DE2304333A1 - Kreisringkolbenmaschine - Google Patents

Kreisringkolbenmaschine

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DE2304333A1
DE2304333A1 DE19732304333 DE2304333A DE2304333A1 DE 2304333 A1 DE2304333 A1 DE 2304333A1 DE 19732304333 DE19732304333 DE 19732304333 DE 2304333 A DE2304333 A DE 2304333A DE 2304333 A1 DE2304333 A1 DE 2304333A1
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piston
gate valve
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piston machine
cylinder
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AGROPOL AG
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/36Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movements defined in sub-groups F01C1/22 and F01C1/24
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C3/00Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F01C3/06Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees

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Description

  • Kreisringkolbenmaschine Stand der Technik Es sind Kreisringkolbenmaschinen mit sich durchdringenden kreisringförmigen Zylindern bekannt, bei denen die Kolben der einzelnen kreisringförmigen Zylinder in der Weise zusammenwirken, daß sie zwischen sich in bestimmter Taktfolge bestimmte Arbeitsräume bilden.
  • Nachteilig wird dabei empfunden, daß infolge der vielen beweglichen sowie zusammenwirkenden Teile, zwischen denen die Arbeitsräume gebildet werden, keine einwandfre e Abdichtung und damit ausreichend hohe KomPressionen möglich sind. Außerdem sind die bekannten Maschinen sehr aufwendig in ihrer Konstruktion und wenig funkUonssicherO Funktionsbedingt sind die Kolben sehr lang und erreichen insgesamt meistens die Hälfte des Zylinderumfanges. Damit werden die die Leistungsfähigkeit bestimmenden Arbeitsräume auf die Hälfte reduziert. Verdoppelung des teistungsgewichtes oder der Kolbengeschwindigkeit bei einer Vervielfachung der Schwungmassen sind die weiteren Folgen.
  • Aufgabe Aufgabe der Erfindung ist es zunächst, eine als Pumpe oder Hydraulikmotor bzw. als Explosionsmotor einzusetzende Kreisringkolbenmaschine, bestehend aus einem Kreisringzylinder mit Ein- und Auslaßöffnungen und einem oder mehreren umlaufend geführten Kolben vorzuschlagen, die sich durch einen einfachen Aufbau, Betriebssicherheit und Leistungsfähigkeit auszeichnet. - Diese Aufgabe wird jeweils mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1,-2 oderlg gelöst.
  • Vorteile Die den beweglichen Teilen zulommende Aufgabe läßt sich schon mit sehr geringen Massen erfüllen. So können die auf einem Rad, einer Nabe oder einer Welle befestigten Kolben sehr kurz, d.h. auf das konstruktiv und tragfähig nierdrigste Maß reduziert sein, Dadurch bleibt auch die Durchgangszeit durch den Absperrschieber kurz und dessen Trennwirkung hoch. Das alles trägt zur Leistungssteigerung bei. Die erhebliche Vergrößerung des Hubweges durch die Reduzierung der Kolbenlänge sowie auch der Schieberstärke auf das konstruktiv tragfähige Mindestmaß macht die Ausführung eines sog. Langhubers möglich. Damit ist bei einem Explosionsmotor eine wesentlich höhere Ausbeutung der Explosions- und Wärmesnergie, entsprechend einer Einsparung an Brennstoff, verbunden. Auspuffgerausche und Anteile an unverbranntem Gas sinken. Ein derartiger Explosionsmotor läuft ohne weiteres Zutun wesentlich gleichmäßiger, elastischer und umweltschonender.
  • Es ist durch die sehr kurze Bauweise ohne weiteres möglich, zur Erzielung einer höheren Leistung mehrere Kreisringkolbenmaschinen zusamnienzuschlio en, wodurch insbesondere in Serie hergestellte Maschinen Verwendung finden können. Je nach Leistungsbedarf können dann Maschinen aufgeschaltet bzw. eingekuppelt werden, wodurch es möglich ist, diese jeweils so zu benutzen, daß deren Beanspruchung und Verschleiß möglichst gering bleiben. Beim Ausfall einer Maschine kann die Restanlage weiterfahren, zumindestens im Notbetrieb, z.B. bei Flugzeugen, Arbeitsgeräten, Aggregaten und anderen. Der Austausch nur einer beschädigten Einheit ist wesentlich billiger und kann nach Beendigung der Arbeitszeit erfolgen.
  • Bei Verwendung als Luftkompressor kann die Kreisringkolbenmaschine bei hohem Hub- Bohrungsverhältnis meistens auf eine Zwischendruckstufe verzichten, insbesondere wenn mehrere Zylinder kleiner Bohrung mit besserer Kühlleistung verwendet werden.
  • Durch die kompakte Ausbildung lassen sich mehrere Maschinen hintereinander geschaltet auch als Kern einer Turbine mit Abgas- und Kühlenergieverwertung oder als Radnabe verwenden. Dadurch lassen sich Schalldämmung, Abgastemperatur und Abgasbelastung verbessern.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Erläuterung der Erfindung.
  • Die Erfindung wird durch Darstellung einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird; es zeigen: Fig. 1 eine als Pumpe verwendbare Kreisringkolbenmaschine in Frontansicht mit zur Kolbendrehebene geneigter Drehschieberachse; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den Gegenstand nach Pig. 1; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III durch den Gegenstand nach den Fig. 1 und 2, d.i. den Zylinder mit Absperrschieber und Ein- und Auslaßöffnung; Fig. 4 das Schema der Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Explosionsmotors mit zwei Kolben je Zylinder und zwei Schiebern.
  • Fig. 5 und 6 die maximal verfügbaren Ansaug- und Verdichtungsräume bei einer Kreisringkolbenmaschine nach Fig. 4; Fig. 7 Kolbengeschwindigkeit und wirksamen Krafthebelarm des Kolbens in Abhangigkeit von der Winkelstellung; Fig. 8 Expansionsdruck der Kolben einer Anordnung nach Fig. 4 in Abhängigkeit von der Winkelstellung; Fig. 9 Drehmoment und Leistung in Abhängigkeit von der Winkelstellung; Fig. 10 eine Anordnung aus zwei Zylindern mit je zwei Kolben und zwei gemeinsamen Absperrschiebern in Horizontalschnitt; Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI durch den Gegenstand nach Fig. 10; Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie XII-XII durch den Gegenstand nach den Pig. 10 und 11, d.h. durch die Zylinder mit Einlaß- und Auslaßöffnungen sowie den gemeinsamen Absperrschieber; Pig. 13 einen Explosionsmotor mit zwei Zylindern und je vier Kolben und 900 Phasenverschiebung der Arbeitstakte im Schnitt entlang der Linie XIII-XIII nach Fig. 14; Fig. 14 eine Anordnung im Horizontalschnitt von zwei Zylindern mit gemeinsamen Abspærschiebern; Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie XV-XV durch den Gegenstand nach Fig. 14; Fig. 16 einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI durch den Gegenstand nach Fig. 15 und 13.
  • Fig. 17 die Draufsicht auf den Drehschieber nach Fig. 16; Fig. 18 eine Kompressionskammer am Drehschieber mit Entnahmeleitung als Variante zu dem Gegenstand nach Pig. 16; Fig. 19 eine weitere Ausbildung des Gegenstandes nach Fig. 18 mit einem steuerbaren Verschluß; Fig. 20 eine erfindungsgemäße Kreisringkolbenmaschine als Explosionsmotor, bei dem die Kolben Hohlräume aufweisen; Fig. 21 das Detail eines Kreiszylinders mit Kolben- und Absperrschieber sowie außen liegender Fompressionskammer; Fig. 22 das Detail eines Kreiszylinders, bei dem der Kompressionsraum von einem Schieberpaar mit dem dazwischenliegenden Zylinderabschnitt gebildet wird; Fig. 23 den Gegenstand nach Fig. 22 bei einer anderen Stellung des Kolbens; Fig. 24 das Zusammenwirken eines sphärisch ausgebildeten Kolbens mit einem Absperrschieber in Form eines Schiebersternes mit Kolbendurchgangskammern; Fig. 25 eine Weiterbildung des Gegenstandes nach Fig. 24, bei dem die Durchgangs kammern zu Kompressions-und Explosionsräumen erweitert sind; Fig. 26 einen erfindungsgemäßen Explosionsmotor, bei dem der Kreiszylinder durch zwei Absperrschieber in zwei verschieden große Arbeitsräume aufgeteilt ist; Fig. 27 einen Explosionsmotor nach Fig. 26, mit einer Verbindungsleitung zwischen der Zuleitung zur Einlaßöffnung und einer zweiten Öffnung im Abstand dazu; Fig. 28 eine Kreisrinkolbenmaschine, die durch zwei Absperrschieber in ungleiche Arbeitsräume aufgeteilt ist und drei Kolben sowie eine zusätzliche Einspritzvorrichtung aufweist; Fig. 29 einen erfindunggemäßen Explosionsmotor mit ungleichen Arbeitsräumen sowie auf einem Drehschieber angeordneter Kompressionskammer, die als Tangentialkühlgebläse ausgebildet ist; Fig. 30 eine Kreisringkolbenamschine mit weiterer Einspritz- und Zündvorrichtung sowie einer Vorrichtung zur Umkehr der Einlaß- und Auslaßrichtung zur wahlweisen Festlegung des Drehsinnes; Fig. 31 eine Ansicht in Richtung tEXXILXRXIgegen die Vorrichtung zur Umkehr der Ein- und Auslaßrichtung nach Fig. 30.
  • In ihrer einfachsten Ausführungsform, wie beispielsweise in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, findet die Ereisrtngkolbenmaschine Verwendung als Pumpe, Hydraulikmotor oder Kompressor0 Sie besteht im wesentlichen aus einem Kreisringzylinder 1 mit darin geführtem Kolben 2 und einem im Zylinder angeordneten Absperrschieber 3. Der Kolben 2 ist an einer Nabe 4 befestigt, die auf einer viele 5 steckt.
  • Der Zylinder 1 wird dabei über Dichtungsringe 6 gegen die Nabe abgedichtet. Der Kolben 2 besitzt Kolbenringe 7, die im wesentlicnen im rechten Winkel zur Kittellinie des Kolbens angeordnet sind und über die eine Abdichtung gegenüber der Zylinderinnenwand und eine Einteilung in unterschiedliche Arbeitsräume vor und hinter dem Kolben erfolgt. Der Kolben 2 wird von der Welle 5 in Richtung des Pfeiles 8 bewegt. Der Absperrschieber 3 ist nach den Fig. 1 bis 3 als Drehschieber ausgebildet und weist Lagerzapfen 9 auf, über die er angetrieben wird. Die Lagerzapfen 9 sind in Bezug auf die Welle 5 schräg geneigt, so daß der Absperrschieber 3 schräg in den Zylinder 1 eingreift und diesen unterteilt. An seinen Berührungsflächen mit dem Kreisringzylinder 1 weist der Absperrschieber 3 Dichtungsringe 10 auf. Ferner besitzt der Absperrschieber 3 an seiner Peripherie einen Durchlaß 11, dessen Ränder als Anpaßflcen 12 ausgebildet sind. Der Absperrschieber 3 wird in Richtung des Pfeiles 13 gedreht und ist so mit der Drehbewegung des Kolbens 2 synchronisiert, daß der Durchlaß 11 in den Innenraum des Kreisringzylinders 1 gerät, wenn an dieser Stelle der Kolben 2 ankommt.
  • Der Absperrschieber 3 gerät dann mit seinen Anpaßflächen 12 in Eingriff mit den Stirnseiten 14 des Kolbens 2, an denen der Kolben Anpaßflschen 12a aufweist. Die Anpaßflächen 12a sind raumlich gekrümmt und bilden mit den Anpaßfl:chen 12 des Absperrschiebers bei Berührung eine Dichtung. Der Kolben 2 ist sehr kurz und der Absperrschieber 3 verhältnismäßig dünn. Dadurch kann der Durchtritt des Kolbens 2 durch den Absperrschieber 3 sehr rasch erfolgen.
  • Durch die Schrägstellung des Lagerzapfens 9 in Bezug auf die Welle 5 konnte nach Fig. 3 in etwa gleicher Höhe mit einer Auslaßöffnung 15 eine Einlaßöffnung 16 angeordnet werden. Damit ist der tote Arbeitsweg beim holbendurchgang und zwischen Auslaß und Einlaß auf ein Itnimum reduziert.
  • Als Explosionsmotor ist die Ereisringkolbenmaschine im einfachsten Falle nach den Pig. 4, 5 und 6 aus einem Kreisringzylinder 1 mit zwei Kolben 2, zwei Absperrschiebern 3, Auslaßöffnung 15 und Einlaßöffnung 16 sowie einer Einspritz- und Zündvorrichtung 17 aufgebaut. Die Einspritz- und Zündvorrichtung 17 sitzt dabei hinter dem zweiten Absperrschieber 3. Vor diesem ist eine Sinaßleitung 18 zu einer hier nicht dargestellten Kompressionskammer 19 angeordnet, aus der eine Auslaßleitung 20 hinter dem Absperrschieber 3 wieder in den Kreis zylinder 1 führt. Zwischen Kolben 2 und Welle 5 ist ein Krafthebelarm der Länge e wirksam. Die Wirkungsweise ist wie folgt.
  • Während der vor dem zweiten Absperrschieber 3 befindliche Kolben 2 bei seiner Bewegung auf den Absperrschieber 3 hin Luft aus der Einlaßöffnung 16 ansaugt, verdichtet er gleichzeitig die zwischen ihm und dem zweiten Absperrschieber 3 befindliche Luftmenge und drückt diese schließlich über die Einlaßleitung 18 in die Kompressionskammer 19. Gleichzeitig bewegt sich der zweite Kolben 2, der sich zwischen dem zweiten Absperrschieber 3 und dem ersten Absperrschieber 3 befindet aufgrund einer vorangegangenen Explosion in Richtung auf den Absperrschieber 3 zu. Dabei wird das vor dem zweiten Kolben 2 befindliche Abgasvolumen über die Auslaßöffnung 15 aus dem Kreisringzylinder 1 ausgestoßen. Sobald der zweite Kolben 2 auf der Höhe des ersten Absperrschiebers 3 ist, geraten Kolben 2 und Absperrschieber 3 in der vorbeschriebenen Weise in Eingriff und wird der Kolben 2 von dem Absperrschieber 3 durchgelassen. Zur selben Zeit befindet sich der erste Kolben auf der Höhe des zweiten Absperrschiebers 3, wobei die zuvor kompremierte Luft in die ompressionskammer 19 gedrückt und bei verschlossener Einla1tleitung 18 und Auslaleitung 20 dort eingeschlossen ist. Erst wenn der zweite Absperrschieber 3 nicht mehr in Durchlaßstellung steht, d.h. sobald Kolben 2 und Absperrschieber 3 auger Eingriff geraten, öffnet die Auslaßleitung 20, worauf die verdichtete Luft in den Raum zwischen Absperrschieber 3 und Kolben 2 strömt, wobei über die Einspritz-und Zündvorrichtung 17 Brennstoff zugeführt und das Breiinstoffluftgemisch gezündet wird. Die darauf einsetzende Explosion treibt den Kolben in Richtung auf den ersten Absperrschieber, wobei er die bei der vorausgegangenen Explosion entstandenen Abgase über die Auslaßöffnung 15 ausstößt.
  • Wie aus Fig. 5 hervorgeht, steht als Ansaug- und Verdichtungsraum maximal fast der gesamte Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Absperrschieber 3 zur Verfügung.
  • Analog erstreckt sich der Expansionsraum mit etwa der Länge L vom zweiten Absperrschieber bis hin zum ersten Absperrschieber. Die Zündung erfolgt in etwa bei der in Pig. 6 gezeigten Lage eines Kolbens 2 hinter dem zweiten Absperrschieber 3.
  • Die Bewegungs-, Kräfte- und Leistungsverhältnisse der vorbeschriebenen Kreisringkolbenmaschine werden in den Pig. 7, 8 und 9 deutlich. Infolge seiner zentralen Rührung bleibt der Krafthebelarm e des Kolbens 2 in jeder Winkelstellung der Welle 5 konstant. Ebenso wird bei dieser Anordnung eine konstante Kolbengeschwindigkeit erreicht. Der Expansionsdruck P fällt vom zweiten Absperrschieber 3 zum ersten Absperrschieber 3 zwar ab, doch fällt das Drehmoment M als Produkt aus P . e sowie die leistung N bei konstanter KolbenwinkegeschBndigkeit w als Produkt aus M . w nicht stärker ab, so daß ein sehr hohes Dauerleistungsangebot bei jeder Winkelstellung vorhanden ist. ti bezeichnet das im Mittel verfügbare Drehmoment. Die Expansionsdruck- und damit Drehmomentensowie Leistungsflächen zwischen den einzelnen Kolbendurchgängen folgen um so dichter aufeinander, je kürzer die Kolben sind. Die Kolben sind daher auch soweit verkürzt, wie es die Tragfähigkeit gerade noch zuläßt.
  • Es ist ohne weiteres möglich, mehrere Kreisringzylinder 1 zu einem Aggregat zusammenzufügen und diesen gemeinschaftliche Absperrschieber 3 zuzuordnen. Das wird in Fig. 10 gezeigt. Die Lagerzapfen 9 der Absperrschieber 3, stehen wiederum schräg zur Welle 5 und durchdringen somit die Zylinder 1 in einem schrägen Winkel zur Zylinderachse.
  • Zwischen oberem und unterem Zylinder 1 kommt es zu einer Phasenverschiebung der Arbeitstakte, die einen gleichmäßigeren Lauf zur Folge hat. Es ist ohne weiteres möglich, die Kompressionskammer 19 am Absperrschieber 3 nach Fig. 11 anzuordnen. Dabei geraten zu geeigneter Zeit eine Einlaßöffnung 21 in der Zylinderwand mit einer Einlaßöffnung 21a in der Wand der Kompressionskammer sowie eine Auslaßöffnung 22 in der Zylinderwand mit einer Auslaß öffnung 23 in der Kompressionskammer zur Deckung und geben den Weg zur und aus der Kompressionskammler 19 freiQ Die Schrägstellung des Absperrschiebers 3 ermöglicht nach Pig. 12 wiederum, die Einlaßffnung 16 fast gegenüber der Auslaßöffnung 15 anzuordnen, auch wenn dem Absperrschieber 3 gleichzeitig mehr als nur ein Zylinder 1 zugeordnet ist.
  • Wenn die in Pig. 13 gezeigte Anordnung gewählt wird, tritt eine 50 ziege Phasenverschiebung zwischen den beiden Zylindern ein, da die bisher beschriebenen Ateitstakte wechselweise ablaufen. Jeweils gegenüberliegend finden sich Absperrschieber 3 mit Auslaßöffnungen 15 und Einlaßöffnungen 16 sowie Absperrschieber 3 mit Einlaßöffnungen 21 und Auslaßöffnungen 22 in der Zylinderwand sowie Sinspritz- und Zündvorrichtungen 17. In diesem Beispiel durchdringen die Absperrschieber 3 den Zylinder 1 im rechten Winkel zu seiner Zylinderachse, weshalb nunmehr die Kolbenringe 7 der Kolben 2 nicht mehr mehr oder weniger rechtwinklig zur Kolbenachse, sondern schräg dazu angeordnet sind. Dadurch wird beim Eingriff der Kolben 2 mit dem Durchlaß 11 der Absperrschieber 3 ein Übergleiten der Kolbenringe im Schieberschlitz erreicht.
  • Den Absperrschiebern 3 sind nach Fig. 14 zwei Kreiszylinder 1 zugeordnet. Die Absperrschieber sind als Drehschieber ausgebildet. Infolge ihrer senkrechten Stellung zur Achse der Zylinder 1 tritt zwischen dem oberen Zylinder 1 und dem unteren Zylinder 1 eine Phasenverschiebung auf. Die Darstellung gemäß Fig. 13 entspricht einer Ansicht in Richtung XIII-XIII nach Fig. 14.
  • Durch Fig. 15 ist verdeutlicht, daß auf den Absperrschiebern 3 Kompressionskammern 19 angeordnet sind. Wie weiter im Detail der Fig. 16, die eine Ansicht in Richtung XVI-XVI nach Fig. 15 darstellt, zu entnehmen ist, sind die Kompressionskammern 19 gleichzeitig für beide Zylinder 1 wirksam. Sie weisen für jeden Zylinder Einlaßöffnungen 21a und Auslaßöffnungen 23 auf, wobei die Zylinder entsprechende Einlaßöffnungen 21 und Auslaßöffnungen 22 in der Zylinderwand besitzen. Fig. 17 zeigt auf einer Seite des Absperrschiebers 3 wie Einlaßöffnung 21a und Auslaßöffnungen 23 an der Kompressionskammer 19 angeordnet sind0 Die in Fig. 18 gezeigte Kompressionskammer 19 stellt insofern eine Besonderheit dar, als sie neben den vorher beschriebenen Merkmalen eine Entnahmeleitung 24 für komprimierte Luft aufweist. Hiertiber kann ein Teil der Luft für Steuer- und llegelzweke und als Arbeitsluft abgezogen werden. In weiterer Ausbildung weist die Entnakmeleitung 24 nach wig. 19 einen steuerbaren Verschluß 25 mit einem nach außen ragenden Stößel 26 auf. Letzerer kann über locken 27 einer Gockenscheibe 28 bewegt werden.
  • Die Nockenscheibe 28 läuft synchron um und wird beispielsweise, wenn Brems-Drucklult entnommen werden soll, von der Bremse in Arbeitsstellung gebracht. Der Verschluß 25 ist weiter so ausgebildet, daß auch die Einlaßöffnung 21a der Kompressionskammer 19 verschließbar ist, so daß im Zylinder 1 ein die Kolbenbeegun abbemsender Luftdruck aufgebaut werden kann (Motorbremse).
  • Die Kreisringkolbenmaschine nach Fig. 20 weist im Kreisringzylinder 1 zwei Absperrschieber 3 auf, die elastisch gegen die Innenwand des Kreisringzylinders gedrückt werden. Vor dem einen Absperrschieber 3 befinden sich eine Auslaßöffnung 15 und eine Einlaßöffnung 16. Hinter dem anderen Absperrschieber ist eine Einspritz- und Zündvorrichtung 17 angebracht. Die Kolben 2, die in Richtung der Pfeile bewegt werden, besitzen schrägstehende Stirnflächen 14a, die es bei Auftreffen auf die Absperrschieber 3 gestatten, diese von der Innenwand des Kreisringzylinders 1 zurückzudrängen und die Kolben durchzulassen.
  • Bei einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform werden die Absperrschieber durch besondere, an der Nabe sitzende Nocken zurückgedrängt. Die Kolben besitzen in ihrem Inneren einen Hohlraum 29 und weisen an ihren vorderen Stirnflächen 14a Einlaßventile 30 sowie an ihren hinteren Stirnflächen 14a Auslaßventile 31 auf. Die Ventile sprechen auf einen bestimmten Druck an, und zwar die Einlaßventile 30 auf einen gerinEeren als die Auslaßventile 31 und sind dazu bestimmt, vor Zurückdrangung des Absperrschiebers 3 die zwischen dem Absperrschieber 3 und dem sich darauf bewegenden Kolben 2 komprimierte Luft aufzunehmen und zu halten bis der Kolben 2 den Absperrschieber 3 passiert. An der der Einspritz- und Zündvorrichtung 17 zugewandten Mantellinie weist der Kolben 2 eine Öffnung 33 in Form eines Schlitzes tod. dgl auf, über die Brennstoff in den Hohlraum 29 eingespritzt und gezündet werden soll. Sobald eiéntsprechend hoher Explosionsdruck erreicht ist, öffnen die Auslaßventile 31 und treiben den Kolben in wichtung auf den nächsten Absperrschieber 3 zu. Das Öffnen und Schließen der Ventile könnte aber auch über Nocken oder Mitnehmer erfolgen. Die Pfeile 34 versinnbildlichen das Einströmen der verdichteten Luft in den Hohlraum 29 und die Pfeile 35 den Ausstoß der Verbrennungsgase aus dem Hohlraum 29. Es ist auch ohne weiteres möglich, die Einspritz- und Zündvorrichtung 17 statt an der Unter- oder Oberseite an der Außenseite anzuordnen, wie mit Ziffer 17' gestrichelt an--gedeutet. Entsprechend wird dann die Öffnung 33 im Kolben 2 an der Außenseite vorgesehen.
  • Bei der Kreisringkolbenmaschine nach Fig. 21 sind Absperrschieber 3 und Stirnflächen 14a des Kolbens 2 ähnlich ausgebildet wie in Fig. 20. Jedoch befindet sich dabei die Kompressionskammer 19 außerhalb am Kreisringzylinder lo Die Einlaßöffnung 21a wird wiederum durch ein Einlaßventil 30 und die Auslaßöffnung 23 durch ein Auslaßventil 31 verschlossen. Das Auslaßventil 31 öffnet dabei, wenn der Druck auf der der Kompressionskammer 19 abgewandten Seite wesentlich unter dem Druck der Kompressionskammer 19 abfällt, Sodann wird die komprimierte Luft mit Brennstoff aus der Einspritz- und Zündvorrichtung 17 angereichert und gezündet und treibt den Kolben 2, der bereits die Einspritz- und Zündvorrichtung 17 passiert hat, in Richtung auf den nächsten Absperrschieber zu.
  • Bei der Ausführungsform nach den Pig. 22 und 23 wird von einem Schieberpaar 36 und dem dazwischen liegenden Abschnitt des Kreisringzylinders 1 eine Kompressionskammer gebildet. Dazu sind Schieberpaar 36 und Kolben 2 so ausgebildet, daß zwischen ihnen, wie bereits an anderer Stelle beschrieben, eine gute Dichtung zustande kommt.
  • Zwischen dem Schieberpaar 36 ist die Einspritz- und Zündvorrichtung 17 angeordnet, Während der Kolben 2 den ersten Schieber des Schieberpaares 36 passiert hat, schließt dieser und befindet sich die komprimierte Luft zwischen den Schiebern des Schieberpaares 36. Während sich nun der Kolben 2 auf den zweiten Schieber zu bewegt, kann die komprimierte Luft über einen Umlaufkanal 37 am Kolben 2 vorbei nach hinten auf dem ersten Schieber zu ausweichen und wird von der Einspritz- und Zündvorrichtung 17 mit Brennstoff angereichert und gezündet, sobald der Kolben 2 am zweiten Schieber in Durchlaßstellung steht.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 24 weist der Kolben 2 eine sphärische Form auf. Der Kolben 2 wird jeweils in Höhe eines Absperrschiebers 3 durch eine Kolbendurchgangskammer 38 vorbei an der Auslaßöffnung 15 und der Einlaßöffnung 16 geschleust. Der Absperrschieber 3 hat die Porm eines Schiebersterns und ist in derselben Ebene wie der Kreisringzylinder 1 angeordnet. Der sphärische Kolben 2 greift so in die Durchlässe 11 des Absperrschiebers 3 ein, daß der Absperrschieber 3 bei jedem Kolbendurchgang um eine Öffnung weitergestellt wird.
  • Analog der Ausführungsform nach Fig. 24 sind bei einer Weiterbildung gemäß Fig. 25 die Kolbendurchgangskammern zu Kompressionsräumen 39 und Explosionsräumen 40 erweitert, wobei bei fortschreitender Drehung zunachst eine Verbindung zur Einspritzvorrichtung 41 und dann zur Zündvorrichtung 42 besteht.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 26 sind die Absperrschieber 3 im Kreisringzylinder 1 so angeordnet, daß sich ein gegenüber dem Expansionsraum größerer Ansaug- und Kompressionsraum zur einfachen Erhöhung der Aufladung ergibt. Es soll damit verdeutlicht werden, daß vielfaltige Variationen des Erfindungsgedankens möglich sind, um jeweils zu der wirtschaftlichsten Betriebsweise zu gelangen.
  • Bei der Kreisringkolbenmaschine nach Fig. 27 ist im Absirnd zu der Einlaßöffnung 16 eine zweite Öffnung 43 vorgesehen, die über ein steuerbares Ventil 44 verschließbar und über eine außerhalb des Kreisringzylinders 1 verlaufende Verbindungsleitung 45 mit der Zuleitung zur Einlaßöffnung 16 verbunden ist. Damit läßt sich die Lademenge steuern. Die Anordnung der Absperrschieber 3 entspricht dabei im wesentlichten der nach Fig. 26.
  • Bei entsprechend großer Wahl des Ansaug- und Kompressionsraumes ist bei der Ausführungsform nach Fig. 28 das bisher gezeigte Zahlenverhantnis von Kolben2zu Absperrschiebern 3 geändert. Es ergeben sich bei dieser Anordnung fast kontinuierliche Arbeitstaktfolgen, trotz Bereitstellung einer hohen Überladungsmöglichkeit. Zur Nachverbrennung und Nachexpansion ist hinter der Einspritz-und Zühdvorrichtung 17 eine weitere Einspritzvorrichtung 46 für Wasser oder Luft oder andere Medien angeordnet. Damit ergibt sich eine vollkommenere Verbrennung mit zusätzlicher Ausnutzung der Auspuffwärme und damit ein höherer Wirkungsgrad.
  • Eine außenliegende Kompressionskammer hat den Vorteil, daß sie sich leichter kühlen läßt und somit eine höhere Füllung erlaubt. Das ist beispielsweise bei den am Drehschieber angeordneten Kompressionskammern teilweise verwirklicht. Nach Fig. 29 ist die Lage und Bewegung der Kompressionskammer 19 übergroß ausgebildet, was den weiteren Vorteil hat, daß ein großer Luftvorrat zur Verfügung steht, und weist auf ihrer Mantellinie Ventilatorrippen 47 auf, die den gleichzeitigen Betrieb des Drehschiebers als Tangentialgebläse erlauben.
  • Da manchmal die Notwendigkeit besteht, den Drehsinn der Kolben zu ändern, besitzt die Ausführungsform nach Fig.3o eine Vorrichtung 49 zur Umkehr der Ein- und Auslaßrichtung und zur Inbetriebnahme der Einspritz- und Zündvorrichtung 17 bzw. einer zweiten Einspritz- und Zündvorrichtung 48, die spiegelbildlich zur Einspritz- und Zündvorrichtung 17 am benachbarten Absperrschieber 3 angeordnet ist0 Die Vorrichtung 49 zur Umkehr der Ein- und Auslaßrichtung ist nach Fig. 31 ein Drehschieber mit querlaufenden Innenbohrungen, die es gestatten, die vor der Vorder- und Rückseite der Vorrichtung befindlichen unveränderlichen Anschlußöffnungen, durch Drehung im Sinne des Doppelpfeiles 50 wechselweise miteinander zu verbinden. Die vertauschbare Auslaßöffnung des Zylinders 1 ist mit 15', die vertauschbare Einlaßöffnung des Zylinders mit 16' bezeichnet.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Kreisringkolberlmaschine, bestehend aus einem Kreisringzylinder mit Ein- und AuSlaß9ffnungen und einem oder mehreren umlaufend geführten Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein, mit dem Kolben(2) zusammenwirkender Absperrschieber (3) und vor diesem eine Auslaßöffnung (5) und hinter diesem eine Einlaßoffnung (16) im Zylinder (1) angeordnet sind und daß der Absperrschieber jeweils mindestens einen Durchlaß (11) für den Kolben aufweist und so mit der Bewegung des Kolbens synchronisiert ist, daß nur zum Kolbendurchgang der Absperrschieber in Durchlaßstellung steht.
    2. Kreisringkolbenmaschine, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei umlaufend geführte Kolben (2) und mindestens ein weiterer mit den Kolben zusammenwirkender Absperrschieber (3) mit einem Kolbendurchlaß (11) angeordnet sind, daß vor dem weiteren Absperrschieber eine in eine Kompressionskammer (19) führende Einlaßleitung (18) und hinter diesem Absperrschieber eine aus der Kompressionskammer kommende Auslaßleitung (20) sowie eine Einspritz- und Zündvorrichtung (17) angeordnet sind, wobei bei geschlossener Auslaßleitung der Kompressionskammer die Einlaßleitung so lange geöffnet ist, wie sich der Kolben vor dem Absperrschieber befindet und der Absperrschieber nicht in Durchlaßstellung ist, und wobei die Auslaßleitung freien Durchgang hat, wenn sich der Kolben hinter dem Schieber befindet und der Schieber nicht mehr in Durchlaßstellung steht0 3. Kreisringkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (3) ein Drehschieber ist, der schräg zur IEttellinie des Zylinders (1) im betreffenden Abschnitt steht und daß der oder die Kolben (2) zur Mittellinie etwa rechtwinklig gestellte Kolbenringe (7) sowie Anpaßfläche (12a) an den Stirnseiten (14) aufweisen, die mit den Rändern der Durchlässe (11) eine Dichtung bilden.
    4. Kreisringkolbemnaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßöffnung (16, 15) auf etwa gleicher Höhe liegen und der Absperrschieber (3) schräg gestellt dazwischen angeordnet ist.
    5. Kreisringkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (3) ein Drehschieber ist, der in einem etwa rechten Winkel zur Itttellinie des Zylinders (1) im betreffenden Atoschnitt steht, und daß der oder die Kolben (2) zur ^Rittellinie schräg gestellte Kolbenringe (7) aufweisen, 6o Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Durchlässe (11) der Absperrschieber (3) als Anpaßflächen (12) für die Kolben (2) ausgebildet sind0 7. Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpaßflächen (12a, 12) von Kolben (2) und/oder Absperrschieber (3) räumlich gekrümmt sind.
    8. Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einem Absperrschieber (3) zwei oder mehrere Zylinder (1) zugeordnet sind.
    9. Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionskammer (19) am Absperrschieber (7) angeordnet ist.
    10. Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 92 dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (3) außen liegende Ventilatorrippen (47) aufweist, 11. Kreisringkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionskammer (19) eine Entnahmeleitung (24) mit einem steuerbaren Verschluß (25) aufweist0 12. Kreisringkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kompressionskammer (19) ein nach außen ragender Stößel (26) angeordnet ist, der über Nocken (27)- einer synchron umlaufenden ilockenscheibe (28) betätigbar ist und durch den wechselweise die Einlaßöffnung (21a) der Kompressionskammer und die Entnahmeleitung (24j verschließbar ist.
    13. Kreisringkolbenmaschine, bestehend aus einem Kreisringzylinder mit Ein- und Auslaßöffnungen und einem oder mehreren umlaufend geführten Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinder (1) reichende Absperrschieber (3) angeordnet sind,die zum Durchgang des Kolbens (2) durch seine Stirnflächen (14a) oder besondere Nocken bewegbar sind0 14. Kreisringkolbenmaschine nach Anspruch 13, zu , dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2) schräge Stirnflächen (14a) aufweisen und daß der in den Zylinder (1) reichende Absperrschieber (3) geradlinig bewegbar ist.
    15. Kreisringkolbenmasciiine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) sphärisch ist und der Absperrschieber (3) als Schieberstern mit Kolbendurchgangskammer (38) ausgebildet ist, der etwa parallel zur Ebene des Kreisringzylinders (1) angeordnet ist.
    16. Kreisringkolbenmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbendurchgangskammern des Schiebersterns zu Kompressions- und Explosionsräumen (39, 40) erweitert sind0 170 Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,daS ein Schieberpaar (36) angeordnet ist, das einen als Kompressions-und Explosionsraum wirkenden Raum mit dem dazwischen liegenden Zylinderabschnitt bildet und einen Umlaufkanal (37) für die kompremierte Luft aufweist.
    18. Kreisringkolbenmaschine, nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) einen Hohlraum (29) mit Ein- und Auslaßventilen (3o, 31) oder anderen Verschlußorganen wie z.B. Klappen an seinen Stirnflächen (14a) sowie eine Öffnung (33) an seiner der Einspritz- und Zündvorrichtung (77) zugewandten Mantellinie aufweist, 19. Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume zwischen zwei Absperrschiebern (3) ungleich groß sind.
    20. Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand zu der Einlaßöffnung (16) eine zweite Öffnung (43) vorgesehen ist, die über ein steuerbares Ventil (44) verschließbar und über eine außerhalb des Kreisringzylinders (1) verlaufende Verbindungsleitung (45) mit der Zuleitung zur Einlaßöffnung verbunden ist.
    21.Kreisringkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand hinter der Einspritz- und Zündvorrichtung (17) eine zweite Einspritzvorrichtung (41) angeordnet ist.
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