DE905903C - Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

• Verbrennungskraftmaschine Treibgaserzeuger, die unter Benutzung -eines Freikolbenmotors arbeiten, sind bekannt. Es wird dabei als Treihmedium benutzt das Abgas des Freischwingerverbrennungsmotors.
• Die Erfindung betrifft eine Konstruktionsart eines solchen Verbrennungsmotors, wobei das erste Merkmal das ist, daß das Treibmedium einen geschlossenen Umlauf ausführt. Zweckmäßig wird öl verwendet. Die Schwingungseigenschaften des beweglich aufgehängten Motors werden so abgeglichen, daß durch den Schwingungsimpuls des Motors eine Vorverdichtung der Ansaugluft herbeigeführt wird.
• Erfindungsgemäß wird mit einem Freischwingerverb,rennungsmotor ein Treibmedium, vorzugsweise eine Flüssigkeit, und zwar öl, in Umlauf gesetzt. Dias Treibmedium dient dann zum Antrieb einer Nutzleistungsmaschine, etwa einer Turlyine. Sehr vorteilhaft ist die Verwendung von 01 als Treibmedium; dieses wird gleichzeitig als Kühlflüssigkeit des Motors benutzt, und seine Schmierfähigkeit wirkt sich vorteilhaft aus.
• Die Abb. i und 2 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• Die doppelseitig wirkenden Kolben i und 2- des als Freischwinger ausgebildeten Verbrenilungsmotors tragen an ihrem Kolbenmantel, starr verbunden, ein ringartiges Gebilde, das als Kolben zum Antrieb des Treibniediums dient. Dieser Verdichtungskolb#en läuft in einer zylinderförmig ausgebildet#e'n Kammer, in die die Einlaßventile 5 und die Auslaßventile 6, die in Ringkanäle münden, führen. Beide Seiten der durch den Verdicbtungskolben unterteilten Verdichtungskamtner 4 weisen sowohl Einlaß- wie Auslaßventile auf. Bei Betrieb des Fieischwingerverbrennungsmotors wird also durch die hin un d her gehende Bewegung des mit den Vorbrennungskolben starr verbundenen Verdichtungskolbens nach Art einer doppelt wirkenden Pumpe das Treibmedium (im Beispiel i) in Bewegung ge- setzt.
• Dieses Treibmedium treibt dann eine Nutzleistungsmaschine, z. B. eine Turbine 7, an. Sehr vortei haft ist dabei eine Ausführun-sform, die C wie in der Abbildung als Druckmedium ül verwendet, das einen geschlossenen Umlauf ausiülirt und gleichzeitig zum Kühlen des Verbrennungszylinders verwendet wird.
• Im praktischen Betrieb treten beim Arbeiten der Maschine Schwierigkeiten dadurch auf, daß auf beiden Seiten des Verdichterkolbens Druckdifferenzen -sich ausbilden. Eine gewisse Druckdifferenz ist natürlich unvermeidlich; übersteigt der Druckunterschied jedoch einen durch die Bauart der Maschine vorgegebenen Grenzwert, so kann, abgesehen von überb#eanspruchung des Materials, eine Störung des Ganges des Freischwingermotors eintreten, dessen Verbrennunggskolben durch die Druckunterschiede abgebrenist werden. Um das zu vermeiden, ist im Verdichterkolben eine Ausgleichsvorrichtung vorgesehen. Diese ist in Abb. --, dargestellt. DieDruckausgleichsvorrichtung beruht darauf, daß bei überschreiten eines kritischen Grenzdruckunterschiedes in den beiden Verdichterkammern 4 der obere Teil des Verdichterkolbens 3, der als besonders ausgebildeter Teil drehbar auf dem andern, mit dem Verbrennungskolben starr verbunden#en Kolbengrundteil sitzt, sich um die gemeinsame Längsachse von Verbrenriungskolben und Verdichterkolben umeinen kleinen Winkel verdreht.
• Es sind nun in der Wand der Verdichtun-skammern in der Nähe der beiden Umkehrpunkte des Verdichterkolbens Schlitze 12 angeordnet, dergestalt, daß die auf der rechten Seite angeordneten Schlitze mit den links angeordneten Schlitzen durch Um--%##e,-,'kanäle in Verbindung stehen. Bei unverdrehter Stellung des Oberteils 3 des Verdichterkolbens werden diese Schlitze, durch die also ein Ausgleich der auf beiden Seiten des Verdichterkolbens herrschenden Druckdifferenz erfolgen kann, beim Vorbeigleiten des Verdichterkolbens versperrt. Da die Schlitze so, angeordnet sind, daß der Verdichterkolben stets auf einer Seite die Schlitze völlig versperrt, kann also solchenfalls ein Druckaus eich 2.1 durch die Umwegkanäle nicht erfolgen. Das ändert sich aber, wenn, vorbeschriehen, der ringartige Oberteil 3 des Verdichterkolbens sich verdreht. Es sind nämlich im Kolbenmantel dieses Verdichterkolbens vertiefte Aussparungen angebracht, die den Umkehrschlitzen 12 an Zahl, Größe und gegenseitiger Anordnung entsprechen. Wird nun dieser Oberteil 3 verdreht, so laufen die Aussparungen am Mantel das Verdichterkolhens, die sonst neben den Schlitzen vorbeilaufen, jetzt infolge der Verdrehung des Oberteils 3, das ja den Kolbenniantel bildet, ganz oder zum Teil über den Umwegkanalschlitzen 12 und geben diese Schlitze und damit den Druckausgleich durch die Umweg-kanäle frei.
• Die vorerwähnte Verdrehung des Oberteils 3 des Verdichterkolbens wird nun dadurch herbeigeführt, daß an der Grenzfläche von Unterteil und (drehbarem) Oberteil des Verdichterkolbens ein Rin,-kanal io den Verdichterkolben ringartig durchzieht. Im Ringkanal io befinden sich zwei kleine Kolben i i, die, etwa, durch eine Federkraft, in ihrer Normallage gehalten -werden. Es ist nun der eine dieser beiden Kolben i i mit dem drehbaren Oberteil 3 des Verdichterkolbens starr verbunden, während der andere Kolben mit dem Grundteil des Verdichterkolbens starr verbunden ist. Der Ringkanal io ist mit den beiderseitigen Verdichtunggsräumen 4 durch je einen kleinen Kanal verbunden, der durch ein Einlaßventil, im Ausführungsbeispiel eine durch Federdruck auf seinen Sitz reßte Kugel 8, vereep schlossen ist. überwindet der äußere Druck in der Verdichtungskaimner diese Federkraft, so strömt unter Druck das Treibmedium, im Beispiel also das Öl, in den Ringkanal ro und wirkt dort auf die Kolben i i ein, indem es diese entgegen der Federkraft auseinandierspreizt. Daheierfolgt die oben beschriebene Verdrehung von Oberteil gegen Unterteil, während dann, solange diese Verdrehung aufrecht-,erhalten 'bleibt, die Ausgleichsschlitze 12 freigegeben werden. Bei Absinken des überdruckes werden die Kolben i i durch die Feder wieder zusammengezogen und die Verdrehung also rückgängig gemacht.
• Durch Anordnung je einer kleinen Kammer 9 am Ende des Verdichtungsraumes, in die eine Nase, in welche die Kanäle 8 einmünden, kolb#nartig hineingleitet, kann das Kolbensystem bei Annäherung an seinen Umkehrpunkt weich abgebremst werden; die beim Einlaufen der Nase in die Kammer durch den starken D#ruckansti#eg bewirkte Verdrehung des Oberteils 3 des Verdichterkolbens öffn#et die auf der druckbeanspruchten Seite liegenden Umwegschlitze 12 und verhindert so eine überschreitung des zulässigen überdruckes.
• Vorteilhaft wird das ganze System schwingbar aufgehängt, wobei die Schwingungseigenschaften des gesamten Systems durch entsprechende Wahl der Maissen und ihrer Anordnung so abgestimmt werden, daß bei der angestrebten Arbeitsgcschwiiidigkeit des Freischwingerkolbens durch den Einfluß der Schwingungen des Gesamtsystems derTakt des Freischwingerverbrennungsmotors konstant gehalt-en wird.
• Um die für den Betrieb des im Zweitaktsystein arbeitenden Freischwingkolbens benötigte Vorverdichtung der Luft bzw. des Treibst#off-Luft-Gemisches 'herbeizuführen, ist es vorteilhaft, das gesamte System beiderseitig durch kolbenartige Ansätze jeweils in einer als Zylinder wirkenden Kammer 14 zu lagern, wobei diese Kammern nach Art eines Pum.pzylinders mit Ein- und Auslaßventilen ausgestattet sind. Es wird hier die dem Motor über den Vergaser zuztiführende Luft angesaugt Lind über den Vergaser zum Verbrennungszylinder gepumpt, weil nämlich der in den beiden Kammern 14 gleichsan-i als Kolben aufgehängte Gesamtmotor unter dein Einfluß der Kolbenbewegung in Schwingungen gerät, wobei die Kolbenansätze in diesen Kammern 14 als Saug- bzw. Druckk#olben arbeiten.
• Durch Ausgestaltung des Arbeitszylinders als Eigenk#ern und Umhüllung mit Dralitwicklungen kann das ganze Aggregat als Elektroaggregat zur Erzeugung elektrischen Stromes betrieben werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE-i. Verbrennungsmotor mit. axial freischwingendern, doppelt wirkendem Kolben, bei dem gleichzeitig mit diesem Kolben ein weitererVerdichtungskolben, der starr mit dem Kolben des Verbrennungsmotors verbunden ist und diesen ringwulstartig in der Mitte seiner Längsachse unigibt, nach Art einer doppelt wirkenden Kolbenpumpe eine Flüssigkeit oder ein Gas komprimiert we.gpumpt, wobei das fortgepunipte Medium zum Antrieb einer Nutzleistungsmaschine, z.B. einer Turbine, dient, dadurch gekennzeichnet, daß das fortggepumpte Treibmedium einen geschlossenen Umlauf ausführt.
2. 2. Verbrennungsmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmedium g#eeignetes Öl verwendet wird. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch i ,oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleich des auf den beiden Seiten des Verdichtungskolbens herrschenden Druckes des Treibmediums dadurch herbeigeführt wird, daß der ringwulstartig am Arbeitskolben sitzende Verdichtungskolben in seinem oberen Teil (3) drehbar gegen das Unterteil angeordnet ist und daß bei auftretenden Druckdifferenzen dieser ringförmige Oherteil, der seinerseits am überragenden Kolbenmant61 Schlitze aufweist, gedreht wird, indem durch Einlaßkanäle nach Überwindung einer Gegenkraft, z.B. einer Feder eines Einlaßventils, das Druckmedium in die Ringkammer (io) des Verdichtungskolbens strömt und dort einen Kolben (i i), der mit dem äußeren Teil (3) de-. Verdichtungskolbens starr verbunden ist, in Bewegung setzt. Durch die so bewirkte Verdrehung des Teils (3) verdeckt der rückgeführte Verdichtungskolb-en, solange die Verdrehung nicht durch Nachlmsen des überdruckes, der sich durch den Ausgleichkanal (13) ausgleichen kann, rückgängig gemacht ist, die Ausgleichsschlitze (12) in der Zylinderwand der Verdichtungskammer nicht oder nur teilweise, so daß also ein Ausgleich des beiderseitigen Druckes erfolgt. 4. Verbrennungsmotor nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Stirnseiten des Verdichtungszylinderraumes (4) je eine Kammer (9) angeordnet ist, in die hinein bei Annäherung an den Umkehrpunkt des Verdichtungskolbens eine Nase des Verdichtungskolbens kolbenartig hineingleitet und durch den in der Kammer dabei auftretenden Druckanstieg den Verdichtungskolben und damit den mit diesem starr verbundenen, den Verdichtungskolben antreibenden Verbrennungskolben des Freischwingers weich abbremst. 5. Verbrennungsmotor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor beweglich in der Art aufgehängt ist, daß durch die Schwingungseigenschaften des Systems die Schwingungszahl des einen Teil dieses Gesamtsystems bildmden Freischwingerkolbens des Verbrennungsmotors konstant gehalten wird. 6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Aufhängung dadurch erzielt wird, daß der VerbTennungszylinder an seinen beiden Enden als Kolben in je einen Zylinder (14) geführt wird, wobei infolge der durch den Betrieb des Freischwingers auftretenden Schwingungen des Verbrennungsmotors dieser in den beiderseitigen Zylinderkammern (14) hin und her schwingt, wobei in bekannter Weise durch Einlaßventile Luft eingesaugt und durch Auslaßventile wieder weggedrückt wird, und wobei diese vorkomprimierte Luft über den Treibstoffvergaser in den Verbrennungsraum bei öffnung der Einlaßschlitze gepreßt wird. Angezogene DTuckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 804 622, 803 388, 514026, 358643, 210751, 83391; französische P#atentschrift Nr. 583 350-