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Verbrennungskraftmaschine mit Drehschieberkolben Verbrennungskraftmaschinen
mit Drehschieberkolben mit mehreren nebeneinanderliegenden Zylindern sind bekannt.
Hierbei sind die Zyl-inder verbunden, und die einzelnen Arbeitsphasen sind auf die
Zylinder verteilt; beispielsweise sind Maschinen bekannt, bei denen zwei nebeneinanderliegede
Zylinder Anwendung finden, bei denen der eine als Kompressions- und der andere als
Arbeitszylinder dient. Hierbei hat man dann. die Zylinder untereinander durch Rohre
verbunden und an dem einen die Zuführungsleitung für die Arbeitsmedien angeschlossen
und dien anderen Arbeitszylinder mit dem Auslaßrohr versehen. Ferner sind Drehschieberkolbenmaschinen
vorgeschlagen, bei denen in. unterhalb, der Zylinder liegendien Verbindungskanälen,
die in dem beide Zylinder aufnehmenden Gehäuse angeordnet sind, Ventile eingebaut
sind. Diese Maschinen besitzen entweder den Nachteil, daß sie kein in sich geschlossenes
Maschinenaggregat darstellen, oder den: der notwendigen Anwendung von Steuerventilen,
die die Bauart der Maschinen nicht: nur kompliziert machen,. sondern auch einen
teueren Antriebssteuermechanismws benötigen. Schließlich ist es bekannt, die Zylinder
auch axial zu verbinden, wobei die in den Kolben. und deren Verbindungsnabe liegenden
Übergangskanäle durch eine ortsfeste Buchse abgedeckt sind, auf der die Kolben drehbar
montiert sind. Dies erfordert violfach Dichtungsmittel, die die, Kolben und ihre
Steuerkanäle gegenüber dien Buchsen axial abgedichtet werden müsisen. Schließlich
isst die Montage einer solchen Bauart außerordentlich
schwierig.
Die Erfindung behebt diese Nachteile. Es wird insbesondere eine außerordentlich
einfache Bauart und! Montage der Drelrschiebierkolbenmaschine mit unterteilten Arbeitsräumen
geschaffen, bei der eine. besondere günstige einwandfreie Dichtung der Übergangskanäle
unmittelbar durch die Drehkolben erzielt wird, so» daß insbesondere keinerlei Vermischung
vom frischen Gas, mit: zurückgebliebenen, verbrannten Restgasen eintreten kann.
Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit wesentlich erhöht. ' Die Erfindung schafft einte
Verbrennungskraftmaschine mit Drehschieberkolben, die im i-Täkt-Verfahren arbeitet,
4. h. eine Maschine bei der jeweils eine halbe Umdrehung einem Arbeitshub entspricht.
Es soll dabei insbesondere gegenüber den bekannten: 2-Takt Drehschieberl-,ol.benmatoren,
bei denen jeweils ein Arbeitshub auf eine ganze Umdrehung, kommt; nicht nur eine
etwa, doppelte Leistung erreicht werden, dadurch, daß nunmehr ein Arbeitshub auf
eine halbe Umdrehung kommt, sondern vor allem auch ein einwandfreies Ansa#ugen und
Komprimieren des Gasgemisches und ebenso ein völliges Ausstoßen der verbrannten
Gase erzielt werden., ohne daß die Gefahr bzw. Möglichkeit besteht, daß. eine wenn
auch nur geringfügige Vermischung von frischem Gasgemisch mit zurückgebliebenen
Resten von verbrannten Gasen: vorhanden wäre. Es. soll dadurch eine größtmögliche
Ausnutzung des Gasgemisches ebenso wie bei den bekannten 4-Taktmotoren erreicht
werden. Dieser Vorteil wird hauptsächlich bei. der Erfindung dadurch erreicht, da
die beiden Zylinder lediglich durch eine Trennwand voneinander getrennt sind und
nunmehr unmittelbar durch gesteuerte Kanäle der Trennwand in Verbindung stehen.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwischen. den Zylindern eine Trennwand
vorgesehen ist, die segment£ärrnig ausgebildete, gegeneinander versetzte und durch
Querkanäle verbundene Übergangskanäle aufweist, welche durch axiale Ansch;lu:ßkanäle
der Kolben steuerbar sind.. Durch diese Ausführung wird eine technisch äußerst einfache
und wirtschaftliche Bauart einer Drehschieberkolbemmaschine geschaffen, die die
obige Arbeitswaise besitzt. Schließlich wird eine besonders. günstige einwandfreie-
Dichtung zwischen den Zylindern erreicht.
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Ein besonderer Vorteil dieser Bauart besteht erfindungsgemäß darin,
daß die Steuerung der Übergangskanäle unmittelbar durch die Kolbens.tirnflächen,
.die als Dichtungsflächen, für die Kanäle herangezogen werden, erfolgt. Dadurch
werden größere Dichtungsflächen erreicht alsi bei der axialen; Abdichtung der Kanäle
an, der Buchse oder Achse. _ Eine weitere Erfindung besteht darin, daJ3 gier Saugkolben:
mittels Mitnehmer vom Arbeitskolben oder umgekehrt antreibbar ist.-Ein weiteres
Erfindungsmerkmal besteht darin, daß -die Zylinder jeweils mit .zwei einander etwa
gegenüberliegenden Stützen versehen sind, von denen beim Arbeitszylinder der eine
als Auspuffgaseauslaß, der andere-zur Aufnahme der-Zünd-'oder Glühkerze dient, während
beim Saugzylinder der eine als, GasäemischeinlaB ausgebildet und der andere blind
ist.
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Weitere Erfindungsmerkmale bestehen in der besenderen Ausbildung der
Maschine. Durch die -Neuausbildung wird die Unterteilung des Zylinderinnenraumes
in drei voneinander getrennte Räume ermöglicht, durch die eine einwandfreie Durchführung
.der einzelnen Arbeitsgänge, nämlich Ansäugen, Komprimieren im Saugzylinder, Überleiten
des, komprimierten Gases in den Arbeitszylinder mit dort erfolgender Verbrennung
und Auspuff, erreicht wird.
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Schließlich hiat die erfindungsgemäße Vorbrennu!ngskraftmaschine durch
ihre konstruktive Ausbildung den- Vorteil besonderer Einfachheit ,und Billigkeit,
da nicht nur die Abmessungen von Saug- und Arbeitszylindern und denn entsprechenden
Kolben und den Zylinderdeckeln übereinstimmen, sondern auch, weil die Kolben in
einfachster Weise im Zylinderdeckel und der Trennwand beispielsweisse mittels Kugellager
gelagert sind, wobei der Lagerzapfen des. Arbeitskolbens gleichzeitig als Triebzapfen:
ausgebildet ist, Die Erfindung kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Siel
ist in der Zeichnung beispielsweise in: einer Ausführungsform dargestellt, und ziyar
zeigt Abb. i einen Schnitt eines Satzes (Aggregats) vom Saug- und Arbeitszylinder,
. -Abb. 2 einen; Schnitt nach Linie II-II derAbb. i, Abib. 3 einen Schnitt nach
Linie III-III der Abb. i, Abb. 4 Ansicht der Trennwand vom Arbeitszylinder aus gesehen,
Abb. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Abb. 4. Ein Satz (Aggregat) der Verbrenm.ungskraftmaschine
mit Drehschieberkalben besteht jeweils aus eineun SaUä bzw. Kompressionszylinder
i und einem- Arbeits- bzw. Auspuffzylinder 2. Saug- und Arbeitszylinder sind außen
jeweils durch Zylinderdeckel 3 abgeschlossen und miteinander durch Kanäle verbunden,
die beispielsweise in einer Trennwand 4 angeordnet sind. Saug- und Arbeitszylindiar
werden dabei beispielsweise durch Schrauben 5. zusammengehaltien.
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In dien Sang- und Arbei-tszylindtrn = sind-auf einer gemeinsamen Achse
6-- die a'üg 7 --und Arbeitskolben 8 exzentrisch in - den- -Zylindern gelagert,
Kolben 7, 8 und Zylinder i und 2 sowie Zylinderdeckel 3 haben jeweils gleiche Abmessungen.
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Die Kolben 7, 8 sind mit .ihren Lagerzapfen 9, io beispielsweise mittels
Kugellager i i in den Zylinderdeckeln gelagert. An den - einander zugekehrten Seiten
sind, die Kolben 8 mit Mitnehmerkupplungen i2, 13 versehen,. Diese Mitn ehmerkupplungen
können beispielsweise Mittels Schrauben 14,- 15 mit Kolben 7, 8 verbunden
sein,.
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Die- Mitneherkupplungen 1@2,- 13 greifen-ineirt arider und
bewirken, daß der Saugko ben 7 vom
Arbeitskolben 8 mitgenommen wird.
Außerdem werden die Kolben: 7, 8 mit ihren llitmehmerkupplungen 1ä, 13 mittels.
Kugellager 16 in der Trennwand 4 gelagert.
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Die äußeren Kugellager ii in den Zylin.derdeckeln 3 sind mit Sicherungs-
und Abdeckblechen 17 abgedeckt.
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Der Arbeitskolben 8 -,weist zusätzlich an seinem Lagerzapfen so den
Triebzapfen 18 auf. Hierdurch unterscheidet er sich von den Saugkolben 7, Weiter
besteli.t zwischen, den beiden Kolben insofern noch ein Unterschied, wie in Abb.
2 und 3 dargestellt, als beim" Saü,-lcolben 7 (inAbb. 2) die zur Führung der Gase
vorgesehenen Bohrungeni ig, 21 mit: ihren Kanälen 19a, 21a, durch die die Bohrungen
:19, 21, mit der Kolbenmantelfläche verbunden: werden., in Drehrichtung gesehen,
vor den beiden. Schiebern 2o, 22 lieben, während beim Arbeitskolben:8, wie in Abb.
3 dargestellt, die entsprechenden. Bohrungen 3d., 36 mit- ihren Verbindu:nöskanäle,n
.34.a, 36a zur Kölbenmantelfläche hinter den beiden Schiebern 35; 37 vorgesehen
Sind.
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Die Schieber 2o, 22 bzw. 35, 37 stehen, jeweils -unter: Spannurig
der Federn 23 und finden so ständig Anlage an den. Zylinderin.nenwändungen. Die
Federn; 23 können dabei durch Stifte, Schrau-.1-)e,i1, 2d. od. d'gl. an den Schiebern
geführt sein, die ihrerseits. mit -den Schlitzen 38 geführt sind. Die Schieber 2o,
22, 35, 37- sind außen zweckmäßig abgerundet..
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Die Saugzyl.i:nder i und Arbeitszylinder 2- sind jeweils mit zwei
Stutzen versehen, von, denen beim Saugzylinder i der Stutzen 25 als Gasgemischeinlaß
dient; «nährend- der Stutzen 26 blind ist. ;Beim Arbeitszylinder ra (Ablx.-3) dient
der Stutzen 2511 als Auspuffgasea,uslaß und der Stutzen 26a zur Aufnahme der Zünd-
bzw. Glühkerze 27. Außen sind die Zylinder mit Flanschen 28 versehen, die Bohrungen
29 zur Aufnahme der Schrauben; 5 aufweisen.
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Die mit steuerbaren Kanälen versehene Trenn, wand 4 weist ebenfalls
an ihrer Außenseite Bohrungen -29 auf zur Aufnahme der Schrauben: 5. Sie ist: außerdem
auf jeder Seite mit sichel:artigen, gegeneinander versetzt angeordneten Vertiefungen
30 (Arbeitsseite) und 31 (Saugseite), die Gasleitkanäle bilden, versehen. Diese
Gasleitkanäle 30, 31 sind durch einen Kanal 32 miteinander verbunden. Außerdem weist
die Trennwand noch eine größere Bohrung 33 auf, die zur Aufnahme der Kugellager
16 und der Mitnehmerkupplungen 12, 13 dient.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Die Zylinder i und 2
sind mit der Trennwand q. in, der Stellung hintereinander verbunden, wie in Abb.
2, 3 und .4 dargestellt. Ebenfalls sind: die Kolben 7, 8 in derselben Stellung,
wie in Abb. 2 und 3 dargestellt, miteinander gekuppelt, d. h. die Schieber 2o, 2-2
und 35, 37 stehen, zueinander parallel.
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Beim Rotieren der Kolben in Uhrzeigerrichtung saugt zunächst der Saugkolben
7 mit seinem Schieber 2o das frische Gasgemisch vom Ga:sgemischeinlaß 25 her an.
Gleichzeitig komprimiert der Schieber 22 das vorher anggesaugte Gasgemisch und drückt
dieses über die in den Kolben 7, 8 und Trennwand, d. vorgesehenen Gasleitlzanäl@e-
2z11, 21,
31, 32, 30, 3-l, 3-l11 in den Arbeitszylinder z. Bei weiterer Drehung
wird das in denArbeits.zylin.der2 ,-,drückte komprimierte Gasgetnsch von der Glühkerze
27 zur Endzündung gebracht, sobald der Schieber 35 an der Glühkerze vorübergegangen
ist. Gleichzeitig hat: der Schieber 37 die beim vorherigen Arbeitsgang verbrannten:
Gase aus dem Arbeitszylinder :2 durch den Gasgemischa.usla.ß 25a hinausgedrückt.
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Dies bedeutet, daß die notwendigen Arbeitsgänge, nämlich: im Saugzylinder
erstensi Ansaugen, zweitens Komprimieren, drittens Gasüberleiten in den Arbeitszylinder
und weiter die Arbeitsgänge im Arbeitszylinder, nämlich erstens Einführen des 1iomprimierten
Gasgemisches., zweitens Verbrennun,- (die eigentliche Arbeitsleistung), drittens
Ausstoßen der verbrannten Gase, jeweils zweimal bei einer Umdrehung der Kolben,
durchgeführt werden. Dier Motor arbeitet also im i-Ta.kt Verfahren..
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Bei der Wirkungsweise des Motors ist zu beachten, daß die überleitung
der komprimierten Gase immer nur dann erfolgen kann,, wenn sowohl die Bohrungen2i
bzw. ig mit den Gasleitkanälen 31 als auch die Bohrungen 34 bzw. 36 der Arbeitskolben
mit den Gasleitkanälen 3o der Trennwand ,4 gleichzeitig in. Verbindung stehen. Durch
die verschiedene Länge der Gasleitkanäle 30, 31 kann dabei der Zeitpunkt der Zuführung
und der Druck des komprimierten Gas:gemischies für den Arbeitszylinder geregelt
«erden.
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Durch die entsprechendeAnordnung des Stutzens ä611 für die Zünd und
Glühkerze 27 kann: der Zeitpunkt, der Verbrennung geregelt werden. Es kann sowohl
eine ständig glühende Kerze (Glühkerze) als auch eine Zündkerze bekannter Art verwendet
werden.
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Die vorliegende Maschine leistet also bei jeder halben Umdrehung Arbeit,
wobei a.ußerdkm sichergestellt ist, daß die verbrannten Gase nicht mit den. Frischgasen
in Berührung kommen, somit also der zugeführte Brennstoff mit dem be@stmöglichen
Wirkungsgrad ausgenutzt wird,.
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Zweckmäßigerweise können die Schieber an ihren Außenseiten, mit denen
sie an dien Zylinderwänden Anlage finden, mit verbreiterten, beispielsweise pilzartigen
Dichtungsflächen verseben: sein, wobei auch: noch die Anwendung von. besonderen
Dichtungsmanschetten möglich ist.