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Ctaskraftmaschiue.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gaskraftmaschine jener Type, bei der die Energie eines in Kolbenzylindernverdichteten undgezündeten Brenngemisches in einem Turbinensystem ausgeniitzt wird, und besteht im wesentlichen in der besonderen Ausbildung und Anordnung der Verdichtungskammer. wodurch das Laufrad an mehreren Stellen gleichzeitig auf kürzestem Wege beaufschlagt wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dar-
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eine Ansicht nach Fig. 1 von vorne bei abgenommenen Gehäusedeckel. Die Fig. 3 und 4 stellen den beweglichen kolbenförmigen Kammerteil F teils im Schnitt, teils in Ansicht dar. Die untere Hälfte der Fig. 5 zeigt eine analoge Ansicht nach Fig. 2 von der Rückseite, die obere Hälfte rechts bei abgenommenem Exhaustor und links bei abgenommenem Laufrad. Die Fig. 6 und 7 zeigen den unbeweglichen Kammerteil E teils im Schnitt und teils in Ansicht. Die Fig. 8 bis 11 veranschaulichen Darstellungen des zwischen Verdichtungskammer und Laufrad eingebauten Düsenorganes mit dem ge, teuerten Abschluss, chieber ; Fig. 12 zeigt eine Steuermuffe.
In Fig. 13 ist eine abgeänderte Ausführungsform teils im Schnitt, teils in Ansicht dargestellt.
Das starre Maschinengehäuse A ist nach beiden Seiten mittels der durchbrochenen Deckel Bund Bl abgeschlossen, in deren Naben die Antriebswelle C mittels Kugellager D und D'gelagerte ist. Mit dem Gehäuse ist ein hohlringförmiger, einerseits durch einen Ringboden abgeschlossener Gusskölper B fest verbunden, welcher zusammen mit einem zweiten in ihm kolbenartig geführten Hohlringkörper F die Verdichtungskammer bildet. Der Kammerkörper E trägt an seiner inneren Fläche eine Anzahl Einlassventile V, welche mittels Leitungen G über eine Ringkammer H mit dem Vergaser 7 verbunden sind.
Der Bodenteil der Verdichtungskammer enthält eine Anzahl Öffnungen (im dargestellten Falle drei), an welche sich der Düsenringkörper K. anschliesst. Der Kammerteil F, in dessen gegen den Teil E kolbenartig abgedichteten Boden die an die Zündmasehine angeschlossenen Zündkerzen N sitzen, ist mittels Armspeichen M und einer Nabe 0 auf einer auf der Antriebswelle verkeilten Schraubenmuffe P längs verschiebbar aber undrehbar gelagert. Die Verdrehung des Körpers F wird durch die am Deckel B vorgesehene Führungsstange Q, welche in der örtlichen FÜhrung t gleitet, verhindert.
Der an den Kammerboden anschliessende Diisenkörper K (Fig. 8-11) besitzt eine Anzahl den Öffnungen im Kammerboden entsprechender Düsen, welche durch unter Federwirkung stehende Schieber s abgeschlossen und geöffnet werden können. Dieser Düsenkörper ist, wie die Einzeldarstellungen zeigen, mehrteillg ausgebildet und die Teile sind durch entsprechende Flanschen und Schrauben unter einander verbunden. Der Schieber s trägt an seiner aus dem Schiebergehäuse'S'herausragenden Spindel sp eine Platte p, welche unter dem Einflusse einer Feder q (Fig. 1) steht, die den Schieber stets in die Sehlusslage drückt.
Das Ende der Spindel steht durch einen Winkelhebel w in Kontakt mit einer am Kammerkörper E verschiebbar gelagerten Ansehlagstange r, gegen welche sich ein am Kammerkörper F vorgesehener Anschlag (lIegen kann. An den Düsenkörper K schliess dicht das Laufrad T an, das mit der Antriebswelle verkeilt ist und an dieses der die Abgase aufnehmende Exhaustor U, von welchem die Abgase bei V1 ins Freie entweichen.
Um eine Kühlung des Laufrades bzw. der hintereinander angeordneten Laufräder zu erzielen, ist es vorteilhafte dieselben im unmittelbaren Anschluss an das Durchströmen der Verbrennungsgase zu durchlüften.
Zu diesem Behufe kann im Anschluss an die Austrittsseite des letzten Laufrades unmittelbar auf dessen Welle ein Exhaustor angeordnet sein, der in dem Gehäuse einen Unterdruck erzeugt.
Die Ansaugeventile V sind an der Mantelfläche der Verdichtungsräume derart angeordnet, dass ihre Einmündungsöffnungen kurz gegen Ende der Kompression vom Kolben Überschliffen werden. Hiedurch werden die Ventile der Einwirkung der heissen Verbrennungsgase entzogen.
Die Wirkungsweise ist folgende : Wird die Welle C in Umdrehung versetzt, so wird unter der Annahme, dass bei der in Fig. 1 gezeichneten äussersten Stellung des Kammerkolbens F die Verdichtungskammer mit Gasgemisch gefüllt ist, durch die Drehung der mit der Welle verkeilten Muffe P die Nabe 0 des Kammerteiles F und mit dieser der ganze kolbenartige Kammerkörper mittels eines in der Nabe 0 verschraubten und in die Schraubennut der Muffe eingreifenden Zapfens Y nach rechts in den Kammerkörper B hineingedrückt und so das Gasgemisch bis zur gewünschten Höhe komprimiert. Die Schieber s sind während dieses Vorganges in Abschlussstellung.
Am Ende der Kompression wird Zündung gegeben und das Gasgemisch zur Explosion gebracht, wobei der Zapfen Y in einem Teil der Nut geführt ist, der nur eine geringe axiale Verschiebung des Kolbens veranlasst ; in dieser letzten Periode der Verschiebung gelangt der Anschlag cl zur Anlage an die Stange e und lüitet mittels des Winkelhebels'c den Schieber s ; hat sich dieser auch nur ein wenig gehoben, so können die Druckgase von unten in das Schiebergehäuse S eindringen und drücken nun durch Einwirkung auf die Platte p den Schieber unter Überwindung des Federdruckes vollständig in das Schiebergehäuse zurück, so dass er die Düsenkanäle vollkommen fiei-
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gibt und der Einwirkung der heissen Explosionsgase entzogen bleibt.
Die Gase werden somit durch die Düsen dem Laufrad zuströmen, sich darin unter gleichzeitiger Energieabgabe entspannen, sodann in den Exhaustor und von diesem ins Freie gelangen. Sobald sich die Gase entspannt haben, schliessen durch Wirkung der Federn q die Schieber s die Düsen wieder ab, während gleichzeitig der Zapfen Y in die Rück- führung der Schraubennut eintritt, den Anschlag d von der Anschlagstange r abzieht und den kolbenförmigen Kammerteil in seine Anfangslage zurückführt, wobei durch die Einlassventile frisches Gasgemisch in die Verdichtungskammer strömt. Der Vorgang kann sich nun wiederholen.
Durch die Ausgestaltung der Schraubenmuffe P bzw. der Steigung der Nut hat man es in der Hand die Zahl der auf eine Umdrehung entfallenden Explosionen beliebig zu wählen.
Die Ausführungsform nach Fig. 13 stimmt hinsichtlich der Arbeitsweise und der wesentlichen Konstruktionselemente mit der Ausführungsform nach Fig. 1 vollständig überein und sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt. Sie ist jedoch a1s symmetrisches Doppelaggregat und zweistufig ausgeführt. Unterschiedlich ist die Ausbildung der Verdichtungskammern und der Steuerungorgane zur Betätigung der Kompression sowie zur Herstellung des Anschlusses der Kammer an das Laufrad. Die Verdichtungskammer ist a's eine Anzahl von in dem feststehenden Kammerteil vorgesehenen Zylindein 1 ausgebildet, in die entsprechende Kolben Il dicht eingesetzt sind.
Die mit Rollen versehenen Enden der Kolbenstangen liegen unter Federwirkung gegen einen auf der Antriebswelle verkeilten Nockenring NI an, bei dessen Rotation die aufsteigenden Teile der Nockenfläche die Kompression bewirken. An Stelle des Düsenkörpers ist eine Ringscheibe 111 angebracht, welche mit dem Laufrade verschraubt ist und zusammen mit ihm rotiert. Diese Ringscheibe gibt am Ende der Kompression nach erfolgter Explosion die Öffnungen im Boden der Verdichtungszylinder frei, da sie mit einer entsprechenden
Anzahl von Durchbrechungen versehen ist, durch welche die Gase zum Laufrad gelangen können, wenn diese Öffnungen mit den Zylinderöffnungen sich decken.
Sie schliesst jedoch bei ihrer Rotation diese Öffnungen mit ihrem vollen Teil unmittelbar darauf wieder ab, so dass beim Rückgange des Kolbens das Ansaugen von frischem Gasgemisch erfolgen kann.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, durch entsprechende Verteilung der Arbeitsphasen in den verschiedenen Zylindern gegen einander eine gleichmässigere Verteilung der Kraftimpulse und so einen hohen Gleichförmigkeitsgrad erzielen zu können. Ferner ermöglicht die symmetrische Anordnung die jeweils gleichzeitige Beaufschlagung an einander symmetrisch gegenüberliegenden Stellen, wodurch Axialschübe und Kippmomente wirksam vermieden werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gaskraftmaschine, bei der ein explosibles Brennstoffluftgemisch in einer ihr Volumen durch die Bewegung der Maschine ändernden Verdiehtungskammer angesaugt, verdichtet und gezündet wird, worauf bei gleichbleibendem Verdichtungsraum das gezündete Gasgemisch durch unmittelbaren Anschluss der Verdichtungskammer an ein Turbinensystem seine Energie unmittelbar in drehende Bewegung umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdiêhtungskammer (E) hohlringförmig ausgebildet und konzentrisch um die Laufradwelle (c) gelagert ist, so dass die Verbrennungsgase das Laufrad (T) ohne Umlen- kung auf dem kürzesten Wege und gleichzeitig an mehreren im Kreisumfang gleichmässig verteilten
Stellen beaufschlagen.
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Ctaskraftmaschiue.
The present invention relates to a gas engine of the type in which the energy of a combustion mixture compressed and ignited in piston cylinders is utilized in a turbine system, and consists essentially in the special design and arrangement of the compression chamber. whereby the impeller is acted upon at several points simultaneously over the shortest possible path.
In the drawing, the subject matter of the invention is shown in two exemplary embodiments.
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a view according to FIG. 1 from the front with the housing cover removed. 3 and 4 show the movable piston-shaped chamber part F partly in section, partly in view. The lower half of FIG. 5 shows an analogous view of FIG. 2 from the rear, the upper half on the right with the exhaustor removed and on the left with removed impeller. 6 and 7 show the immovable chamber part E partly in section and partly in view. 8 to 11 illustrate representations of the nozzle element installed between the compression chamber and the impeller with the ge, expensive closure, slide; Fig. 12 shows a control sleeve.
In Fig. 13 a modified embodiment is shown partly in section, partly in view.
The rigid machine housing A is closed on both sides by means of the perforated cover collar B1, in whose hubs the drive shaft C is supported by means of ball bearings D and D '. A hollow ring-shaped cast body B, which is closed on one side by an annular base and which, together with a second hollow ring body F guided in it in the manner of a piston, forms the compression chamber. The chamber body E has a number of inlet valves V on its inner surface, which are connected to the carburetor 7 by means of lines G via an annular chamber H.
The bottom part of the compression chamber contains a number of openings (three in the illustrated case) to which the nozzle ring body K. adjoins. The chamber part F, in the bottom of which is sealed piston-like against part E, the spark plugs N connected to the ignition machine are seated, is supported by means of arm spokes M and a hub 0 on a screw sleeve P wedged on the drive shaft so that it can be moved longitudinally but not rotated. The rotation of the body F is prevented by the guide rod Q provided on the cover B, which slides in the local guide t.
The nozzle body K (Fig. 8-11) adjoining the chamber floor has a number of nozzles corresponding to the openings in the chamber floor, which can be closed and opened by slides s under spring action. As the individual illustrations show, this nozzle body is designed in several parts and the parts are connected to one another by means of corresponding flanges and screws. The slide s carries a plate p on its spindle sp protruding from the slide housing'S ', which is under the influence of a spring q (FIG. 1) which always presses the slide into the closed position.
The end of the spindle is in contact through an angle lever w with a stop rod r, which is slidably mounted on the chamber body E and against which a stop (provided on the chamber body F can lie. The impeller T, which is wedged with the drive shaft, tightly connects to the nozzle body K is and to this the exhaust gas absorbing exhaustor U, from which the exhaust gases escape into the open at V1.
In order to achieve cooling of the impeller or the impellers arranged one behind the other, it is advantageous to ventilate them immediately after the combustion gases flow through them.
For this purpose, an exhaustor can be arranged directly on the shaft of the last impeller following the outlet side, which creates a negative pressure in the housing.
The intake valves V are arranged on the lateral surface of the compression chambers in such a way that their confluence openings are ground over by the piston shortly towards the end of the compression. This removes the effects of the hot combustion gases from the valves.
The mode of operation is as follows: If the shaft C is set in rotation, assuming that in the extreme position of the chamber piston F shown in FIG. 1, the compression chamber is filled with gas mixture, the rotation of the sleeve P wedged with the shaft Hub 0 of the chamber part F and with it the entire piston-like chamber body is pressed to the right into the chamber body B by means of a pin Y screwed into the hub 0 and engaging in the screw groove of the sleeve, thus compressing the gas mixture to the desired height. The slides s are in the final position during this process.
At the end of the compression, ignition is given and the gas mixture is made to explode, the pin Y being guided in a part of the groove which causes only a slight axial displacement of the piston; In this last period of displacement the stop cl comes to rest on the rod e and releases the slide s by means of the angle lever c; if this has lifted only a little, the pressurized gases can penetrate into the valve housing S from below and, by acting on the plate p, press the valve completely back into the valve housing, overcoming the spring pressure, so that it completely fieges the nozzle channels.
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and the action of the hot explosion gases remains.
The gases will thus flow through the nozzles to the impeller, relax therein with simultaneous release of energy, then get into the exhaustor and from there into the open. As soon as the gases have relaxed, the slides s close the nozzles again through the action of the springs q, while at the same time the pin Y enters the return of the screw groove, pulls the stop d off the stop rod r and moves the piston-shaped chamber part to its initial position recirculates, with fresh gas mixture flowing through the inlet valves into the compression chamber. The process can now be repeated.
Due to the design of the screw socket P or the slope of the groove, it is up to you to choose the number of explosions allotted to one revolution.
The embodiment according to FIG. 13 corresponds completely to the embodiment according to FIG. 1 with regard to the mode of operation and the essential structural elements and the same reference numerals have been chosen for the same parts. However, it is designed as a symmetrical double unit and in two stages. The design of the compression chambers and the control elements for actuating the compression and for establishing the connection of the chamber to the impeller are different. The compression chamber is formed by a number of cylinders 1 provided in the fixed chamber part, into which corresponding pistons II are tightly inserted.
The ends of the piston rods, which are provided with rollers, rest under the action of a spring against a cam ring NI wedged on the drive shaft, the rotation of which causes the rising parts of the cam surface to compress. Instead of the nozzle body, an annular disk 111 is attached, which is screwed to the impeller and rotates together with it. At the end of the compression after the explosion, this washer releases the openings in the bottom of the compression cylinder, since it has a corresponding
Number of openings is provided through which the gases can get to the impeller when these openings coincide with the cylinder openings.
However, when it rotates, it immediately closes these openings with their full part again, so that fresh gas mixture can be sucked in when the piston retracts.
This embodiment offers the advantage of being able to achieve a more even distribution of the force impulses and thus a high degree of uniformity by appropriate distribution of the work phases in the various cylinders. Furthermore, the symmetrical arrangement enables the simultaneous loading of each other at symmetrically opposite points, whereby axial thrusts and tilting moments are effectively avoided.
PATENT CLAIMS:
1.Gas engine, in which an explosive fuel-air mixture is sucked in, compressed and ignited in a compression chamber that changes its volume due to the movement of the machine, whereupon, with the compression chamber remaining the same, the ignited gas mixture converts its energy directly into rotating movement by directly connecting the compression chamber to a turbine system, characterized in that the Verdiêhtungskammer (E) is designed as a hollow ring and is mounted concentrically around the impeller shaft (c) so that the combustion gases evenly distributed the impeller (T) without deflection on the shortest path and simultaneously to several in the circumference
Press on places.