. q gezeigt ist. Die hier eingetragenen Buchstaben veranschaulichen die einzelnen Vorgänge, und zwar bedeuten: S Ansaugen, K Verdichten, Z Zünden, E Ausdehnen, A Auspuffen. Die beiden eingezeichneten Pfeile sollen anzeigen, daß durch die entsprechende Öffnung der Gasstrom angesaugt bzw. der Verbrennungsrest ausgepufft wird: Zwecks besserer Übersichtlichkeit sind in Fig. q. die Teilkreislinien der Zahnräder nicht eingezeichnet. Die Zahnräder selbst sind jedoch im Schnitt in Fig. 3 dargestellt.
• Naturgemäß kann eine wie vorhin skizzierte Anordnung der Kolben und Zahnräder mit Vorteil auch für eine andere Kraftmaschine; wie z. B. für eine Dampfmaschine oder für eineArbeitsmaschine, z.B. eine Pumpe, verwendet werden. Jedoch sind in diesem Falle sinngemäße Änderungen der Ein- und Auslaßöffnungen vorzunehmen. In allen diesen Fällen werden jedoch zusätzliche Ventilsteuerungen vermieden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kraft- oder Arbeitsmaschine mit mindestens zwei zwischen sich den Arbeitsraum einschließenden Drehkolben, die stets im gleichen Drehsinn mit sich periodisch änderndem Verhältnis ihrer Winkelgeschwindigkeit umlaufen und von denen mindestens einer mit der Triebwelle (Kraft- oder Antriebswelle) durch ein Zahnradübersetzungsgetriebe mit elliptischen Rädern oder normalen Zahnrädern mit exzentrischer Drehachse gekuppelt ist, nach Patent 638 oo7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von zwei Kolbenpaaren (i, i' bzw. 2, 2') die Übersetzungsräder (7, 8 bzw. 9, io) in an sich bekannter Weise ellipsenähnlich ausgebildet und im Mittelpunkt gelagert sind, so daß der kleinste Anfangstotraum immer an eine vorher festlegbare Stelle zu liegen kommt.
2. 2. Kraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsräder (7, 9) rein elliptische Form haben und im Mittelpunkt gelagert sind, daß dagegen die Abtriebsräder (8, io) aus kreisrunden Rädern bestehen, die exzentrisch gelagert sind.