DE2725986A1 - Anordnung von teilen fuer eine brennkraftmaschine bzw. einen motor oder einen verdichter - Google Patents
Anordnung von teilen fuer eine brennkraftmaschine bzw. einen motor oder einen verdichterInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
- F01C9/002—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating around a fixed axis
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Description
Dipl.-Im. J. SCHMIDT-EVERS
PATENTANWÄLTE
D-8000 MÖNCHEN 22 SteinsdorfstraßelO
'S* (089) '29 66 84
8. Juni 1977
Eduardo Hector Taurozzi
Junin 1715
Buenos Aires, Argentinien
Patentanmeldung
£>zw. einen Motor oder einen Verdichter
709851/1024
Dipl. In9. H. MITSCHERLICH Dipl.-In«. K. GUNSCHMANN
Dipl.-I ηq. J. SCHMIDT-EVERS
D-8000 MÖNCHEN 22 Steinsdorfstraße 10
'S» (089) * 29 66 84
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Bauteilen für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verdichter.
Der ortsfeste Teil der Brennkraftmaschine bzw. des Motors oder des Verdichters wird durch einen Block gebildet, in
dem ein einen Zylinder bildender torusförmiger Hohlraum
vorhanden ist.
Auf der Oberseite des Zylinderblocks ist ein Zylinderkopf angeordnet, durch den der torusförmige Hohlraum in zwei
Abschnitte unterteilt wird.
In dem torusförmigen Zylinder arbeitet mindestens ein Kolben, der hin- und herschwenkbar mit Hilfe einer Achse unterstützt 1st, welche in einer Bohrung des Zylinderblocks hin-
und herdrehbar gelagert ist, wobei die Achse der Bohrung mit der Mittelachse des torusförmigen Hohlraums zusammenfällt.
Der Kolben ist mit einer Pleuelstange gekuppelt, welche an
ihrem anderen Ende mit einer Kurbelwelle gekuppelt ist, so daß die Hin- und Herbewegung des Kolbens auf die Kurbelwelle übertragen werden kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung die geradlinige Hin- und Herbewegung,
mit der Motoren mit innerer oder äußerer Verbrennung xsowie Verdichter arbeiten, durch eine hin- und hergehende Schwenkbewegung lui eine Achse ersetzt ist.
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Der Zylinderkopf läßt sich in der verschiedensten Weise
ausbilden, doch die vorteilhafteste Konstruktion ist die in
der Zeichnung dargestellte mit obenliegenden Nockenwellen.
Kin wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, einen Motor oder Verdichter aus mehreren Baueinheiten
aufzubauen, so daß man nach Bedarf mehrere Zylinderblöcke vereinigen kann, um Anordnungen mit zwei, vier,
sechs, acht, zehn usw. Zylindern zu schaffen. Hierbei wird jeweils von einem zentral angeordneten Block mit zwei Zylindern
ausgegangen, so daS es möglich ist, durch Hinzufügen weiterer Blöcke einen Motor oder Verdichter mit der genannten
Zylinderzahl zu schaffen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, einige
der Probleme zu lösen, die sich bei den bekannten Anordnungen für Motoren und Verdichter ergeben.
Zu den weiteren Vorteilen der erfindungsgemäßen Anordnung gehören ein raumsparender Aufbau, ein vorteilhaftes Verhältnis
zwischen dem Baugewicht und der Leistung, die Verwendung doppeltwirkender Kolben, das Fehlen von Kolbenreibung sowie
die geringe Anzahl der Bauteile.
Im Vergleich zu Motoren und Verdichtern mit geraden Zylindern bietet die Erfindung wesentliche weitere Vorteile.
Hierzu gehören niedrige Herstellungs- und Entwicklungskosten, hohe Leistung sowie ein niedriges Leistungsgewicht.
Bei einem erfindungsgemäßen Motor oder Verdichter sind zahlreiche Bauteile vorhanden, die denjenigen bekannter Motoren
bzw. Verdichter ähneln, und bei denen sich daher keine besonderen Probleme ergeben.
Die niedrigen Herstellungskosten ergeben sich daraus, daß gemäß der Zeichnung die meisten Bauteile auf der Drehmaschine
bearbeitet werden können.
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Wegen der raumsparenden Bauweise sind die zu zerspanenden
Verkstoffmengen ja Zylindereinheit geringer als bei Anordnungen
mit geradliniger Kolbenbewegung.
Wegen des günstigen Leistungsgewichts lassen sich erfindungsgemäße
Motoren und Verdichter herstellen, für die sich Anwendungsmöglichkeiten
ergeben, für welche die bis jetzt bekannten Motoren und Verdichter nicht in Frage kommen.
'•/egen des Fehlens von Reibung zwischen dem Kolben und dem
Zylinder, das zu einer Verbesserung des mechanischen ' irkungsgrades
führt, läßt sich ein niedrigerer spezifischer Kraftstoffverbrauch
bei Motoren erzielen.
Bei Motoren gehen durchschnittlich 10'. des Heizwerts des
Kraftstoffs mit den Abgasen verloren, und ein Anteil von ?>Ύ\
wird vom Kühlwasser aufgenommen und über den Kühler an die Atmosphäre abgegeben.
Diese Verluste, die insgesamt etwa 7')V ausmachen, sind unvermeidbar.
Die Aufgabe, die Leistungsausbeute von Motoren zu steigern, ist sehr kompliziert, sie würde jahrelange Forschungsarbeiten
erfordern, und auch unter Berücksichtigung der bei den Merkstoffen
erzielten technischen Fortschritte würde sich nur ein kaum bemerkbarer Erfolg erzielen lassen; außerdem würde
sich eine erhebliche Verkürzung der Lebensdauer ergeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Motor oder Verdichter erhöht
sich dagegen der thermische Wirkungsgrad, wegen des Fehlens der Kolbenreibung lassen sich höhere Drehzahlen erzielen,
und wegen des reibungsfreien Betriebs ergibt sich ein höherer mechanischer Wirkungsgrad.
Insbesondere bei großen Motoren bekannter Art ergeben sich somit sehr hohe Reibungsverluste.
Die Verluste entsprechen etwa 20% der indizierten Leistung,
d.h. ihnen kommt eine erheblich geringere Bedeutung zu als
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don Verlusten an thermischer Energie aus dem zugeführten
Kraftstoff. Die Heibung wird in Wärme verwandelt. Der mechanische Wirkungsgrad ergibt sich aus einem Vergleich zwischen
der indizierten Leistung und der Nutzleistung.
Bei Motoren bekannter Art sind die durch den Kolben hervorgerufenen
^eaktionskräfte, die in enger Beziehung zum ZylinderverschleiiJ
stehen, eine direkte Folge der seitlichen Kräfte, die durch den Kolben auf die Zylinderwand während des
Verbrennungs- und des Verdichtungshubes aufgebracht werden, sowie in einem geringeren Ausmaß während des Ansaughubes.
Diese Reaktionskräfte sind auf die Schrägstellung der Pleuelstangen
zurückzufuhren.
Wenn man den auf die gesamte Kolbenfläche wirkenden Gasdruck betrachtet, wird ersichtlich, daß dann, wenn sich ein
Kolben an der 7ylinderwand abstützt, um den seiner Bewegung entgegenwirkenden Widerstand zu überwinden, eine Reaktionskraft erzeugt wird, die bei kleinen Motoren mit einem Hub-
3
raum von 1000 cm" etwa 500 bis 700 kg betragen kann.
raum von 1000 cm" etwa 500 bis 700 kg betragen kann.
Auch während des Verdichtungshubes tritt eine Reaktionskraft
auf, die zwar erheblich kleiner ist, jedoch auch Folgen hat, und zwar in Form einer Abnutzung der Zylinder, die ihrerseits
zu einer Verringerung der Verdichtung und des thermischen Wirkungsgrades führt.
Ein erfindungsgemäßer Motor oder Verdichter läßt sich mit Volleistung betreiben, ohne daß irgendeine Abnutzung der
Zylinder eintritt.
Eine Motor- und Verdichtereinheit läßt sich unter Erzielung einer sehr hohen Kraftstoffersparnis betreiben und nimmt
außerdem sehr wenig Raum in Anspruch.
Nach der Arbeit von Taylor sind nahezu 75% des mittleren Reibungsdrucks auf den Kolben zurückzuführen. Bei einem Motor
von 100 PS gehen etwa 20 PS infolge mechanischer Reibung verloren.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 bis 5 zeigen in Schnittdarstellungen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt in einer Stirnansicht sämtliche Hauptteile
einer erfindungsgemäßen Anordnung. Hierzu gehören eine Kurbelwelle 9, eine Pleuelstange 8, ein Kolbenkörper 10, Kolbenringe
12 und ein Lager 5 für die doppeltwirkende Kolbenanordnung.
Zu den weiteren Teilen der Anordnung gehören ein torusförmiger Zylinderblock 7, eine Pleuelstange 8, ein Kolbenbolzen
20 sowie Ein- und Auslaßventile 10 und 11.
Fig. 2 zeigt ebenfalls im Puerschnitt einen erfindungsgemäßen
Motor, bei dem auf der Oberseite des Zylinderblocks 7 Zylinderköpfe bekannter Art mit obenliegenden Nockenwellen 14 angeordnet
sind.
Zu dieser Anordnung gehören die Nockenwellen 34, die Ventile
13, ein Kühlwassermantel 15, eine Ansaugleitung 16, Kühlwasserkanäle 4 im Zylinderblock, ein Kolbenkörper 10, eine
Pleuelstange 8, eine torusförmige Zylinderbohrung 7, eine Lagerbuchse 5, in welcher ein Lagerzapfen des Kolbenkörpers
hin- und herschwenkbar gelagert ist, sowie eine Kurbelwelle
Fig. 3 zeigt die Draufsicht eines Zylinderblocks eines Motors, der einem Vierzylindermotor bekannter Art entspricht. Bei 1
erkennt man ein Mittelstück, das benötigt wird, wenn Motoren mit mehr als einem torusförmigen Zylinder geschaffen werden
sollen; zwischen benachbarten Teilen des Zylinderblocks sind gemäß Fig. 3 Dichtungen 6 angeordnet; zu jeder Baueinheit
gehört eine torusförroige Zylinderfläche 7, und bei 4 ist die Anordnung der Dichtung am Umfang des Zylinders dargestellt.
Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen Zylinder mit einem Lager 17 für den Lagerzapfen des nicht dargestellten Kolbenkörpers
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Leerseit
Claims (1)
1.8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekonnzeichnet, daß alle Zylinder des Verdichters den gleichen
Durchmesser haben.
1Π. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 1.8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (9) auf Kugellagern oder ähnlichen die Reibung verringernden Lagern gelagert ist.
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sowie mit einer Aussparung 18, die Hin- und Herbowecrungen
des Kolbenkörpers ermöglicht.
Fig. 5 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung mit Lagerzapfen 5 für zwei Kolbenkörper 30,
einem Kurbelwellenlager und torusförmigen Zylinderflächen. Zu der Anordnung nach Fig. 5 gehören zwei in einer gemeinsamen
Ebene liegende torusförmige Zylinder.
Mit dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle 9 arbeiten zv.ei Pleuelstangen
8 zusammen, so daß sich eine Anordnung ergibt, die der Anordnung bei einem V-Motor bekannter Art ähnelt.
Die Anordnung nach Fig. 5 ist auf ideale V/eise für industrielle Verdichter zum Betreiben pneumatischer Werkzeuge
geeignet, ferner für Spritzgießmaschinen, Autoreifen-'ieparaturverkstätten,
Servicestationen, Sandstrahlgebläse und dergleichen.
Bei der Anordnung nach Fig. i> handelt es sich um einen Verdichter
für industrielle Zv/ecke mit vier Zylindern, und zwar
zwei Hochdruck- und zwei Niederdruckzylindern von unterschiedlichem Durchmesser.
Bei entsprechender Anordnung der torusförmigen Zylinder, der Pleuelstangen und der Kolbenkörper ist es möglich, die
Kolben abwechselnd zur Wirkung zu bringen.
Schließlich ist es gemäß der Erfindung möglich, über den
Umfang des Zylinderblocks mehr als zwei torusförmige Zylinder zu verteilen.
Der Patentanwalt:
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BAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
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