DE1426772A1 - Kreiskolbenmaschine - Google Patents

Description

• K r e i s 'k o 1 b e n m a s c h i n e Die Erfindung bezieht sich auf einen F@-raisicn@hanm@@tcrr, -verslichter oder -pumpe, mit zwei oder mehreren Kolben, bzw. Kolbensätzen, deren Kolben nn einer oder mehreren Scheiben angeordnet sind und periodisch abwechselnd mit beschleunigter und verzögerter Bewegung rotieren.
• Maschinen dieser Art sind allgemein bekannt.
• Bisher wurden zur Übertragung der ungleichförmigen Kreisbewegung der Kolben auf die sich gleichförmig drehende Welle Planetenräder-Betriebe, Kurbelgetriebe, elliptische Räder, exzenterförmige Zahnräder, Nockenbahnen in achsialer oder radialer Richtung, Kreuzgelenkkupplungen oder Exzenterkurvenscheiben verwendet.
• Bei all diesen Arten von. Kraftübertragungen entsteht eine exzenterförmige, hin- und hergehende oder taumelnde Bewegung ( z. B. bei Maschinen mit Kreuzgelenkkupplung taumelt das Kreuzgelenk in Richtung beider Wellen zweimal bei einer Umdrehung und sind mindestens zwei geknickte, ineinanderlaufende Wellen erforderlich N@,r.t-@ der Frf'indiing existiert niir einfache kreisende Bewegung um eine Welle.
• Gür besseren Anschaulichkeit finden sich in den folgenden Ausführungen Hinweise auf die Zeichnungen.
• Erfindungsgemäss ist die Drehebene des Kolbens schräg zu der Welle aufgestellt. Wenn die Kolben in einem Gehäuse umlaufen, dann dient das Gehäuse auch als Steuerglied. Die Kolben bewegen sich im Bezug auf die Welle mit gleicher Wirikelgeschwindigkeit, und ungleichförmig um die Achse 0-0 ihrer Drehebene (s. Abb. 1, 2, 9 und _10 ). ,Der. Schwerpunkt der 'teile, die in der schrägezEbene kreisen, liegt auf der Wellenachse. Infolgedessen nähern und entfernen sich die Kolben, der Wellenachse periodisch abwechselnd und es wird eine Beschleunigung und Verzöperung in je einer viertel Umdrehung dieser Teile bewirkt, während die Welle sich gleichförmig dreht.
• Abb. 8, 8a, 9, 10 (die ein Schnitt von Abb. 9 nach Linie D-D darsteDt) und Abb. 12 zeigen, daß die Übertragung auf die Welle erfolgt durch einen Vorsprung 13, der auf einer Seite des Kolbens gelagert oder befestigt ist, und auf der anderen Seite in einem Mitnehmet 25 befestigt, bzw. gelagert ist, welcher in den Meridiannuten 'reiner Kugel 1, die im die Welle befestigt ist, gleitete oder rollt. .
• Abb. 1 und 2 (die ein Schnitt von Abb. 1 nach Linie A-A darstellt) ;eigen, daß auch eine Kugel 6 die ganze Übertragung von Kolben auf dellenkugel 1 als.Kugelmitnehmer übernehmen kann. In diesem Fall wird :er Querschnitt einer Meridiannute 'J einen Halbkreis darstellen in der @er Kugelmitnehmer 6 rollt: Auf der anderen Seite'gleitet der Kugel-:itnehmer 6 in einer halbkugelig konkaven Einbuchtung 8 des Kolbens.
• Wenn die Kolben sich verzögern, bilden sie ein Widerlager für dieolben, die sich beschleunigen. Wenn die Vorrichtung als Brennkraftaschine aufgebaut ist, ein Rücklauf bei ungleichmässigen grösseren eanspruchungen kann durch eine Richtungskupplung verhindert werden. n diesem Fall verwandelt sich aber die beschleunigte und verzögerte ewegung des Kolbens in beiregte und gesperrte Bewegung. Infolgedessen ird sich die Welle dann nicht mehr gleichmässig drehen.
• h;rfindungsgemäss ist das Problem eines Widerlagers, das ,jede Abeiciiiing des gleichmässigen Kurvenverlaufs des Impulses von den verschiedenen Beschleunigungen des Kolbens verhindern kann, gelöst durch den Aufbau des Mitnehmers 25 als Kugelkolben 12 oder 12`und der Meridiannuten 70 als Zylinder 14, deren'Stirnwände das Widerlager bilden, ist das Problem also, in einem Zweitaktmotor mit Kugelkolben gelöst. Tn den Abb. 9, 10 und 12 ist diese Kombinierung in einigen Beispielen veranschaulicht. Diese Kombinierung von Zwei- und Viertaktmotor ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad bei höherer und niedrigerer Umdrehungszahl; denn die Kräfte; die den Drehmoment erzeugen, sind nicht stur Komponenten des Kugelmotors, sondern auch direkt von den kreisenden Kolben erzeugt.
• Der Kugelmotor saugt durch das Zylindervacuum durch die Löcher 16 an die Höhlenwelle 15 an, und stösst durch Aussparungen an den von der Wellenachse am weitesten entfernt liegenden Zylinderwänden aus. nie Bewegung der Gase (bzw. der Flüssigkeit)'wird darüber hinaus durch die Zeiitri fupalkraft beschleunigt. ' Eine weitere Entwicklung der Erfindung durch die Einführung der zweiten Stufe schräg drehender Kolben, die die Beschleunigungen weiter differenziert und damit die Kammervolumina um das nonpelte vergrössert. Das veranschaulicht Abb. 11 und@12. Die zweite Stufe der Übertragung liegt schräg zur ersten, aber normal zur Welleriac#se. Infolgedessen kann die Breite des Kolbens beliebig gross Fewählt werden rind sind auch mehrere, Aretrennte Übertragungen für einen Kolben, bzw. Kolbensatz ermöglicht. Die Drehebenen der getrennten Übertraeningen von zwei gleichen Stufen auf einen Kolben sind f)arallel zueinander oder einander zugeneigt. Jhre Winkel zur Wellenachse, gemessen auf' einer senkrecht zii ihren Drehebenen stehenden Pro jekticnseberie, in der die Wel 1 en achle liegt, sind gleich groß.
• Abb. 12 zeigt, daß die erste oder zweite Stufe, oder beide ziisammPn als Kufe Lmotor, Motor und Pumpe gebaut werden können. Mine ltorntrini erung vors hrrcrelrrrr#t<ir oder -Piimt)e mit einprr @int'aeh@ii 1"t@erfr:@r@rrn^ bzw. mehreren Übertragungen,ist auch möglich.
• Die Ansaugöffnungen für die zweite Stufe befinden sich in der Höhle-24 des Vorsprungs 13 der ersten Stufe der Übertragung.
• Durch mehrere Stufen können die Endbeschleunigungen beliebig differenziert werden.
• Zwischen je zwei nacheinander umlaufenden Kolben bildet sich eine Kammer, die sich zweimal per Umdrehung vergrössert und verkleinert. Wenn die Vorrichtung als Brennkraftmaschine aufgebaut ist, wird die Welle einseitig angetrieben.
• Erfindungsgemäss fängt der Vorgang des Viertaktprozesses hinter einem Paar von Kolben, die einander gegenüberliegen, gleichzeitig an.
• Darüber hinaus, kann der Viertaktprozes auch gleichzeitig hinter beliebig vielen einzelnen Kolben, bzw. Kolben von ein Kolbensatz (gleichbeschleunigte Kolben) angefangen werden. Damit wird die Welle nicht wie bisher von einem Arbeitstakt angetrieben, sondern von einem Kräftepaar, bzw. Kräften die symetrisch in Grösse, Richtung und Abstand um die Welle erscheinen, das der Drehmoment erzeugte.
• Die Abb. 1 bis 7 veranschaulichen ein Beispiel bei dem auf dem inneren Mantel des Gehäuses 2 die Scheibe 5 gleitend rotiert. Auf der inneren Seite der Scheibe 5 sind die Kolben, die sich mit der gleichen Beschleunigung bewegen (z. B. 3 und 3') angeordnet.. Der Rest der Kolben (4 und 4') gleitet auf dem inneren Mantel der Scheibe. Für je zwei einander gegenüberliegende Kolben sind die Steuerorgane des Viertaktprozesses isoliert voneinander und um 180 ekrad versetzt. Die Steuer-Organe, die sich auf dem Gehäuse befinden, sind unabhängig auf der rechten (10, 10') und linken (9, 9') Hälfte des Gehäuses angebracht. Links und rechts auf der Scheibe ist für je eine Kammer eine Öffnung 11 und 11' vorgesehen. Die Öffnungen 9 und 9' auf der linken Seite sind für die Kammern bestimmt, die sich auf einem Halbkreis der Scheibe befinden, während die Öffnungen auf der rechten Seite 10 und 10*für den Rest der Kammann, bestimmt sind. Die Scheibenöffnungen sind ebenso breit wie die Öffnungen eines Steuerorgans, das aus Ansaug-90und 10', Auslassöffnungen 9 und 10 und einer Stelle für die Zündung besteht:.
• Die Abb. 3 bis 6 zeigen den Vorgang einer Viertaktprozesses von je einer viertel Umdrehung.
• Abb. 7 ist die Ansicht nach Linie B-B von Abb. 3 und zeigt die Lage der Steuerorgane.
• Die Gehäuse- bzw. die Scheibenöffnungen eines Steuerorgans können auf verschiedenen Stellen der Breite des Gehäuses, bzw: der Scheibe, angebracht werden. Dabei empfiehlt es sich, die Scheiben-, bzw. die Gehäuseöffnungen mit Ansaugfunktion,auf der zwischen Kammern und Welle liegenden Seite oder auf einer Stirnwand des Zylinderkammer anzuordnen, damit das Ansaugen und das Ausstossen der Gase durch diLe Zentrifugalkraft begünstigt werden. Solche Anordnung zeigen die Abb. 11 und 12. Jn Abb. 9 sind die Öffnungen auf beiden Stirnwände angeprdnet.
• ' Durch die Bauweise des Gehäuses kann die Maschine auf eine Kombination von Versetzungen festgelegt werden. Durch eine Teilung des Gehäuses in Abschnitte, die je ein Steuerorgan bilden und durch feste Verbindung (zw B. durch Schrauben) das Gehäuse bilden, kann man eine beliebig nachstellbare Versetzung erreichen. Bei anderen Varianten der Bauweise kann die Scheibe 5 auch in Abschnitte von der Breite eines Stouerorgans geteilt werden. In diesem Fall sind auf jeder Scheibe ein, zwei oder mehrere Kolben, die mit gleicher Beschleunigung rotieren, angebracht. Die Versetzung der Viertaktprozesssteuerorgane für die einzelnen Kammern kann beliebig gebaut bzw. nachgestellt werden. Z. B. kann der Vorgang des Viertaktprozesses in allen Kammern gleichzeitig anfangen.

Claims (1)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E t 1. Kreiskolbenmotor, -vierdichter oder -pumpe mit zwei öder mehreren Kolben bzw. Kolbensätzen, deren,Kolben an einer oder mehreren Schei- ben angeordnet sind und periodisch abwechselnd mit beschleunigter-und verzögerter Bewegung rotieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- ebene des kreisenden Kolbens schräg zur Wellenachse aufgestellt ist, daß der Schwerpunkt des-schräglaufenden Teiles auf eben dieser Achse liegt, daß durch die Neigung der@schrägkreisenden Telle zur Welle, im Bezug auf die Achse (0-0) der schräge Ebene abwechselnd eine Beschleunigung.und Verzögerung von je einer viertel Umdrehung dieser Teile bewirkt wird, während sie in Bezug auf die Wellenachse gleichförmig rotieren, daß die Übertragung von den kreisenden Kolben auf die Welle über die. Mitnehmer (6) bzw. (25) und die Meridiannuten (7) erfolgt, oder durch den Kugelmotor (bzw. -verdtchter oder -pumpe, der durch die Übertragung von den Kolben (12) auf die Meridianzylinder (14) und die Welle entstanden ist und mit dem Kreiskolbenmotor,- -vierdichter oder -pumpe zusammen rotiert. 2. Kreiskolbenmotor, -vierdichter oder -pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehebene des Kolbens-durch eine zwei- oder mehrstufige Übertragung normal zur Wellenachse und 'schräg zur vorigen Stufe der Übertragung aufgestellt ist, und daß die Drehebene jeder Stufe schräg zu den benachbarten-Stufen der Übertragung angebracht-ist. 3. Kreiskolbenmotor, -vierdichter oder -pumpe nach den Ansprüche 1-und 2,mtt.:normal-zur.Wellenachserliegender Drehebene des kreisenden Kol-Jens, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Kolben bzw. Kolbensatz, :wei oder mehrere.voneinander getrennte Übertragungen ermöglicht sind, deren Drehebenen, ob sie parallel zueinander oder einander zugeneigt liegen, immer unter gleichem Winkel - gemessen auf einer normal zur Drehebenen liegenden Achsialprojektionsebene - zur Wellenachse stehen. 4. Kreiskolbenmotor, -verdachter oder -pumpe nach den Ansprüchen-1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Übertragungstufe@aus Teilen(17)-besteht, von denen jedes einzelne ein Übertragungsglied darstellt, das die Bewegung eines kreisenden Kolbens auf die Welle überträgt, daß jedes Übertragungsglied (17) bzw. alle Übertragungsglieder, die mit der gleichen Beschleunigung auf derselben Umlaufbahn kreisen entweder getrennt umlaufen oder auf einer Scheibe (18) angebracht sind, daß die Scheiben (18 und 18°) durch die Übertragungsglieder (17) aufeinander gleiten oder rollen (19) und durch Gleit- oder Rollenlager (21) in die entsprechend geneigte Drehebene gesteuert sind, und daß die kreisenden Kolben durch die Zylindergehäuse gesteuert werden. 5. Kreiskolbenmotor, -verdachter oder -pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekermzeichnet,*daß für jedes einzelne Teil (17) der Übertragungstufen*auf der näher zur Welle liegenden S*ite oder auf . den kreisenden Kolben eire im Längschnitt konkave Meridiannute bzw. ein Vorsptung (13), fest oder gelagert steht, oder eine Einbuchtung (8.1 für den Kugelmitnehmer (6) vorgesehen ist und auf der anderen von der Welle entfernteren Seite oder auf der Wellenkugel (1) ein Vorsprung (13), der fest oder gelagert angebracht ist, oder eine Einbuchtung '(8) für den Kugelmitnehmer (6) bzw. eine im Längschnitt konvexe Meridiannute (i )t-=i f-,#@'@ vorgesehen ist, und daß die Übertragung vom Vorsprung auf den Mitnehmer (25), der sich in der Meridiannute bewegt, durch feste Verbindung oder Lagerverbindung erfolgt, und daß der Kugelmitnehmer (6) in der halbkugeligen Einbuchtung (8) gleitet und auf der Meridiannute (7), die im Querschnitt eine konkave Halbkreisform darstellt, rollt. 6. Kreiskolbenmotor, -verdichten oder -Pumpe nach den Anspriichen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für- jedes Teil -(17) der-Übertra- gungstufe, die als Kugelmotor, -verdichten oder -pumpe aufgebaut ist, auf der näher zur Welle liegenden Seite des tbertragüngsteil (17) oder auf dem kreisenden Kolben, ein im Längschnitt konkaver. Meridianzylin- der vorgesehen ist bzw. ein Vorsprang (139 der fest oder gelagert angebracht ist iind auf der .anderen, von der Welle entfernte 11 erenden Sei te oder a.iif der Wellenkugel (1), ein VorspriinF (1'3)., der fest oder gelagert angebracht ist, bgw. ein im I_är_;;schnitt konvexer Meridian- zylinder (14) angebracht ist,-und daß die übertragunp vom VorsprianF auf den Meridiiankolben vier sich im ",iE-ridianzylinder bewegt, durch eine fest Verbindung oder eine Lagerverbindung erfolgt. , 7. Kreiskolbenmotor, -verdichten oder -pumpe nach den Ansnriichen 1 bis 6, dadurc# gekennzeichnet, daß wenn die erste @tiafe der über-< tragunp als Kiigelmntor, =verdi chter oder -Pumpe aufgebaut ist, der Ansaugprozess durch die Höhle (l_5), die &iissnariingen (16) his die Höhle der Vel lenkugel (1) erfolgt und von hier aus den Zvl.inri(,rraiim der erste Stufe erreicht, oder wenn eine zweite Kiif-Plmntor-, Kupel- vPrdichter- oder Kugel pumpenübertragungstufe existiert, der Ansaug- prozess von der Höhle der Wellenkugel (1) aus, ausser dem. Zylinderraum cler erste Stufe durch die Höhle (24) iles Vorsprungs (1"3). der brsten SttifP mich den Zvlinderraum der zweiten Stufe erreicht. M. Kreiskolhenmoto-r, -verdichten oder =pumpe nach den Arispriichf-n 1 bis 7, dadurch f;-elcerin-zeiciiii(-t, daß die zwei @teuernrgane- de--, V1 er- taktprnzesses, von denen jedes Gehäuseansaugdff'riunp lind -auslass- öffnunfr (9,ysund 10, 10' )-und Zündstelle enthält, voneinander getrennt und um 180 Grad versetzt sind und je- eines in-einer Hälfte der GehMu- sebrei te anffrP.stel 7 t ist, daß eine c;cf-eibe (5) , die auf dem i nnt-ren Mantel des Gehäuses rotierend gleitet, Kolben (z. B. zwei diametral g;egenüberkreisenden Kolben (3),(30» mit der gleichen Beschleunigung verbindet und damit einen Kolbensatz bildet, daß die übrigazKolben (4, 4**)auf dem inneren Mantel-der Scheibe (5) gleiten, daß auf der Scheibe Öffnungen (11, 11') vorgesehen sind, die auf der einen Hälfte, der Scheibenüreite liegen und@für die Kammern bestimmt sind, die sich auf einem Halbkreis befinden, und für den Reste der Kammern Öffnungen um 130 Grad versetzt und auf der anderen Hälfte der Scheibenbreite aufgestellt sind, und daß je -ein Takt des Viertaktprozesses in je zwei einander diametral gegenüberliegenden Kammern gleichzeitig erfolgt. 9. Kreiskolbenmotor, -verdickter oder -pumpe nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheibe (5) in Kreisabschnitte aufgeteilt werden kann, daß jeder Abschnitt ein oder mehrere Kolben mit gleicher Beschleunigung verbindet, und daß hinter jeden Kolben eine Öffnung vorgesehen ist, die die Verbindung zwischen der Kammer und den Gehäusesteuerorgan herstellt. . 10. Kreiskolbenmotor, -verdickter oder -pimpe, nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnets daß die Gehäuseöffnungen für das Ansaugen auf der Stirnseite oder auf der am nähhsten zur Wellenachse liegenden Seite und die Auslassöffnungen auf der von der Welle am weitesten entfernten Seite angebracht sind. 11. Kreiskolbenmotor, -verdickter oder -pumpe, nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß füe ,jede Kammer statt einer -Scheibenverbindungsöffnung auch zwei ( bzw. zwei Gruppen Scheibenöffnungen verwendet werden können, falls nämlich die Gehäusesteuer-Organe für das Ansaugewund das Auslassen auf verschiedene Breite angebracht sind,. was der Fall ist, wenn die Ansaugöffnungen sich auch der Stirnwand oder der am nächsten zur Welle liegenden Seite der Kammer und die Auslassöffnung sich auf der am weitesten von der Wellenachse entfernt liegenden Seite befinden, und daß jeder Kolbensatzt aus zwei Scheiben besteh* kann, von denen je eine binei.äeheibenverbindungsöffnung enthält. 12. Kreiskolbenmotor, -verdichter oder -pumpe, nach deri Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in Kreisabschnitte aufgeteilt werden kann von denen jeder ein Steuerorgan enthält, und daß diese Steuerorganabschnitte.durch fest verbunden - z. H. durch Schrauben - das Gehäuse bilden und zu beliebiger Versetzung nachstellbar sind. ' 13. Kreiskolbenmotor, -verdichter oder -pumpe. nach gen Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,.daß sich das Zylindergehäuse nach der von der Wellenachse weiter entfernt liegenden Seite hin verengt. 14. Kreiskolbenmotor,-verdichter oder -pumpe, nach den Ansprüchen .1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwände des Kugelmotor können aus parallele oder achsiale ebene Flächen hergestellt werden.