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- Drehkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine
Drehkolbenbrennkraftinaschine mit in -einem ringförmigen Arbeitsraum. umlaufenden
Kolben, bei welcher der Arbeitsraum durch sich drehende, den Kolben Durchtritt gewährende
Scheiben unterteilt ist und bei welcher jeder Teil des Ringraumes und jeder Kolben
abwechselnd der Verdichtung undExplosion einerseits und dem Ansaugen und Verdichten
anderseits dient.
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Derartige Maschinen sind bereits bekannt. Abweichend von dem Bekannten
jedoch be. sitzen bei der Erfindung die Kolben einen nach hinten offenen, sich düsenförmig
erwei. ternden Hohlraum, in den der Brennstoff eingespritzt wird, so daß der Vortrieb
der Kolben teils durch den Verbrennungsdruck, teils durch den Strömungsstoß der
Verbrennungsgase exfolgt.
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Es ist bei Rückdruckdampf- oder Gasturbinen bereits bekannt, im Läuferkörper
Düsen vorzusehen. Die-sen Maschinen liegt jedoch eine andere Arbeitsweise zugrunde,
und der Läufer wird lediglich durch den Strömungsstoß der Gase angetrieben. Ferner
ist es bei Drehkolhenbrennkraftmaschinen bereits bekanntgeworden, den Kolben hohl
auszubilden und mit selbsttätigen bzw. gesteuertefi Ein- und Auslaßventilen an der
Vorder- bzw. Rückseite des Kolbens zu versehen, wobei das durch den Kolben verdichtete
Gemisch während deseinen Arbeitstaktes durch das an der Vorderseite des Kolbens
befindliche Einlaßventil in den Kolben hineingedrückt wird, um während des nächsten
Arbeitstaktes bei an der Rückseite des Kolbens geöffnetem Auslaßventil verbrannt
zu werden. Abgesehen davon, daß hier keine düsenförmige Erweiterung das Kolbenhohlraumes
nach hinten vorhanden ist die gesteuerten Ventilöffnungen in der Hinterwand des
Kolbens also eher eine Bremswirkung als einen zusätzlichen Strömungsst#oß hervorrufen,
weist die Erfindung gegenüber dieser Anordnung auch den weiteren Unterschied auf,
daß keine Einströmöffnungen an der Vorderseite und keine verschließbaren Austrittsöffnungen
an der Hinterseite des Kol. bens vorgesehen sind, die benötigte Kompression des
Gemisches vielmehr durch gesonderte Preßluftzuführung erfolgt, die in einer anderen
Stufe des Arbeitsgangeserzeugt und vorzugsweise über einen Zwischenwindkessel geleitet
wird. Neben den obengenannten Vorzügen -wird durch die Anordnung der Erfindung auch
eine Vereinfachung des Aufbaues der Maschine und eine erhöhte Betriebssicherheit
erreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i bis
3 dargestellt, wobei Abb. i einen Schnitt senkrecht zur Drehachse, Abb.
--einen solchen durch die Drehachse und Abb. 3 einen Schnitt durch
einen Kolben zeigt.
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Es sind bei diesem Beispiel zwei Kolben a vorgesehen, die um 18o'
gegeneinander versetzt sind. Die Kolben gleiten in dem ringförmigen
Hohlraurn
des Gehäuses b. Der Querschnitt des Ringraumes ist kreisförmig a,ngenommen,
kann aber ebenso wie der entsprechende Querschnitt der Kolben a auch eine andere,
z. B. eine rechteckige Form haben. Die Kolbena sind an einem Ring c befestigt, der
sich mit ihnen dreht und das Gehäuse b
nach innen zu abdichtet. Mit der Achse
d sind Ring und Kolben durch eine beliebige Anzahl von Speichen e oder eine
volle Scheibe verbunden.
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Die Ausführung kann auch so getroffen werden, daß ein Teil der Wandung
des Ringraumes. an dem Kolben befestigt ist und mit diesem zusammen umläuft. Die
Abdichtung ist dann an der Grenze zwischen den festst.ehenden und den umlaufenden
Teilen vorzunehmen. Die Anordnung kann ferner auch so getroffen werden, daß die
Kolben und die mit ihnen fest verbundenen Teile stillstehen und das Gehäuse die
Umlaufbewegung vollführt. Der Ring c kanu auch zu einer Vollscheihe erweitert sein;
diese kann von einer Fortsetzung des Gehäuses umschlossen werdexi, welches an der
Drehachsse d abgedichtet ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i und 2 ist der Ringraum durch
Absperriorgane, z. B. _Schieber 1, unterteilt. Diese sind so angeordnet,
daß sie den Ringraum beispielsweise in zwei Segmenträume unterteilen, jedoch den
Kolben den Durchgang freigeben, wenn diese an die Stelle der Schieber
ge-
langen. Die Steuerung dieser Bewegung kann durch die Kolben selbst, durch
den Ring c oder in anderer Weise erfolgen.
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Z,
Bei diesem Beispiel verläuft die Arbeitsweise folgendermaßen:
In der gezeichneten Stellung der Kolben sind die Ansaugventile für Frischlufta und
die zum Auspuff führenden Auslaßventileh geöffnet. Die Bewegung erfolgt in Pfeilrich--fting.
Auf der Vorderseite wird der im Dauerbetrieb bei dieser Stellun- mit verbrannt-en
Gas-en gefüllte Raum vor den Kolben durch letztere in den Auspuff entleert. Der
Raum hinter den Kolben wird mit frischer Luft voll-,gesaugt. Ungefähr zu der Zeit,
zu der die -Kolben. die sich dazu öffnenden Sehieber -passieren, werden die Ventile
g, h geschlossen. Kurz danach öffnen die Ventile i, durch welche
ve?rdicht-ete Luft aus dem Windkessel k der Hinterseite des Kolbens zuströmt.
Nachdem die Kolben einen weiteren kleinen Weg zurückgelegt haben, schließen die
Ventile i, und es erfolgt Einspritzung des Brennstoffes in die ein- ,geströmte Preßluft
und danach die Zündung. Der dadurch entstehende Verbrennungsdruck treibt die Kolben
vor sich her, bis die nächste Schieberstelle erreicht ist. -Gleichzeitige verdichtet
die Vorderseite des Kolbens die im Ringsegment vorgefundene Frischluft und drückt
sie durch die Überströrnleitung tn, die z.B. mit einem Rückschlagventil
a versehen sein kann, in den Windkessel k.
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Die Vorderseite der Kolben wird vorzugsweise strömungstechnisch zugespitzt.
Im Innern erhält jeder Kolben erfindungsgemäß einen Hohlraum q (Abb.
3), der nach hinten offen ist und sich bei r düsenförinig erweitert; in diesen
Hohlraum wird der Brennstoff eingespritzt und zur Entzündung gebracht, so daß der
Vortrieb der Kolben teils durch den Verbrennungsdruck, teils durch den Strömungsstoß
der Gase erfolgt. Die Zuführung des Brennstoffes kann z. B durch einen in der Speichee
angeordneten Kanal o (Abb. i) von der Achse auserfolg gen, wobei die Zentrifugalwirk-ung
die Pumpenleistung unterstützt oder ersetzt. Es kann aber auch die Einspritzung
durch üffnungen im Gehäuse b erfolgen. Dabei kann gleichwohl die Einspritzung
in den vom Kolben gebildeten Hohlraum q erf olgen, was dadurch erreicht wird,
daß der Kolben mit einer öffnung o (Abb- 3) versehen wird, welche im Augenblick
der Einspritzung an der Gehäuseöffnung in der Wand des Ringraumes vorbeigleitet.
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Die Zündung kann in beliebiger Weise- entweder durch die Hitze der
verdichteten Luft oder durch Zündkerzenp beliebiger Bauart erfolgen. Besonders vorteilhaft
ist es, auch die Zündkerzen im Hohlraum des Kolbens anzubringen. Ihre Tätigkeit
kann z.B. durch den Vorbeigang des Kolbens an einer am Gehäu,se feststehenden Kontaktstelle
oder durch einen zwangsläufig angetriebenen Verteiler gcsteuert werden.
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Das Absperrorganf kann in verschiedener -'v#lei,se ausgeführt werden.
Zweckmäßig i.;t z. B. eine Ausführung als scheibc-nförmiger brehschieber, dessen
Drehrichturg quer zur Bewegungsrichtung der Kolben liegt.
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Es ist nicht notwendig, daß, wie in dein beschriebenen Beispiel, alle
Kolben in dür Z, öleichen Taktphase arbeiten. Man kann z. B.
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die Anordnung auch so treffen, daß ein Teil der Kolben gerade den
Arbeitshub vollführt, während ein anderer Teil an5augt.
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Ferner können di,-- Takte anders als oben beschrieben verteilt- werden.
Es kann z. B. die Verdichtung auf der Vorderseite erfolgen, während die Rückseite
ansaugt, und der Ausschub auf der Vorderseite, während die Rückseite arbeitet. Durch
entsprechende Anordnun- von Schitbern 1 und Ventilen h, i
und n an
geeigneten Stellten des Ringraumes bzw. der Kanäle lassen sich die verschiedensten
Arbeitsprozesse durchführen, wodurch man eine große Freiheit in der Auswahl des
-zweckmäßigsten Verfahrens besitzt.
Wenn die, Verdichtung zu einer
Zeit beendet ist, zu der die Ladung hinter irgendeinem Kolben erfolgt, so kann die
überströmung der verdichteten Luft unter Vermeidung des Windkessels direkt dorthin
geleitet werden. Handelt es sich dabei um die Rückseite des gleichen Kolbens, so
kann an'Stelle eines überströnikanals ein Ventil in der Vorderwand des Kolbens für
die überströmung benutzt werden.
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Die Ausbildung ein-es nach hinten offenen Hohlraumes im Kolben hat
eine Reihe von Vorteilen. Dazu gehört, daß der Verbrennungsraum eIne verbrennungstechnisch
günstige Gestalt herhält, daß er durch die Bewegung besser gekühlt wird und daß
neben der statischen Druckwirkung der Verbrennungsgase auch der Rückstoß nutzbar
gemacht wird, welcher durch das Ausströmen der Verbrennungsgase aus den Kolben nach
hinten erzeugt wird.