Коловратный двигатель

 

До Я).3 Я

Класс 46 а 5 г

1 —. Э -"Ь

1 с г 1 ...

ПАТЕНТ HA ИЗОВРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ коловратного двигателя

К патенту ин-ной фирмы „И. Ц. Зэдинг и Гальбах" (J. С. Sodin g и Е. На1ЪаеЪ), в г. Зундвиге, Германия, заявленному

25 августа 1930 года (ваяв. свид. № 75143).

Действительный изобретатель ин-ц Б. Гейн (Bruno Нею).

Приоритет по п.п.. 1 — 8, 14 и 15 от 2 сентября 1929 года на основании ст. б Советско-германского соглашения об охране промышленной собственности.

О выдаче патента опубликовано 31 и пространяется на 15 ле

Изобретение касается коловратного двигателя с действующими в кольцевом простра -.ñrâå поршнями, попеременно вращающимися и задерживающимися при расширении энергетического средства. 3адерживаемый поршень образует при этом заднюю стенку камеры расширения, в то время, как поршень, образующий переднюю стенку, при расширении энергетического средства стремится дальше и отдает при этом полезную работу.

Предлагаемое изобретение применимо для двигателей внутреннего сгорения, работающих воздухо-газовой смесью; од.нако, в качестве энергетического средства может также применяться гидравлическая сила, пар и т. д.

Предметом предлагаемого изобретения является коловратный двигатель, у которого на опоре каждого вращающегося в кольцевом пространстве поршня устроены две движущиеся в противоположном направлении муфты, из которых одна увлекает рабочий вал в рабочем направлении при взрыве эне тетического средства, в то время как другая задерживает сопря363 юля 1933 года. Действие патента раст от 31 июля 1933 года. женный с ней поршень, мешая ему производить обратное движение. Внутренняя часть му фты, снабженная подвижными сцепными элементами и увлекающая с собой вал, прикреплена непосредственно к валу, а внешняя часть — к опорному диску поршня. Она одновременно служит опорой для внешней части другой муфты, прикрепленной к тому же опорному диску и мешающей поршню производить обратное движение, в то время как внутренняя часть этой муфты неподвижно прикреплена к корпусу двигателя.

При взрыве воздухо-газовой смеси, находящейся в пространстве между двумя поршнями, один поршень стремится дальше в рабочем направлении и увлекает этим рабочий вал посредством одной из двух прикрепленных к его опорному диску муфт. Задний же поршень ке может произ водить обратного движения, так как одна из муфт его опорного диска упирается при этом о соответствующую неподвижную часть муфты.

Одновременно, ропе временным движением обоих опорных дисков поршней производится впуск и сжатие воздушногазовой смеси, а равно и впуск остаточного газа.

Применение муфт с признаками предлагаемого изобретения, для поперечного увлечения рабочего вала и для предотвращения обратного движения,. имеет по сравнению с применяемыми до сего времени для той же цели в коловратных силовых машинах защелками, пружинящими собачками и т. д. то преимущество, что муфты зацепляются в любом месте без ударов и надежно, в то время, как, например, при применении защелок, заскакивающих в выемки поршня, может произойти, что защелки не зацепляются, ибо поршни не всегда: останавливаются в точно определенном месте. Известные до сего времени формы осуществления коловратных силовых машин не привились на практике,по тем или иным причинам, несмотря на то, что 6ез сомнения, передача сил этими машинами гораздо выгоднее, чем передача сил от движения поршней. I

На чертеже фиг. 1 изображает поперечный разрез двигателя; фиг. 2 — разрез по линии AC на фиг..1; фиг., 3 — поперечный разрез детали пускового приспособления двигателя фиг. 4 †в спереди этой детали, фиг. 5 †разр другой детали пускового приспособления; фиг. 6— вид спереди детали по фиг. 4; фиг. 7— видоизменение детали, изображенной на фиг. б; фиг. 8 †од из муфт с поперечным сечением;. фиг. 9 — вид сие,эеди атой

» r«rygxai; фиг. 10 — подвижной элемент муфты; фиг. 11 — дальнейш„ю форму осу, ществления в поперечном сечении; фиг.

12 — эту же форму в продольном разрезе (для простоты показана лишь нижняя часть); фиг. 13 — полый поршень с одной частью охлаждающего устройства.

Кожух 5 двйгателя (фиг. 2) составлен из частей 1, 2, плотно соединенных бол-. .тами 4. Все части стягиваются болтами 3.

Части 1 и 2 кожуха образуют охваченное холодильной рубашкой кольцевое пространство 65 цилиндрического поперечного сечения, в котором вращаются поршни 6О, 60а, бОБ, 60с (фиг. 1) и поршни 89, 89а, 89Б, 89с. Поршни 60 размещены на опорном диске 33 на расстоя- нии. в 90 друг*от друга. Таким же образом укреплены поршни 89 на опорном фиске 7. Означенные поршни сконструи рованы в виде полых поршней:и насажены на цапфы б4 опорных дисков 7 и

33, на которых они привинчены посредством сидящей на шайбе 62г йки 61. На .поршнях могут быть предусмотрены вы:емки 232, с целью дать им возможность более тесно соединиться на месте какогонибудь запала и получить таким образом более высокое сжатие. Оба опорных ди ска вращательно насажены на шариковых подшипниках 31 на рабочем валу 12. Для уплотнения кольцевого пространства 65 . в тех местах, в которых опорные дйски скользят один около другого, устроены уплотнительные кольца 66 (фиг. 2); кроме того имеются уплотнительные, кольца для уплотнения кольцевого пространства 65 в тех местах, в которых опорные диски скользят мимо подвижных частей 1 и 2 кожуха. Кроме того, для уплоткения против смазочного масла поставлены уплот"

HHTeAhHbIe кольца, 59.

Каждый из опорных дисков 7и 33снаб-. жен цилиндрическим «выступом 28, в ко" торый неподвижно всажена внешняя, часть

27 одной из муфт. Муфта (фиг. 8 10) состоит из внешней части 27 и из в треннего кольца 24, прикрепленного: а рабочем валу 12 посредством клиньев 5.

В отверстиях внутреннего кольца 24 по; мешены подвижны элементы муфты 26, снабженные, масляными каналами 195.

Подвижные элементы колодки 26 соразмерены таким образом, чтобы, с одной стороны, диаметр В цапфы 30 колодки 26, а с другой стороны, ширина,N (фиг. 10) в месте перехода колодки 26 к цапфе Зф и, наконе«, длина L относились друг « к другу, как 3: 2: 7: 5. Неподвижный элемент колодки (фиг. 10) вращается около точки С. Действующая плоскость его об-::. разует часть круга с центром А. По движной элемент муфты образует таким образом часть ролика, эксцентрически качающегося вокруг центра А над цапфой

30 и точкой вращения С последнего.

Эксцейтриситет центра А должен быть выбран таким образом, чтобы угол а между радиальным соединением и йрям Ф

СЕ; идущей через точки, приложефй силы F. подвижного элемента муфтй, pàrrнался, примерно,. от б до 12О. Во внутреннем кольце 24;,муфт ос влены державки 297-(фйг. " 9) „ : сйафрфные пружиной 299, входящей в отверстие 98 подвижных элементов колодок 26. Пружина стремится вращать подвижные элементы муфты вокруг их точки вращения и придавливать их к внешней части муфты 27. Вся внутренняя часть муфты вращается в масляной ванне. При вращении внешней части муфты 27 против часовой стрелки подвижные элементы муфты сцепляются так, что увлекается внутреннее кольцо 24 муфты и с ней рабочий вал 17; в другом же направлении это вращение не имеет места.

На наружной стороне каждого цилиндрического выступа 28 надета цилиндрическая муфта 23, укрепленная посредством клина 29; означенная муфта уплотняется кольцами 69 и 70 и муфтой б8. В муфте

23 поставлена внешняя часть 22 муфты, сконструированной, примерно, так же, как и вышеописанная муфта с подвижными элементами 17. Внутренняя втулка

16 насажена при помощи бронзовой втулки

15 на нижней части 14 муфты 23 и неподвижно прикреплена к кожуху 5. Кроме того, она снабжена шариковым подшипником 8, на котором покоится рабочий вал 12, Муфта закрывается посредством крышки 21, в которой, против выступающего масла, пссредством навертной буксы 18, поставлена уплотнительная набивка 19.

Для уплотнения всей машины против выступающего масла устроены уплотнитель ые кольца 11 с опорными втулками

277, прижимаемыми крышкой 6. Необходимое смазочное масло подводится к машине насосом через каналы 13. Оно проходит туда по всем подшипникам и муфтам и отводится опять через канал 113, в котором устроен нагруженный пружиною обратный клапан.

Для пуска двигателя в ход предусмотрен поводковый диск 44, неподвижно насаженный на вал посредством клиньев

45. Диск снабжен Т-образной головкой, на каждой стороне которой имеются две пары зубцов 51 и 51 (фиг. 4). Означенные зубцы работают совместно с соответствующим и защелками 52 поршня 47 (фиг, 5), поставленного в цилиндре 46, прикрепленном к опорному диску 7. Пружина 49 стремится привести защелку 52 в сцепление с внутренним зубцом 51 диска 44. Поршень 47 снабжен пальцами 53 поводкового приспособления, на которые надет стальной направляющий ролик 54, работающий совместно с направляющим выступом 56, всаженным в выемку 252 части 2 (фиг. 2) и прикрепленным к последней посредством болтов 57. Форма направляющих выступов 56 (фиг. 6) выполнена в виде двух кругов с выпрям.ленными в двух местах 1 1 линиями, причем по внутренней стороне означенного круга катается ролик 54. Как только ролик 54 переходит из круглои части направляющего выступа в прямолинейную часть, путь его укорачивается. Вследствие этого направляющий ролик 54, а с ним и защелка 52 поршня 47 отдавливаются вниз, так что зубцы 57 и 51 выходят из положения сцепления. Направляющий выступ 56 может, однако, иметь также форму, показанную на фиг. 7. При этой форме осуществления образуется паз из двух направляющих выступов 56. В этом пазу катается направляющий ролик 54. В некоторых местах 777 паз, имеющий, впрочем, круглую форму, скошен.

Для получения необходимого сжатия при пуске двигателя в ход устрсено особое приспособление для задержания.

Последнее состоит из надетого на муфту 23 кулачного кольца 780 (фиг. 2), снабженного шестью выступами 781. Совместно с этим кулачным кольцом работает ролик

182, с пирающийся на подшипник 783, который прикреплен к стержню 186, помеще иному в корпусе 185. Переставная посредством гайки 189 пружина стремится прижать стержень 186, а с ним и ролик

182 к кулачному кольцу. Кулаки распределены таким образом, что поршни останавливаются каждый раз на тех местах, на которых должен произойти запал.

Вследствие усилия, прилагаемого при пуске двигателя в ход, кулак, действующий как раз в это время, продавливается под упругим роликом; следующий кулак набегает на следующем месте запала. Как только двигатель начинает действовать, ролик, вследствие более высокого усилия и скорости, отбрасывается вверх, и находящаяся под действием пружины защелка 188 вскакивает в выемку 184 стержня 186, так что ролик удерживается в приподнятом состоянии и находится вне действия." В каждой части кожуха 5 устроены два таких приспособления, расположенные друг против друга.

Для впуска воздухо-газовой смеси и отвода остаточного газа устроены шесть ,впускных клапанов 72 и шесть выпускных клапанов 81, распределенных по окружности стенки кольцевого пространства б5.

Один впускной клапан 72 и один выпускной клапан 81 расположены. друг против друга. Впускной клапан 72 снабжен тарелкой 74, лежащей на гнезде 80. К тарелке 74 прикрепле i шпиндель 73. На последний надета пружина 75, сжимаемая посредством гайки 77 и тарелки 7á. Направление открытия клапана выбрано таким образом, что тарелка при открытии входит в кольцевое пространство 65. Воздухо-газовая смесь подводится через патрубок 79, к которому присоединен карбуратор, Подводящий патру бок может быть снабжен непосредственно компресЫром. Выпускной клапан 81 также состоит из тарелки 87, покоящейся на гнезде 8б. На шпиндель 82 надета пружина

85, сжимаемая посредством тарелки 83 и гайки 84. Направление открытия клапана при этом выбрано таким образом, что клапан при открытии передвигается наружу. Остаточные газы отводятся через натру бок 88. Открытие впускного клапана 72 производится от получающегос при движении высасывания поршня разреженного давления, в то время, как выпускной клапан открывается от давления остаточных газов. Между двумя смежными парами клапанов устроена пара расположенных друг против друга запальных свечей бЗ, так что в сущности имеется шесть пар запальных свечей.

Действие машины заключается в следующем. Если необходимо пустить двигатель в ход, то вращают рабочий вал 72, вследствие чего вращается тактике поводковый диск 44. Как только один из его зубцов, например, зубец 57 приходит в сцепление с защелкой 52 на опорном диске 7, то диск 44 увлекает означенный опорный диск и прикрепленные к нему поршни 89, 89а, 89Ь и 89с. После того, как поршень при вращении перешел на линию следу ющего места запала, без того, чтобы произошла вспышка газовой смесй, направляющий ролйк 54 подходит к одному из плоских мест 771 направляющего бруска, так что защелка 52 отдавливается вниз и, вследствие этого, опорный диск T расцепляется с зубцом "51 поводкового диска. После. этого . зубец 51 другой стороны диска 44 приходит в сцепление с .одной из защелок 52 (вследствие расположения в другой плоскости, не показанной на чеРтеже) пускового приспособления,:, имеющегося на опорном диске 33, и увлекает его с собой. После прохождения заранее определенного пути опорный диск ЗЗ вновь освобождается.

Этот цикл действия повторяется до тех пор, пока не последует запал газов6й смеси. Как только последний произойдет, опорные диски поршней начинают попеременно вращаться, так что более не требуется увлечения их диском 44, который, однако, продолжает вращаться с валом 72 и зубцы диска попеРеменно приходят в сцепление и расцепление с защелками 52 на поршнях 47. Но так как при этом r:е происходит передачи энергии и, кроме того, все пусковое приспособление вращается в масляной ванне, то не будет иметь места сколько-нибудьзаметный износ. Но, как тол. ко двигатель, вследствие неудавшегося запала и, вследствие перегрузки, грозит остановкой, пусковое приспособление вновь приходит в действие и увлекает пбршни, вследствие накопленной в нем центробежной силы, до момента нового запала.

После пуска двигателя в ход приводится, также устройство для удерживания поршней в бездействии, так как ролики.182 задерживаются в приподнятом состоянии, вследствие вскакнвания болта 188 в,выемку 184 стержня 18б

Собственно работа машины протекает следующим образом. При взрыве газовой смеси в пространствах 90 и 94 поршни б0 и 60а стремятся по направлению стрелки и .увлекают при этом вал 12.

Поршни 89 и 89а не могут, однако, производить обратного движения. При .. движении поршня б0 вперед производится не только вращение вала 72, но сжимается одновоеменно и находящаяся в пространстве 91 воздушно-газовая .смесь. Так,как этот поршень с самого начала своего движения,перебегает за место расположения клапанов 72 и 81, то этим предотвращается возможность открытия расположен -biz в этом пространстве клапанов, вследствие образовавшегося избыточного давления. Таким образом, получается новая камера сжатия, в которой располо"Фч«дельные муфты и подшипники и постуйает, вследствие- центробежной силы, через-выпускные каналы 160 (фиг. 11) внутрь поршней, наполненных почти целиком маслом. В каждом поршне имеется спускное приспособление 167, в которое стремительно впускается масло, вследствие инерции от удафа при остановке поршня, и течет. затем через отводный канал 162 в канавку 777. Из последней масло уходиФ опять через каналы 778:и 779.;, На фиг. 13 показан снабженный сиускным приспособлением полый поршень.

Спускное приспособление 161 состоит из воронки, занимающей приблизительно всю ширину плоскости поршня. Отверстие воронки открыто против показанного на чертеже направления вращения поршня, так что масло выбрасывается в воронку при остановке поршня. К ворожее 167 присоединен отвод.ый канал 162. Для предотвращения обратного потока масла через спускное приспособление в последнем устроен шаровой клапан 280, допускающий лишь отвод масла, но предотвращающий подвод его одинаковым образом и во впускном канале 160 устроен шаровой клапан 281 (фиг. 12), предотвращающий нежелательный отвод масла через означенный канал.

Действие фашины заключается в следующем. Пусковое приспособление действует, примерно, таким же образом, как и при форме осуществления изобретения по . фиг. 1 и 2. Как только тормозная шайба 138; принадлежащая к поршням 60 и 60а, со своим кулаком 141 набежит на тормозную колодку 137, поршни 60 ибОа, продвинутые до этого перед поршнями 89 и 89а, задерживаются, вследствие чего нисходит,зажатие. Если в соответствии

С установкой колодки 137 будет достигнуто давление сжатия от 5 до 8 атмосфер, то происходит запал. Поршни 60 и

6да, вследствие взрыва, стремятся двигаться по направлению стрелки, при одновременном преодолении задерживаю щего действия; поршни увлекают рабочий вал 12 таким же образом,,как это было описано для действия по фйг. 1 и 2; оба же других поршня задерживаются так же, как это было показано на тех же

«фигурах.

Остаточные газы выталкиваются выиускнымк клапанами 173 и 173а. Находи:

> щиеся еще в движении поршни сжимают вновь впуще«ную или засосанную смесь, причем, в данном случае, порш «и 89 и

89а задерживаются соответствующим устройством. Затем цикл работы повторяется. Распределение клапанов производится, как было описано выше, при помощи кулаков 20, 156 и 157 (фиг. 12).

Регулированием момента запала и регулированием при задержив алии может быть получено требующееся сжатие.

Если в качестве энергетического средства пользуются паром, то охлаждение поршня, топлив «ый насос и т. д. отпадают, а на место запальных свечей устанавливаются паровые клапаны.

Предмет патента, 1. Коловратный двигатель с поршнями, попеременно движущимися в кольцевом кругового сече«ия цилиндре и автомати1 чески сцепляющимися и расцепляющимися с рабочим валом, 0«лй««аи«ц«,ййсй применением на каждом из поршневых дисков 7 и 33 (фиг. 2) двух фрикционных муфт, состоящих,из нагруженных пружинами 299 колодок 26 (фиг. 8 — 10), поворачивающихся на цапфах 30 с центром С и эксцентрично обточе «ных, из каковых муфт одна допускает враще«иев одну сторону и помещена в цилиндрическом выступе 28 дисков 7 и 33 (фиг. 2) и ее внутреннее кольцо 24, несущее цапфы 30, заклинено

:на рабочем валу 12, а другая муфта допускает вращение в другую сторону и помещена в цилиндрической муфте 23, укрепленной на выступе 28, и ее внутренняя втулка 16, несущая цапфы колодок, скреплена с кожухом 5 двигателя.

2. Применение в двигателе по п. 1 при числе поршней более двух пар автоматических впускных и выпускных клапанов 72 и 8 (фиг. 1 и 2), расположенных таким образом, что впускные и выпускные отверстия закрываются поршнями тотчас же после начала их. движения, число клапанов равно трехкратному числу пар поршней и, между каждыми двумя парами клапанов посредине помещена воспламенительная свеча.

3. Применение в двигателе по п. 1 укрепленного на муфте 23 кольца 180 (фиг. 2) с выступами 181, в которые упирается, с целью удержания одного из каждой пары жены запальные свечи 63b. Поршень 893, . образующий переднюю стенку этой камеры, не может отойти в рабочем, напра.влении, так как укрепленный с ним на том же самом опорном диске 7 поршень ,98 задерживается противодавлением взорвавшихся газов. В тот момент, когда давление сжатия новых газов и противодавление взрываемых газов уравновесилось, происходит новый запал. Урегулированием момента запала, таким образом,может быть одновременно установлен размер образующегося сжатия.

Одновременно с движением поршня 60 .продолжает двигаться прикрепленный к тому же опорному диску 33 поршень 60„ благодаря этому в пространстве 92 получается разрежение, вследствие чего открывается находящийся в этом пространстве выпускной клапан, так что всасывается новая смесь. В пространстве же

93, напротив, образуется избыточное давление, открывающее выпускной клапан, вследствие чего остаточные газы могут уходить.

Этот цикл работы продолжается и да-лее. Первое образование смеси и сжатия получается тем, что диск 44 вращает опорные диски с поршнями. Перед, вращением,двигателя, однако, поршень, образующий переднюю стенку ее, не задерживается противодавлением взрывчатых газов какого-нибудь другого с ним на

- том же опорном диске насаженного поршня. Задержание поршня производится в действительности описанным выше приспособлением для этой цели.

Передача движения поршней на рабочий вал 72 и задерживание поршней производится следующим образом. Как только, например, поршень 89 стремится далее в рабочем направлении, внешняя часть 27 муфты его сцепляется посредством колодок 26 с внутренней, частью муфты 24, прикрепленноф к рабочему валу 12. Последний, вследствие этого, увлекается в рабочем направлении. сли поршень бО, образующий заднюю стенку камеры вспышки и насаженный на другой опорный диск, пытается производить, обратною движение, внешняя часть муфты означенного опорного диска приходит в цепление с.кожухом 5. Вследствие этого опорный диск с прикрепленными к нему пор пнями не может вращаться в обратном!

1 направлении. Каждый поршень при,всйышке может вращаться лишь в рабочем.на. правлении, при одновременном увлечении рабочего вала 12., Форма осуществления, показанная . на фиг. 11 и 12, соответствует по принципу работы, по конструкции муфты и пускового приспособле «ия форме осуществления по фиг. 1 и 2.Пространство 97 представляет. охлаждающую рубашку..Отросток 53 пускового приспособления, в дан-, ном случае, сконструирован немного ина че; эт0, однако, для идеи изобретения не имеет значения. Поршни 60 и 60а, а также

89 и 89а выполнены полыми.

При двигателе согласно фиг. 11 и 12 на каждом из опорных дисков 7 и 33 устроена лишь одна пара поршней. Вследствие этого, поршень, образующий net реднюю стенку камеры сжатия, например, поршень 89 не удерживается протииодавлением одного из других поршней, насаженньйс с ним на том же опорном диске, если поршень бО к нему приближается и если при этом сжимается газовая смесь, а потому для получения сжатия необходимо предусмотреть особое приспособление. Последнее состоит из шайбы 138, заклиненной на муфте 23. Тормозный ф. диск снабжен кулаком 147 с длинной пло-,щадью разбега, в целях получения остановки без толчков. Тормозный диск рабо; тает совместно с тормозной колодкой;137; в вилкообразную часть диска,,йосред=: ством стержня 140, посажен ролик 139.

Последний, с . целью заглуйения шума, обтядут сырой кожей. Тормозная колодка

137 может быть йосредством пружиня-. щего диска 134 и муфты 135 более йли менее прижата к кулаку 141. Целесооб-, pas Ho связать все муфты 135, каким-либо ки;., нематическим средством, так чтобы вс четыре цилиндра 137 регулировались д одного места. Посредством цилиндра le и шайбы 138 поршни, образующие перед;, нюю стенку камеры расширения, удержи-„ ваются во время сжатия, так что размер действия задержания определяет размер сжатия, которое, вследствие этого, легко регулируется.

Далее, при этой форме осуществления изобрегения предусмотрены еще,особые охлаждающие, устройства. Устройство, охлаждающее, напрймер, масло,:,подво дится,, через трубу 199, проходит;через „ поршней для получения необходимого при пуске в ход сжатия, ролик 182, отбрасываемый наружу центробежной силой при движении двигателя и удерживаемый в этом положении защелкой 188.

4. Применение в двигателе по п. 1 пускового приспособле ия, состоящего из закрепленного на рабочем валу 12 диска

44, снабженкого на обеих сторонах внутри обода зубцами,. 51 и 51 (фиг. 3 — 7 и

2), в которые упирается защелка 52 поршня 47, подвижного в цилиндре и периодически перемещаемого направляющим

1 выступом или.пазом 56 при помощи пальца 53 с роликом 54 (фиг. 5).

5. Видоизменение двигавеля по п. 1, ОтЛичвюЩОЭСЯ в случае лишь двух пар поршней применением, в целью удержания одного поршня при пуске в ход, укрепленных на муфтах 23 (фиг. 11 и 12) шайб 138, нажимаемых к роликам на ко«Йухах 1 и 2 при помощи тормозных колодок 137 с роликами 139, передвигаемых действием дисков 134и муфт 135.

6. Применение в двигателе по п.п. 1 и 2 при пустотелых поршнях охлаждающей и смазочной системы, состоящей из каналов 179 †162 вЂ, снабженных в полости поршней воронкой 1б1 (фиг. 1l — 13) с шариковым клапаном 280.,