DE6605130U

DE6605130U - Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE6605130U
Application number: DE19676605130
Authority: DE
Inventors: Hideaki Egi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-04-18
Filing date: 1967-09-05
Publication date: 1970-05-06
Also published as: GB1211298A

Description

Bldeaki Egi, I865 Ichinomiya-maehi, Takamatsu Qit$_s KagawA

-—

Prefecture / Japan Arbeitsmaschine

Die Erfindung betrifft eine ArbeitSEaechine, bei der di© Expansion eines Arbeitsmittels verwendet wird, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, wie einen Benzinnotor, Die@e£aK>tor ₈ oder beispielsweise eine Dampfmaschine.

Es ist ein Ziel der Erfindung« eine verbesserte Masshisse eer Art zu schaffen, bsi welcher ein Balgen zwischen einem Balgeokopf und einer Balgenbasis befestigt ist und durch eine Expansion und eine Kontraktion bewegt wird, wodurch eiA Arb&itszyklusi erzeugt wird, der das Ansaugen, das Komprimieren_p die Verbrennung und das Ablassen umfasst, tiobei dieser Zyklus innerhalb dies Balgens abläuft.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es_e eine verbesserte Ma-

sehine zu schaffen_s die mit einer Führung ausgerüstet ist, um

die gesamte Expansions- und Kontraktionsbewegung des Balgens zu stabilisieren.

Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung;, sine verbesserte lfa~

\ sohine zu schaffen» in der die Kühlung und die Wärmeableitung

durch die Expansions- und Kontraktlonsbewegung des Balgens

durchgeführt wird»

ί Erfindungsgemäss weist diese Maschine einen Balgen auf_Λ der

j an einem stationären Balgenkopf und an einer beweglichen Bal

genbasis befestigt ist, und die Balgenbasis ist mit einer Kurbelwelle verbunden und mittels einer Führung geführt, und der Balgen ist aiit Ansaug= und Ablassventilen ausgerüstet.

Die Srfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Bilder der Zeichnung erläutert werden. Es zeigern

Bild 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer er»
f indungsgeaaässen Viertaktmaschine »

Bild 2 eine vergrösserte Schnitfcansieht des Balgens*
Bild 5 eine Längsschnittansicht ©iner erfindungsgemässen

Bild K eine Seitenansicht der Umgebung des Ablassventils der Maschine und

Bild 5 eine Draufsicht auf die in PIg- 4 dargestellte Um gebung *

Rg sei nun S}i£ UiS iii Bild 1 ÖSI'gSS'fesiil'fcö AUSrUiirUHgSfcriTi g

genommen. Es ist ein Balgen dargestellt _t der aus einem wäzweber stündligen eiaetieohen Material besteht, und dieser Balgen ist luftdicht am Balgenkopf 2 und an der Balgenbasis 3 befestigt.

Als Balgenmaterial kann ©in üblicher Federstahl* der einer Temperatur von 19O⁰C widersteht und der eine Federfestigkeit von 39 kg/mm aufweist, für eine wassergekühlte Maschine verwendet werden,, bei der die Balgentemperatur etwa 150⁰C beträgt. Wenn die Ealgentemperatur 15O°C übersteigt, kann beispielsweise 18-8 rostfreier Stahl* der einer Temperatur von 320⁰C widersteht und eine Federfestigkeit von 39 kg/mm hat ₉ oder Inconel^ das einer Temperatur von 37O°C widersteht und eine Federfestigkeit von 35 kg/mm hat_a oder Xnconel X* vjelchss einer Temperatur von 4-50⁰C widersteht und eine Feuerfestigkeit von 35 kg/mm hat_? oder dergl. vervjendet werden.

Eine Wandungsdicke des Balgens von et^a 0,45 bis zu etvia 1_S2 mm reicht aus* wenn der Balgen aus einem Material besteht^, welches eine Federfestigkeit von 39 kg/ram hat und welches eine;® SxplasionsdruGk von 66 kg/mm widerstehen kann.

Für die Balgendurchraesser selen die folgenden Werte genannt» fteeigenete Werte für den minimalen Durchmesser Di liegen im Bereich von etwa 40 bis zu etwa 100 nun_a und geeignete Werte für den maximalen Durchmesser Da liegen im Bereich von etwa 80 mm bis zu etwa 200 mm. Insbesondere geeignet ist ein Verhältnis von Da zu Di grosser als 1*5. Die Ausschlenkaraplitude S der Balgen kann im Bereich von etwa 3 mm bis zu etwa 12 mm liegen.

Der Balgen wird dadurch ssusaramengebaufe;, dass die Kanten ringförmiger Teile miteinander verschweisst werden.

Die Balgenbasis j5 vjeist einen Zapfen 4 auf, der mit einem Ende einer Pleuelstange 5 verbunden ist. Das untere Ende dieser Pleuelstange 5 ist mit dem Kurbelzapfen 6 verbunden. Der Kurbelzapfen 6 steuert den Ventllmechanisraus über ein Steuersahnrad 8, welches wie in einem üblichen Motor an der Kurbelwelle 7 befestigt ist.

Das Kurbelgehäuse 9 und die Balgenbasis 3 sind mittels "eines Abdichtungsbalgens 10 miteinander verbunden _s der gleichzeitig dazu dient, das Kurbelgehäuse gegen die Atmosphäre abzudichten und eine Abdeckung für die Pleuelstange 5 zu bilden. Der Schwenkhebel 11 Sffnet und sohliesst das Ventil 12,.wobei die Öffnungsund Schliessbewegung vom Steuerrad 8 ausgeht und über die Mocken= WeIIe₄, die Stössel usw. geleitet wird» Die Vent!!anordnung umfasst ein Ablassventil und ein Ansaugventil.

Die Balgenbasis 3 ist mit einex- Fuhrung 1j5 ausgeästet, die derart aufgebaut ist, daes diese Führung länge des Rahmens 14 hin- und herbewegt werden kann* der int Kurbelgehäuse 9 eingebaut ist. Die Anordnung dieser Führung ist derart, dass deren unteres Ende beim Hin- und Hergehen die Kurbelwelle nicht trifft. Unter dem Motorgehäuse 15 sind eine Ansaugöffnung 16 für die Kühl luft, eine versteifunswandung 17 und eine Ablassöffnung 18 vorgesehen. Vom Gehäuse werden der Balgenkopf 2 und das Kurbelgehäuse 9 getragen. Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Maschine ist die gleiche wie die der bekannten Maschinen.

Wenn sich die Kurbelwelle 7 dreht·, wird die Pleuelstange 5 bewegt, die mit dem Kurbeizapfen 6 verbunden ist. Wenn sich die Balgenbasis 3 nach unten bewegt, öffnet die Drehung des SteUerzahnrades 8 das Ansaugventil 12 Über den Nocken* den Mitnehmer* die Stossstange und den Hebelarm 11_S und dadurch kann ein Gas-Luftgemiseh in die Arbeitskammer einströmen.

Wenn sich der Boden dee Balgens 1 nach unten bewegt* wird jede Falte des Balgens 1 ausgeweitet^ und der Balgen verlängerl sich,* was dazu führt* dass der Raum innerhalb des Balgens ausgedehnt wird,und dass das Brennstoff-Luftgemisch durch das Ansaugventil 12 angesaugt wird^, wobei ©in sogenannter Ansaughub durchgeführt wird.

Die Balgenbswegung ist in einer vorbestimmten Richtung mittels der Führung 15 und der FUhrungsrahmen H¹, die am Kurbelgehäuse

befestigt sind, stabilisiert. Wenn sich die Ealgenbasis vom unteren Totpunkt nach oben bewegt_s beginnt der Kompressionshub. Das Ansaugventil ist geschlossen. Der Balgen 1 wird zu sammengedrücktj und das Innenvolumen «ird vermindert. Dadurch V7ird das Brennstoff-Luftgemlsch komprimiert. Das komprimierte Brennstoff -Luftgemissh wird durch die Zündkerze gezündet_p und eine Explosion findet statt. Durch, die explosionsartige Verbrennung wird die Balgenbasis beim Verbrennungshub nach unten gedrückt. Hieran schliesst sich der Auslasshub an. Der Ventilsteuermechanismus öffnet das Auslassventil* wenn die Basis am unteren Totpunkt vorbeigegangen ist. Die Ku&Tolge wird dann wiederholt. Der Abdeckbalgen 10 verhindert das Eintreten von Staub oder Schmutz in das Kurbelgehäuse sowie das EEerausspritzen von öl aus diesem Kurbelgehäuse.

Die Ansaugöffnung 16 und die Auslassöffnung 18 weisen ein Rückschlagventil auf„ so dass ©in Strönungskanal gebildet wird. Wenn der Balgen 1 zusammengedrückt wird, wird das Kühlmittel durch die Ansaugöffnung 16 angesaugt/, und wenn der Balgen 1 ausgedehnt wird, wird das Kühlmittel innerhalb des Motorgehäuses 15 aus der Ablßssöffnurig 18 abgelassen. Luft, Wasser oder ein anderes Kühlmittel können hier verwendet werden.

Es kann wünschenswert sein, eine ringförmige Nut oder eine ringförmige Rippe 20 vorzusehen, um die inneren Spannungen auf ein Minimum herabzusetzen, die in jeder Balgenfalte beim Ausdehnen und beim ZüBäinmönärückcin des Baigens auftreten«

Die Maschine kann als Dieselmotor oder dergl. ausgebildet sein sowie als Zweitaktmotor und awar durch einen Ersatz des ventilmechanismus.

Die Anwendung der Erfindung bei einer Zweitakt-Masenine soll nun unter Bezugnahme auf die Bilder j3 bis 5 erläutert werden. Der Motor ist derart ausgebildet* dass der Ansaughub und der Auslasshub im Takt für jede Umdrehung der Kurbelweile stattfindet. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die gleichen Teile wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeiehen gekennzeichnet.

Bei dem in Bild j? dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei einer Abwärtsbewegung der Balgenbasis 3 die Zugstange 23 für das Auslassventils welche an der Basis befestigt ist* längs der Führung 2.k nach unten bewegt? dadurch wird der Schwenkarm 25 nach unten gedrückt. Die Umgebung dieses Schwenkarmes 25 ist derart aufgebaut _B wie es in den Bildern 4 und 5 gezeigt ist. Die Spitze der Zugstange 23 ist umgebogen und bildet einen hakenartigen Abschnitt 32· Die Mitte des Sohwonkarmes 25 1st an einem Armlager 26 drehbar gelagert. Ein Ende des Armes 25 ist oberhalb der Ablassventilstange 27 angeordnet, und das andere Ende des Hebelarmes besteht aus einem geneigten Abschnitt 25a und aus einem Hebelabschnitt 25b. Der geneigte Abschnitt 25a liegt dem Hakenabschnitt 33 de? Zugstange 23 gegenüber.

Bei einer Abwärtsbewegung des Schwenkarmes 25 wird die Ablassventilstange 27 nach unten gedrückt, und dadurch wird das Ablassventil 28 geöffnet. Die verbranntem Gase können dann durch den Auspuffkanal 29 austreten*

Wenn sieb, die Balgenbasis 3 weiter nach unten bewegt» trifft die Stoassfcange ^O des Speiseventilmschanismus, die am Kurbel· gshäuse befestigt ist, die geneigte Oberfläche 21a des Schwenkarsmes 21, der an der Unterseite der Balgenbasis drehbar gelagert ist» Dadurch wird der Schwenkarm 21 langsam nach oben gedrückt» Wenn sich der Schwenkarm 21 nach oben bewegt und in eine Lage gelangt* in der dieser rechtwinklig sur Stossstange verläuft, wird die Srtwenkannbewegung schneller, und dadurch wird die Stange 22 des Sjiaiseventiis niedergedrückt^ bis sich das Speiseventil 19 öffnet, Ulli das im Kurbelgehäuse vorhandene Brennstoff-Luftgemisch in die Arbeitskammer innerhalb des Balgens einzulassen.

Wenn sich die Balgenbasis 3 üb* einen bestimmten Winkel am unteren Totpunkt vorlbeibewegt hat_P wird das Speiseventil abgesperrt, und dem folgt ein verschliessen des Ablassventils.

An der Unterseite der Balgenbasis 3 ist ein Schieber 30 befestigt,, der eine Schieberöffnung 31 aufweist. Dieser Schieber gleitet in Anlage gegen einen Teil des Kurbelgehäuses« der den Ansaugkanal 32 aufweist. Wenn sich die Balgenbasis 3 nach oben bewegt, bewegt sich die Schieberöffnung 31« die im Sohlebor 30 ausgebildet ists ebenfalls nach oben*und wenn die Schieberöffnung 31 in eine

^h deckende Lag« mit der Ansaugöffnung 32 gelangt, so fällt der In-

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nendruek abj und zwar durch eine Vergrösserung des inneren Volumeiis des Kurbelgehäuses, und demzufolge wird ein Brennstoff-Luftgemisch in das Kurbelgehäuse angesaugte

Kurz bevor der obere Totpunkt von der Balgenbasis erreicht wird, wird das unter höhest Druck stehende Brennstoff=Gasgeaisch innerhalb des Balgens 1 durch die Sündkerze gezündet^ und eine explosionsartige Verbrennung findet statte Dadurch v~!.rd die Balgenbasis durch die hierbei entwickelten Kräfte nach unten gedrückt«

Wenn sich die Balgenbasis 5 nach unten bewegt, bewegt sich der Schieber 50 ebenfalls nach unten, und dadurch wird die durch die Teile 31 und 32 gebildete SehieberSffnung fortschreitend geschlössen, und danach wird das Brennstoff -Gasgemisch isi Kurbeige·=

häuse komprimiert.

.Die Balgenbasis 3 bewegt sich weiter nach unten, und diese Bewegung geht in den. Verbrennungshub Über. Die Zugstange 23 wird nach unten gezogen und, wie oben beschrieben, hierdurch das Ablassventil 28 geöffnet.

Das Speiseventil und das Ablassventil können zusätzlich «nit einer Stossdämpfvorrichtung ausgestattet sein, die in zahlreichen Ausführungsformen zur Verfügung steht.

Die Gesamth'ötie und das Gesamtgewicht des srfindungsgemässen Motors können ganz erheblich herabgesetzt sein. Ein Zylinder, ein Kolben und Kolbenring© sinä sieht erforderlich, and eine automatisohe

Wärmeableitung kann durch die Expansion und die Kontraktion der Balgen erfolgen,

1 i"

Claims

1= Mit einem fluiden Arbeitsmedium arbeitende Arbeitsmaschine, dadurch ge}eennseiehnet_f dass diese Maschine einen Balgen (1) aufweist, der an einem stationären Balgenkspf (2) und an einer beweglichen Balgenbasis (3) befestigt ist* dass diese Balgenbasis

(3) Üb^I" ein Sesfcänge mifc einer Kurbel verhundan igt= dag.«e AAt* Basis (3) mittels einer Führung (15) geführt istgund dass der Balgen (1) mit Änsaug- und Ablassventilen ausgeröstet ist.

2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb di*s Balgens eine Zündkerze angeordnet ist.

3ο Arbeitsmaschine naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch^gekennzeichnetj, dass ein Motorgehäuse (15) vorgesehen isfy und dass in diesem Motorgehäuse eine Ansaugöffnung (16) und eine Ablassöffnung (18) für ein Kühlmittel Eingeordnet ist.

4„ Arb©itssaasohine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Balgenkopf ein Ansaugventii und ein Ablassventil angeordnet ist«

5, Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3p dadurch gekennzeichnet, dass das Ablassventil im Balgenkopf angeordnet ist^und dass das Ansaugventil in der Balgenbasis angeordnet ist.