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Die Erfindung betrifft einen Schwenkkolbenmotor mit mindestens zwei Schwenkkolben, die mittig an Auslegern schwenkbar gelagert sind, die ihrerseits mit einer Antriebswelle drehfest verbunden sind, wobei die Schwenkkolben dichtend an der Innenwand des Gehäuses anliegen.
Es ist bereits bekannt, die Innenkontur des Gehäuses bei Schwenkkolbenmotoren durch zwei, aus ihrem Mittelpunkt verschobenen Halbkreisen zu bilden, die durch parallele Geraden miteinander verbunden sind. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dann bei der Lagerung der längs der Innenkontur geführten Kolben. So ist es bekannt, die Eckpunkte eines Parallelogramms über Ausleger mit einer mittigen Welle zu verbinden. Bei der DE-OS 2000780 sind Schwenkkolben vorgesehen, die an zwei Stellen mit ihren Enden an der Innenkontur des Gehäuses anliegen, jedoch ist hier eine sehr komplizierte Steuerung für die Führung dieser Schwenkkolben vorhanden. Es hat sich gezeigt, dass es notwendig ist, der Innenkontur eine ganz bestimmte Ausbildung zu geben und gleichzeitig für die Schwenkkolben gewisse Voraussetzungen zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird jetzt vorgeschlagen, dass, wie an sich bekannt, die Innenkontur des Gehäuses aus zwei aus ihren Mittelpunkten verschobenen Halbkreisen und diese verbindende Gerade gebildet ist, dass die Länge der Schwenkkolben grösser ist als die Länge der die Halbkreise verbindenden Geraden und kleiner als der Durchmesser der Halbkreise ist, wobei die Innenkontur die Hüllkurve eines Quadrats, bzw. des daraus abgeleiteten Rhombus ist, dessen Seitenlänge der Länge des Schwenkkolbens entspricht, und dass vorzugsweise an den Auflagepunkten der Schwenkkolben Dichtleisten vorgesehen sind.
Durch die erfindungsgemässe Massnahme erreicht man, dass der Winkel zwischen dem Kraftvektor und der Normalen auf die Tangente an den Anlagepunkten des Kolbens an der Innenkontur in der Hauptstellung zirka mindestens 200 beträgt. Ist dieser Winkel kleiner, so ist die Verdrehung aus dieser Position heraus nicht mehr möglich, d. h. der Schwenkkolbenmotor wird funktionsunfähig.
Der Motor kann insbesondere mit Benzin, Diesel oder andern Brennstoffen betrieben werden, wobei die Zündung des Verbrennungsgemisches beim Motor durch Zündkerzen oder durch Kompression des Verbrennungsgemisches auf seinem Selbstzündungspunkt erreicht wird. Es wird durch die Erfindung ein Motor bzw. ein Verdichter geschaffen, mit dem die Nachteile bekannter Drehkolbenmotoren bzw. Verdichter vermieden werden.
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C bis C', wobei der Schwenkpunkt A/2 entlang der Kreislinie auf A'/2 überführt wird. Fig. 2 zeigt eine Drehkolbenmaschine mit zwei Schwenkkolben und Fig. 3 zeigt eine Drehkolbenmaschine mit vier Schwenkkolben.
Prinzipiell wird bemerkt, dass hinsichtlich der Schwenkkolben, ihrer Lagerung und Bewegung, der Gehäuseform, der Abdichtung der Schwenkkolben keine Unterschiede zwischen dem in den Zeichnungen dargestellten Motor und Verdichter bestehen. Sofern sich die entsprechenden Merkmale nicht ausschliessen, sind sie sowohl für den Motor als auch den Verdichter anwendbar und kombi- nierbar.
Fig. 1 zeigt das Prinzip der Bewegung des Motors bzw. Verdichters. Das Gehäuse besitzt eine innere Lauffläche in Form zweier auseinandergerückter und durch Gerade verbundener Halbkreise (Mittelpunkt M, Radius r). Der Mittelpunkt der An- oder Abtriebswelle ist mit 0 bezeichnet, die Länge vom Mittelpunkt zum Schwenkmittelpunkt des Schwenkkolbens am Ausleger mit R. Der Schwenkkolben besitzt eine Länge zwischen seinen an der Innenwandung bzw. der Lauffläche anliegenden Enden von A. Bei der Drehung der Welle in Richtung des Pfeiles dreht sich der Schwenkmittelpunkt längs eines Kreises mit dem Radius R, wobei sich gleichzeitig der Schwenkkolben verschwenkt, wobei er jedoch mit seinen Enden an der Innenwandung gleitet bzw. entlang dieser geführt ist.
Von der Stellung B-B'verschwenkt sich der Schwenkkolben bei einer Drehung von 90 in die Stellung C-C'. Die Längen von A, R, L und r werden so abgestimmt, dass die Kolbenenden immer möglichst genau längs der Innenwandung geführt sind.
Fig. 2 zeigt eine Rotationskolbenmaschine, wobei in dem ovalen Gehäuse --1--, welches vorzugsweise aus zwei exakten Halbkreisen, die im Achsmittelpunkt verschoben und an den
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Halbkreisenden durch zwei parallele, vorzugsweise gerade Linien verbunden sind, besteht, zwei Schwenkkolben 9--solcherart eingepasst sind, dass diese mit Schwenklagern --15, 15'-- auf Schwenkbolzen --42, 42'-- achsmittig schwenkbar sind, und an ihren Endpunkten --13, 14-an der Innenlauffläche bzw. Innenwandung --3-- während der Drehung der Achse bzw.
Welle --16-- stets anliegen. Ausleger --17, 17'-- sind fest und dauerhaft mit der Welle --16-verbunden und tragen an ihren Enden senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung die Schwenkbol- zen --42, 42'-- für die Schwenkkolben --8, 9--. Das für die Schwenklager --15, 15'-- erforderliche Schmieröl wird zweckdienlicherweise durch die Welle --16-- und die Ausleger --17, 17'-- an die Schwenklager --42, 42'-- herangeführt. Im Gehäuse-l-befinden sich im Uhrzeigersinn gesehen, im Bereich von zirka 140 -vom Zündkerzengewinde-5-- bzw. von der Zündkerze --5'-an gerechnet - die Auslassöffnung --7-- sowie im Bereich von zirka 220 die Ansaugöffnung --6--.
Weiters sind im Mantel des Gehäuses Leerräume --2a bis 2g-- enthalten, welche Kühlflüssigkeit aufnehmen können, wobei aber auch gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ausschliesslich Kühlrippen zur Anwendung gelangen können. In Fig. 2 sind die entsprechenden Dichtleisten mit --10, 11 und 12-- bezeichnet. Mit --5a-- ist das Gewinde der Zündkerze --5-- bezeichnet und mit --19-- ein federndes Anpressstück für die Dichtleisten --10, 11--.
Fig. 3 zeigt eine Drehkolbenmaschine mit einer in das Gehäuse-l-eingepassten vierseitigen Drehkolbeneinheit mit vier Schwenkkolben --22, 49,48, 50--, die in Ausgangsstellung als Einheit betrachtet einen quadratischen Gesamtquerschnitt aufweisen. Jeweils zwei diametral angeordnete
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umhüllenden Hülse bzw. Umfassung --40-- verbunden und begrenzen so Räume --36--.
Die Umfassung --40-- weist in ihrem, in axialer Richtung gesehenen Mittelteil Aussparungen auf, durch welche die Ausleger --43, 43'-- ragen, wodurch der Winkel zwischen den Auslegern --39, 39'-- einerseits und --43, 43'-- anderseits verändert werden kann. Bei einer beispielsweisen Drehung der Einheit um 90 wird aus der quadratischen Grundform ein Rhombus, wobei eine Verschiebung bzw. Winkeländerung der beiden Hauptachsen A-A bzw. B-B eintritt. Durch das lose Aufeinandergleiten der beiden Auslegergruppen können aber auch die Schwenkkolben keine exakte, genau definierte Position zueinander einnehmen, d. h. die Kraftübertragung der Schwenkkolben --22, 48-- auf die An-bzw. Abtriebswelle könnte nur durch"Anschieben"z.
B. des Schwenkkolbens --22-- im Schwenkkolbenspitzenbereich --31 bzw. 31'-- erfolgen, was eine Beschädigung des Schwenkkolbens zur Folge hätte. Aus diesem Grund ist jeder Schwenkkolben mit dem Ausleger der andern Auslegergruppe verbunden. Dazu dienen die Verbindungselemen- te --44, 45,46, 47--, die die Positionen der Schwenkkolben genau definieren, und aus den Schwenkkolbengruppen einen Drehkolben bilden.
Da sämtliche Lagerbolzen --42-- schmierungsbedürftig sind, weist die Abtriebswelle --41-einen Ölkanal auf, wobei durch die Ausleger das Öl weiter zu den Bolzen bzw. den Schwenklagern befördert wird.
Die Schwenkkolben --8, 9,22, 49,48, 50-- weisen im Querschnitt vorzugsweise die Form eines flachen Trapezes mit einer mittigen Vertiefung --35, 51-- auf der der Lauffläche bzw.
Innenwandung --3-- zugewendeten Seite auf, wobei der an die Vertiefung --35-- anschliessende Abschnitt --55-- dem Kreisradius der Innenlauffläche angepasst sein kann bzw. einen etwas grösseren Radius besitzt. Die einander zugewendeten Flanken --32-- der Endbereiche --60-der trapezförmigen Schwenkkolben bilden miteinander einen Winkel a, der je nach Stellung der Schwenkkolben variiert. Jeder Schwenkkolben ist von solcher Längenbeschaffenheit, dass die vier Schwenkkolben ein Quadrat ergeben können, wobei sich die Endpunkte der einzelnen Schwenkkolben jeweils möglichst exakt am Mantelumfang der Lauffläche --3-- berühren und diese gemeinsamen Berührungspunkte auch während der Drehbewegung bestehen bleiben.
Am Beispiel der Schwenkkolben --22 und 50-- ist das Prinzip der Abdichtung erkenntlich, wozu für die Dichtung auf der vorderen bzw. hinteren Seite der Schwenkkolben in Drehrichtung gesehen, in Nuten --57 und 58-- ohne wesentliches Spiel eingepasste Dichtleisten --24, 26-zur Anwendung gelangen, wobei mittels einer in der jeweiligen Nut befindlichen Anpressfeder --33-- die jeweilige Dichtleiste einen Vordruck erhält. Zur Erzielung des tatsächlichen Anpressdruckes
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sind Gaskanäle --29, 30-- vorgesehen, über die die Dichtleisten mit Druck beaufschlagbar sind, u. zw. insbesondere dann, wenn es notwendig ist, d. h., wenn zwischen Schwenkkolben und Innenwandung komprimiert wird.
Weiters weisen die Dichtleisten --24, 25, 26-- an ihrer der Gleitfläche zuweisenden Fläche --28, 59-- einen Krümmungsradius auf, der am hinteren bzw. voreilenden Ende der Dichtleiste in einer scharfen Kante --27-- endet, wodurch das zur Kühlung und Schmierung durch den Spalt der beiden Schwenkkolben an ihrem Stoss eingebrachte Schmieröl vor der Dichtleiste hergeschoben und durch Spülung wieder weggebracht wird ; keinesfalls kann die Dichtleiste auf einen Ölfilm aufgleiten. Die seitliche Abdichtung der Schwenkkolben erfolgt durch Dichtleisten --23--, die die vorderen und hinteren Dichtleisten --24, 25, 26-- in ihrem Endbereich mit ihrem eigenen Endbereich --37-- exakt dichtend umfassen.
Weiters weisen die seitlichen Dichtleisten auf Grund einer vorzugsweise grösseren Breite, geringfügig tiefe Ausnehmungen --34-- auf, um die Reibung zu den Gehäuseseitenwänden bzw. Seitenplatten zu verringern. Zur Verringerung der Massenkräfte können die Schwenkkolben mit Ausnehmungen --54-- versehen werden. Auf Grund der hauptsächlich rotierenden, ausgeglichenen Massteile - es tritt keine Hubbewegung auf-kann auf die Verwendung von leichtem Werkstoff, wie etwa Aluminium, zugunsten eines wesentlich temperaturbeständigeren Materials verzichtet werden, wodurch mit höheren Temperaturen gearbeitet werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwenkkolbenmotor mit mindestens zwei Schwenkkolben, die mittig an Auslegern schwenkbar gelagert sind, die ihrerseits mit einer Antriebswelle drehfest verbunden sind, wobei die Schwenkkolben dichtend an der Innenwand des Gehäuses anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass, wie an sich bekannt, die Innenkontur des Gehäuses (1, 21) aus zwei aus ihren Mittelpunkten verschobenen Halbkreisen und diese verbindende Gerade gebildet ist, dass die Länge der Schwenkkolben (8, 9 ; 22,48, 49,50) grösser ist als die Länge der die Halbkreise verbindenden Geraden und kleiner als der Durchmesser der Halbkreise ist, wobei die Innenkontur die Hüllkurve eines Quadrats, bzw. des daraus abgeleiteten Rhombus ist, dessen Seitenlänge der Länge des Schwenkkol-
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The invention relates to a pivoting piston engine with at least two pivoting pistons which are pivotally mounted in the center of arms, which in turn are connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft, the pivoting pistons sealingly abutting the inner wall of the housing.
It is already known to form the inner contour of the housing in rotary piston engines by two semicircles which are displaced from their center and which are connected to one another by parallel straight lines. Difficulties then arise, however, when the pistons are guided along the inner contour. It is known to connect the corner points of a parallelogram to a central shaft using brackets. In DE-OS 2000780, pivoting pistons are provided which abut the ends of the inner contour of the housing at two points, but here there is a very complicated control system for guiding these pivoting pistons. It has been shown that it is necessary to give the inner contour a very specific design and at the same time to create certain conditions for the pivoting pistons.
According to the invention, it is now proposed that, as is known per se, the inner contour of the housing is formed from two semicircles displaced from their centers and connecting straight line, that the length of the pivoting piston is greater than the length of the straight line connecting the semicircles and smaller than the diameter of the semicircles, the inner contour being the envelope curve of a square or the rhombus derived therefrom, the side length of which corresponds to the length of the pivoting piston, and sealing strips are preferably provided at the support points of the pivoting piston.
As a result of the measure according to the invention, the angle between the force vector and the normal to the tangent to the contact points of the piston on the inner contour in the main position is approximately at least 200. If this angle is smaller, the rotation from this position is no longer possible, i. H. the oscillating piston engine becomes inoperable.
The engine can in particular be operated with petrol, diesel or other fuels, the ignition of the combustion mixture in the engine being achieved by spark plugs or by compression of the combustion mixture at its self-ignition point. The invention creates a motor or a compressor with which the disadvantages of known rotary piston motors or compressors are avoided.
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C to C ', the pivot point A / 2 being transferred along the circular line to A' / 2. FIG. 2 shows a rotary piston machine with two swing pistons and FIG. 3 shows a rotary piston machine with four swing pistons.
In principle, it is noted that there are no differences between the motor and compressor shown in the drawings with regard to the pivoting pistons, their mounting and movement, the shape of the housing and the sealing of the pivoting pistons. If the corresponding features are not mutually exclusive, they can be used and combined for both the motor and the compressor.
Fig. 1 shows the principle of the movement of the engine or compressor. The housing has an inner running surface in the form of two semicircles that are moved apart and connected by a straight line (center point M, radius r). The center point of the input or output shaft is labeled 0, the length from the center point to the pivot center point of the pivoting piston on the extension arm is R. The pivoting piston has a length between its ends of A lying against the inner wall or the running surface. When the shaft rotates in In the direction of the arrow, the center of rotation rotates along a circle with radius R, the pivoting piston simultaneously pivoting, but with its ends sliding on the inner wall or being guided along it.
The pivoting piston pivots from position B-B 'at a rotation of 90 to position C-C'. The lengths of A, R, L and r are coordinated so that the piston ends are always guided as precisely as possible along the inner wall.
Fig. 2 shows a rotary piston machine, with --1-- in the oval housing, which preferably consists of two exact semicircles, which are displaced in the center of the axis and on the
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Semicircular ends are connected by two parallel, preferably straight lines, there are two pivot pistons 9 - fitted in such a way that they can be pivoted with pivot bearings --15, 15 '- on pivot bolts --42, 42' - in the center, and on their end points --13, 14-on the inner tread or inner wall --3-- during the rotation of the axis or
Wave --16-- are always on. Booms --17, 17 '- are firmly and permanently connected to the shaft --16-and carry the swivel pins --42, 42' - for the swivel pistons --8, 9 at their ends perpendicular to their direction of extension -. The lubricating oil required for the pivot bearings --15, 15 '- is expediently brought to the pivot bearings --42, 42' - through the shaft --16-- and the extension arms --17, 17 '. Seen in the housing-l-clockwise, in the area of about 140 - from the spark plug thread 5-- or from the spark plug - 5'-counted - the outlet opening --7-- and in the area of about 220 die Intake opening --6--.
Furthermore, empty spaces --2a to 2g-- are contained in the casing of the housing, which can hold coolant, but according to a preferred embodiment, only cooling fins can also be used. In Fig. 2, the corresponding sealing strips are designated --10, 11 and 12--. --5a-- denotes the thread of the spark plug --5-- and --19-- a resilient pressure piece for the sealing strips --10, 11--.
Fig. 3 shows a rotary lobe machine with a four-sided rotary piston unit fitted into the housing 1 with four pivoting pistons --22, 49, 48, 50 - which, viewed in the starting position as a unit, have a square overall cross section. Two diametrically arranged
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enveloping sleeve or enclosure --40-- connected and thus delimit spaces --36--.
The enclosure --40-- has recesses in its central part, seen in the axial direction, through which the extension arms --43, 43 '- protrude, so that the angle between the extension arms --39, 39' - on the one hand and - -43, 43 '- can be changed on the other hand. When the unit is rotated by 90, for example, the square basic shape becomes a rhombus, with a shift or change in angle of the two main axes A-A or B-B occurring. Due to the loose sliding together of the two boom groups, however, the pivoting pistons cannot assume an exact, precisely defined position with respect to one another. H. the power transmission of the swivel pistons --22, 48-- to the on or. Output shaft could only by "pushing" z.
B. the swivel piston --22-- in the swivel piston tip area --31 or 31 '-, which would damage the swivel piston. For this reason, each swing piston is connected to the boom of the other boom group. The connection elements --44, 45, 46, 47-- are used for this purpose, which precisely define the positions of the swivel pistons and form a rotary piston from the swivel piston groups.
Since all bearing pins --42-- require lubrication, the output shaft --41-has an oil channel, whereby the oil is conveyed further to the pins or the swivel bearings by the extension arm.
In cross section, the pivoting pistons --8, 9.22, 49.48, 50-- preferably have the shape of a flat trapezoid with a central recess --35, 51-- on the tread or
Inner wall --3-- facing side, whereby the section --55-- adjoining the recess --35-- can be adapted to the circular radius of the inner running surface or has a slightly larger radius. The flanks --32-- of the end regions --60 - of the trapezoidal swivel pistons facing each other form an angle a which varies depending on the position of the swivel pistons. Each swivel piston is of such a length that the four swivel pistons can form a square, the end points of the individual swivel pistons touching each other as precisely as possible on the circumference of the running surface --3-- and these common points of contact remain even during the rotary movement.
The principle of the seal can be seen in the example of the swivel pistons --22 and 50--, for which purpose the seal on the front or rear side of the swivel piston is seen in the direction of rotation, in grooves --57 and 58 - sealing strips fitted without significant play - -24, 26 - are used, whereby the respective sealing strip is given a pre-pressure by means of a pressure spring --33-- located in the respective groove. To achieve the actual contact pressure
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are gas channels --29, 30-- provided, through which the sealing strips can be pressurized, u. between especially when it is necessary, d. that is, if there is compression between the swivel piston and the inner wall.
Furthermore, the sealing strips --24, 25, 26-- have a radius of curvature on their surface --28, 59-- facing the sliding surface, which ends in a sharp edge --27-- at the rear or leading end of the sealing strip, whereby the lubricating oil introduced for cooling and lubrication through the gap of the two pivoting pistons at their joint is pushed in front of the sealing strip and removed again by flushing; under no circumstances can the sealing strip slide onto an oil film. The side of the swivel piston is sealed by sealing strips --23--, which enclose the front and rear sealing strips --24, 25, 26-- in their end area with their own end area --37-- exactly sealing.
Furthermore, due to a preferably larger width, the lateral sealing strips have slightly deep recesses --34-- in order to reduce the friction with the housing side walls or side plates. To reduce the inertial forces, the swiveling pistons can be provided with recesses --54--. Due to the mainly rotating, balanced dimensions - there is no lifting movement - the use of light material, such as aluminum, can be dispensed with in favor of a much more temperature-resistant material, which means that higher temperatures can be used.
PATENT CLAIMS:
1. oscillating piston engine with at least two oscillating pistons, which are pivotably mounted in the center of arms, which in turn are connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft, the pivoting pistons sealingly abutting the inner wall of the housing, characterized in that, as is known per se, the inner contour of the housing (1, 21) is formed from two semicircles displaced from their center points and this connecting straight line is formed such that the length of the pivoting pistons (8, 9; 22,48, 49,50) is greater than the length of the straight line connecting the semicircles and smaller than is the diameter of the semicircles, the inner contour being the envelope of a square or the rhombus derived from it, the side length of which corresponds to the length of the swivel
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