AT396969B - TURNING PISTON - Google Patents

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Description

AT 396 969 BAT 396 969 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenmaschine mit in einem ringförmigen Gehäuse angeordneten Drehkolben, die zur Erzielung eines periodisch wechselnden Verhältnisses ihrer Winkelgeschwindigkeiten mit konzentrischen Wellen verbunden sind, auf denen exzentrisch angeordnete Zahnräder befestigt sind, die mit auf einer parallelen Welle exzentrisch angeordneten Zahnrädern kämmen, wobei das Gehäuse mit einer der konzentrischen Wellen sowie mindestens zwei Drehkolben verbunden und an seiner Innenseite durch einen Innenring abgedeckt ist, der mit mindestens zwei weiteren Drehkolben und der zweiten konzentrischen Welle verbunden ist.The invention relates to a rotary lobe machine with rotary lobes arranged in an annular housing, which, in order to achieve a periodically changing ratio of their angular velocities, are connected to concentric shafts on which are mounted eccentrically arranged gearwheels which mesh with gearwheels arranged eccentrically on a parallel shaft, whereby the housing is connected to one of the concentric shafts and at least two rotary pistons and is covered on its inside by an inner ring which is connected to at least two further rotary pistons and the second concentric shaft.

Drehkolbenmaschinen dieser Art sind schon seit Jahrzehnten bekannt, haben jedoch alle den Nachteil einer mangelnden Abdichtung zwischen den einzelnen rotierenden Teilen.Rotary piston machines of this type have been known for decades, but all have the disadvantage of a lack of sealing between the individual rotating parts.

Die Erfindung hat es sich daher zum Ziel gesetzt, eine Maschine der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine weit bessere Abdichtung als bei den bekannten Maschinen möglich ist. Erreicht wird dies dadurch, daß das drehbare ringförmige Gehäuse einerseits und der Innenring andererseits konische Dichtflächen aufweist.The invention therefore has set itself the goal of improving a machine of the type mentioned in the introduction in such a way that a far better sealing than in the known machines is possible. This is achieved in that the rotatable annular housing on the one hand and the inner ring on the other hand has conical sealing surfaces.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in den konischen Dichtflächen des Innenringes Nuten zur Aufnahme von gefederten Dichtringen vorgesehen und die Dichtringe weisen konische Oberflächen auf, die mit den konischen Dichtflächen des Gehäuses Zusammenwirken.In a preferred embodiment of the invention, grooves for receiving spring-loaded sealing rings are provided in the conical sealing surfaces of the inner ring and the sealing rings have conical surfaces which interact with the conical sealing surfaces of the housing.

Um auch eine optimale Dichtung bei der Abgasführung zu erreichen ist mit dem Gehäuse ein Abgassammelraum verbunden, der einen zur Drehachse des Gehäuses koaxialen Auslaß aufweist. Nachstehend ist die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, dabei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt eines Vierzylinder-Zweitaktmotors mit Ladepumpe, die Fig. 2 und 3 je einen Querschnitt des Motors nach Fig. 1 und Fig. 4 ein Detail der Abdichtung der beweglichen Ringzylinderteile.In order to also achieve an optimal seal in the exhaust gas routing, an exhaust gas collecting space is connected to the housing and has an outlet which is coaxial with the axis of rotation of the housing. The invention is described in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a four-cylinder two-stroke engine with a charge pump, FIGS. 2 and 3 each show a cross section of the engine according to FIGS. 1 and 4 a detail of Sealing of the movable ring cylinder parts.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist das ringförmige Gehäuse (5) aus Montagegründen aus zwei Ringzylindem (5a) und (5b) zusammengebaut, die zusammen nur einen Teil des gesamten Kolbenumfanges umschließen. In den Seitenwänden des Ringzylinders (5a) sind Schlitze (12) für die Abgase vorgesehen. Das Gehäuse (5) ist auf einer Hohlwelle (7) zentrisch montiert. Innerhalb des Gehäuses (5) befindet sich ein Innenring (6). Die konischen Trennflächen (9) zwischen dem Gehäuse (5) und dem Innenring (6) sind als selbstzentrierende dichtende Flächen ausgebildet, so daß die Drehkolben (1,2,3) und (4) keine zentrierende Aufgabe haben. Die Kolben (1) und (3) sind mit dem Gehäuse (5), die Kolben (2) und (4) mit dem Innenring (6) verbunden. Der Innenring (6) ist mit einer Hohlwelle (8) zentrisch verbunden und die Hohlwelle (8) ragt durch die Hohlwelle (7) durch.In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, the annular housing (5) is assembled for assembly reasons from two ring cylinders (5a) and (5b), which together only enclose part of the entire piston circumference. Slots (12) are provided in the side walls of the ring cylinder (5a) for the exhaust gases. The housing (5) is mounted centrally on a hollow shaft (7). An inner ring (6) is located inside the housing (5). The conical separating surfaces (9) between the housing (5) and the inner ring (6) are designed as self-centering sealing surfaces, so that the rotary pistons (1, 2, 3) and (4) have no centering task. The pistons (1) and (3) are connected to the housing (5), the pistons (2) and (4) to the inner ring (6). The inner ring (6) is centrally connected to a hollow shaft (8) and the hollow shaft (8) protrudes through the hollow shaft (7).

Mit den freien Enden der Hohlwellen (7) und (8), die in einem Getriebegehäuse (20) gelagert sind, ist je ein gleich großes, exzentrisches Zahnrad (15) und (16) verbunden. In diese exzentrischen Zahnräder (15) und (16) greifen zwei ebenfalls gleich große, exzentrische Zahnräder (17) und (18) mit zueinander gleicher Zähnezahl und gleichem Modul ein. Das Übersetzungsverhältnis ist zufolge der zueinander exzentrisch gelagerten Zahnräder variabel, aber nach jeder halben Umdrehung 1:1. Die Zahnräder (17) und (18) sind in Bezug auf ihre Exzentrizität um 180° zueinander versetzt und miteinander bzw. mit einer Nebenwelle (19) verbunden. Dadurch ist die Nebenwelle (19) als Abtriebswelle verwendbar.With the free ends of the hollow shafts (7) and (8), which are mounted in a gear housing (20), an eccentric gear (15) and (16) of the same size is connected. Two eccentric gears (17) and (18) with the same number of teeth and the same module engage in these eccentric gears (15) and (16). The gear ratio is variable due to the eccentrically mounted gears, but 1: 1 after every half turn. The gears (17) and (18) are offset from one another by 180 ° with respect to their eccentricity and connected to one another or to a secondary shaft (19). As a result, the auxiliary shaft (19) can be used as an output shaft.

Dadurch, daß das exzentrisch gelagerte Zahnrad (15) mit dem Zahnrad (17), und das Zahnrad (16) mit dem Zahnrad (18) in Eingriff steht, wird folgendes erreicht: Bei Verdrehung des Ringzylindersystems (5) und (6) wird sich bei einem angenommenen Teilkreis von 80 mm Durchmesser und einer Exzentrizität von 4 mm ein veränderliches Übersetzungsverhältnis ergeben, das von 1:1 nach 90°iger Verdrehung auf 1:1,22 ansteigt, um nach 90°iger Verdrehung wieder auf 1:1 abzusinken.The fact that the eccentrically mounted gear (15) with the gear (17) and the gear (16) with the gear (18) is engaged, the following is achieved: When the ring cylinder system (5) and (6) is rotated Assuming a pitch circle of 80 mm diameter and an eccentricity of 4 mm, a variable transmission ratio results, which increases from 1: 1 after 90 ° rotation to 1: 1.22, and then drops again to 1: 1 after 90 ° rotation.

Das Gehäuse (5) mit seinen Kolben (1) und (3) wird während der Drehbewegung beschleunigt, der Innenring (6) mit seinen Kolben (2) und (4) wird während der Drehbewegung im gleichen Verhältnis verzögert; nach einer halben Umdrehung ändert sich die Beschleunigung des Gehäuses (5) in eine Verzögerung und beim Innenring (6) in eine Beschleunigung. Diese Verzögerungen und Beschleunigungen entsprechen einer Verschiebung der Teile (5) und (6) zueinander und voneinander und die Größe dieser Verschiebung entspricht dem Kolbenhub in Winkelgraden.The housing (5) with its pistons (1) and (3) is accelerated during the rotary movement, the inner ring (6) with its pistons (2) and (4) is decelerated in the same ratio during the rotary movement; after half a turn, the acceleration of the housing (5) changes to a deceleration and for the inner ring (6) to an acceleration. These decelerations and accelerations correspond to a displacement of the parts (5) and (6) to one another and from one another and the size of this displacement corresponds to the piston stroke in angular degrees.

Am Gehäuse (5) ist ein Abgassammelraum (13) befestigt, in den Auspuffschlitze (12) führen. Der Abgassammelraum (13) dreht sich daher mit dem Gehäuse (5) mit Durch die glatten Innenwände des Abgassammelraumes (13) entsteht durch die Drehung desselben keine Wirbelung der einströmenden Abgase und diese können durch die Hohlwelle (22) in die Auspuffanlage abgeleitet werden.An exhaust gas plenum (13) is attached to the housing (5) and lead into the exhaust slots (12). The exhaust gas plenum (13) therefore rotates with the housing (5). Due to the smooth inner walls of the flue gas plenum (13), there is no swirling of the inflowing exhaust gases due to the rotation thereof and these can be discharged through the hollow shaft (22) into the exhaust system.

Durch die Hohlwelle (8) wird mittels eines Gebläses (25) vom Vergaser (26) ein Luft-Benzin-Ölgemisch geblasen, das zufolge der Freigabe durch die Kolben (1, 2, 3) und (4) durch die Einlaßschlitze (10) der Hohlwelle (8) und durch die im Innenring (6) befindlichen Einlaßschlitze (11) in den Zylinderraum gelangt Durch Freigabe der AuspuffschÜtze (12,12a) durch die Kolben (1,2,3) und (4) wird das verbrannte Gemisch abgeleitet.An air-petrol-oil mixture is blown through the hollow shaft (8) by means of a blower (25) from the carburetor (26). According to the release by the pistons (1, 2, 3) and (4) through the inlet slots (10) of the hollow shaft (8) and through the inlet slots (11) in the inner ring (6) into the cylinder chamber. By releasing the exhaust protection (12, 12a) through the pistons (1, 2, 3) and (4), the burned mixture is discharged .

In Fig. 2 stehen die Kolben (1) und (4) und die Kolben (2) und (3) in der Kompressionslage. Die Auspuffschlitze (12) sind durch die Kolben (4) und (2) und die Einströmschlitze (11) durch die Kolben (1) und (3) gesperrt Durch die Zündung in beiden Zylinderräumen (27) und (28) werden durch den Expansionsdruck die Kolben (1) und (4) und die Kolben (3) und (2) auseinandergedrückt Eine Verschiebung der Kolben kann aber nur durch eine Verdrehung des Systems (5) und (6) in Pfeilrichtung (24) erfolgen, wobei die Drehrichtung auch im -2-In Fig. 2 the pistons (1) and (4) and the pistons (2) and (3) are in the compression position. The exhaust slots (12) are blocked by the pistons (4) and (2) and the inflow slots (11) by the pistons (1) and (3). The ignition in both cylinder chambers (27) and (28) causes the expansion pressure the pistons (1) and (4) and the pistons (3) and (2) are pushed apart. The pistons can only be moved by rotating the system (5) and (6) in the direction of the arrow (24), the direction of rotation also in -2-

Claims (3)

AT 396 969 B umgekehrten Sinne gewählt werden könnte. An ihrer gegenüberliegenden Seite stehen die Kolben (1) und (2) sowie die -Kolben (3) und (4) in der Auspufflage, die Auspuffschlitze (12a) sind durch die Kolben (1, 2) und (3, 4) freigegeben, so daß das verbrannte Gasgemisch ausströmen kann. Gleichzeitig sind die Einströmschlitze (11a) durch die Kolben (1,2) 5 und (3,4) freigegeben, durch das Gebläse (25) werden die Zylinderräume (29,30) mit Frischgasgemisch gefüllt und gleichzeitig wird das noch verbleibende Restgas durch das nachströmende Frischgas verdrängt. Die Fig. 3 stellt einen gegenüber Fig. 2 um eine halbe Umdrehung verdrehten Schnitt dar. Die Kolben (1) und (4) und die Kolben (2) und (3) haben sich durch die Expansion des gezündeten Gases voneinandeer entfernt, gleichzeitig haben sich die Kolben (1) und (2) und die Kolben (3) und (4) der Kompressionsstellung genähert 10 Durch die freigegebenen Auspuffschlitze (12a) strömt das verbrauchte Gasgemisch aus und durch die freigegebenen Einströmschlitze (11a) strömt das Frischgemisch in den Zylinderraum ein. Die Zündung erfolgt jetzt nach 180°iger Verdrehung zwischen den Kolben (1) und (2) und gleichzeitig zwischen den Kolben (3) und (4). Es wiederholen sich diese Abläufe nach jeden weiteren 180° in stetiger Folge. Fig. 4 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Abdichtung der beweglichen Teile (5) und (6) 15 zueinander dar. Die konischen Trennflächen (9) zwischen dem Gehäuse (5) und dem Innenring (6) sind spielfrei zueinander zusammengebaut Als zusätzliche Abdichtung sind Dichtungsringe (31) in den Innenring (6) eingesetzt. Die Dichtungsringe (31) sind ähnlich wie Kolbenringe ausgebildet und haben am äußeren Umfang eine konische Fläche, die durch das Anpressen durch die Vorspannung der Dichtungsringe (31) oder durch zusätzliche Federn sich an die konischen Flächen (9) des Gehäuses (5) dichtend anlegen. 20 PATENTANSPRÜCHE 25 1. Drehkolbenmaschine mit in einem ringförmigen Gehäuse angeordneten Drehkolben, die zur Erzielung eines 30 periodisch wechselnden Verhältnisses ihrer Winkelgeschwindigkeiten mit konzentrischen Wellen verbunden sind, auf denen exzentrisch angeordnete Zahnräder befestigt sind, die mit auf einer parallelen Welle exzentrisch angeordneten Zahnrädern kämmen, wobei das Gehäuse mit einer der konzentrischen Wellen sowie mindestens zwei Drehkolben verbunden und an seiner Innenseite durch einen Innenring abgedeckt ist, der mit mindestens zwei weiteren Drehkolben und der zweiten konzentrischen Welle verbunden ist, dadurch 35 gekennzeichnet, daß das drehbare ringförmige Gehäuse (5) einerseits und der Innenring (6) andererseits konische Dichtflächen (9) aufweist.AT 396 969 B reverse sense could be chosen. The pistons (1) and (2) and the pistons (3) and (4) are in the exhaust position on their opposite side, the exhaust slots (12a) are released by the pistons (1, 2) and (3, 4) , so that the burned gas mixture can flow out. At the same time, the inflow slots (11a) are opened by the pistons (1, 2) 5 and (3, 4), the cylinder (29, 30) is filled with fresh gas mixture by the blower (25) and at the same time the remaining gas is removed by incoming fresh gas is displaced. Fig. 3 shows a section rotated by half a turn compared to Fig. 2. The pistons (1) and (4) and the pistons (2) and (3) have moved away from each other due to the expansion of the ignited gas, have at the same time the pistons (1) and (2) and the pistons (3) and (4) are approaching the compression position 10 The used gas mixture flows out through the released exhaust slots (12a) and the fresh mixture flows through the released inlet slots (11a) into the cylinder chamber a. The ignition now takes place after a 180 ° rotation between pistons (1) and (2) and simultaneously between pistons (3) and (4). These processes are repeated after every further 180 ° in a continuous sequence. Fig. 4 shows a preferred embodiment of the sealing of the movable parts (5) and (6) 15 to each other. The conical separating surfaces (9) between the housing (5) and the inner ring (6) are assembled without play to each other. Sealing rings are an additional seal (31) inserted into the inner ring (6). The sealing rings (31) are designed similarly to piston rings and have a conical surface on the outer circumference, which press against the conical surfaces (9) of the housing (5) by pressing through the prestressing of the sealing rings (31) or by additional springs . 20 PATENT CLAIMS 25 1. Rotary piston machine with rotary pistons arranged in an annular housing, which are connected with concentric shafts to achieve a periodically changing ratio of their angular velocities, on which are mounted eccentrically arranged gearwheels which mesh with gearwheels arranged eccentrically on a parallel shaft, whereby the housing is connected to one of the concentric shafts and at least two rotary pistons and is covered on its inside by an inner ring which is connected to at least two further rotary pistons and the second concentric shaft, characterized in that the rotatable annular housing (5) on the one hand and the inner ring (6) on the other hand has conical sealing surfaces (9). 2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den konischen Dichtflächen (9) des Innenringes (6) Nuten zur Aufnahme von gefederten Dichtringen (31) vorgesehen sind und die Dichtringe (31) 40 konische Oberflächen aufweisen, die mit den konischen Dichtflächen (9) des Gehäuses (5) zusammen wirken.2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that in the conical sealing surfaces (9) of the inner ring (6) grooves are provided for receiving spring-loaded sealing rings (31) and the sealing rings (31) have 40 conical surfaces which with the conical sealing surfaces (9) of the housing (5) work together. 3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (5) ein Abgassammelraum (13) verbunden ist, der einen zur Drehachse des Gehäuses (5) koaxialen Auslaß (22) aufweist. 45 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 50 -3-3. Rotary piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that with the housing (5) an exhaust gas collecting space (13) is connected which has a coaxial outlet (22) to the axis of rotation of the housing (5). 45 Including 3 sheets of drawings 50 -3-
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