Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine sowohl für Triebwerke als auch für Pumpen anwendbare Hubkolbenmaschine mit veränderlichem Arbeitsvolumen und insbesondere rotierender Bewegung aller beweglichen Teile.
Hubkolbentriebwerke und -Pumpen mit über einer Kurbelwelle und über Pleuel angeordneten Kolben sind bekannt. Bei dieser konventionellen Anordnung sind alle drei Komponenten mittels Lager und Zapfen beweglich miteinander verbunden.
Der Kolben ändert im oberen und im unteren Totpunkt die Bewegungsrichtung, d.h. er hat in diesen Endpositionen jeweils Geschwindigkeit Null und muss auf dem Kolbenweg während jeder Bewegung stark beschleunigt und wieder verzögert werden. Lediglich die Kurbelwelle führt eine gleichmässige Bewegung aus.
Durch physikalische Gesetze, z.B. Kolbenbeschleunigung und als Reaktion auftretende Vibrationen, sind dieser Lösung Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt vor allem höhere mögliche spezifische Belastung und bessere Kräftebalancierung zugrunde.
Aus den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung ersichtlich.
Fig. 1 zeigt das Triebwerk im Längsschnitt,
Fig. 2 im Querschnitt und
Fig. 3 in Draufsicht.
Es besteht aus Gehäuse 1, das in der Lagerung 2 bzw. 2' montiert ist. Mit dem Gehäuse 1 ist Kurbel- oder Exzenterwelle 3 mit Hubbolzen 4 fest verbunden. Auf dem Hubbolzen 4 ist der Pleuel 5 drehbar gelagert. Dieser trägt anderendig den Kolbenbolzen 6, auf den seinerseits der Kolben 7 gelagert ist. Der Zylinder 8 stellt eine Hülse dar, die einerseits im Lager 9 des Gehäuses 1 und andererseits im Lager 10 auf der Kurbelwelle 3 oder auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Lager am Gehäuse 1 konzentrisch gelagert ist. Die An- oder Abtriebswelle 11 ist mit dem Zylinder 8 fest verbunden und kann die Lagerung desselben im Lager 9 übernehmen.
Fig. 4 zeigt die Veränderung des Saug- und Verdichtungsraumes 12 in verschiedenen Zwischenstellungen während einer vollen Umdrehung von 360 Winkelgraden des Zylinders 8 mit dem Kolben 7 und dem Pleuel 5.
Die Wirkungsweise als Triebwerk ist kurz die folgende: Bei Druckeinwirkung auf den Kolbenboden 13 des Kolbens 7 wird die Druckkraft über den Kolbenbolzen 6 und den Pleuel 5 auf den nicht beweglichen Hubbolzen 4 abgestützt, und als Reaktion wird zur Vergrösserung des Hubraumes 12 und folglich zur Expansion des Mediums der Zylinder 8 und der darin geführte Kolben in Rotation versetzt, wobei der Zylinder um die Achse der Lager 9 und 10, der Kolben 7 am Pleuel 5 um die Achse des Hubbolzens 4 rotiert. Die mit dem Zylinder 8 verbundene Abtriebswelle 11 gibt die dadurch entstehende Nutzleistung ab. Die Wirkungsweise als Pumpe ist entsprechend, d.h. die Antriebswelle 11 versetzt den Zylinder 8 in Rotation und der darin geführte Kolben 7 kann durch seine exzentrische Lagerung am Hubbolzen 4 und der dadurch zwangsläufigen Veränderung des Verdichtungsraumes 12 den gewünschten Druck erzeugen.
Fig. 5, 6 und 7 zeigen das Triebwerk im gleichen Grundkonzept, jedoch mit differentem Kurbeltrieb. Auf dem Hubbolzen 4 ist eine kreisrunde Scheibe 18 in exzentrischer Bohrung 14 drehbar gelagert. Die Scheibe 18 ist ihrerseits im mittleren Schaftstück 15 des Kolbens oder Doppelkolbens 16 gelagert.
Der Kolben oder Doppelkolben 16 ist axial verschiebbar im Zylinder 8 gelagert.
Die Wirkungsweise ist wie folgt: Bei Druckeinwirkung auf den Kolbenboden 17 des Kolbens 16 wird die Druckkraft über die Exzenterscheibe 18 auf den Hubbolzen 4 abgestützt, und als Reaktion wird der Zylinder 8 mit dem darin gelagerten Kolben 16 in Rotation versetzt, wobei der Zylinder um die Achse der Lager 9 und 10, der Kolben 16 mit der Exzenterscheibe um die Achse des Hubbolzens 4 rotiert.
Fig. 7 zeigt die Veränderung des Saug- und Verdichtungsraumes 12 in verschiedenen Zwischenstellungen einer vollen Umdrehung von 360 Winkelgraden des Zylinders 8 mit dem Kolben 16 und der Exzenterscheibe 18.
Für ein Triebwerk oder Pumpensystem grösserer Leistung können mehrere Anlagen nach Beschreibung im gleichen oder in getrennten Gehäusen in Serie geschaltet werden.
PATENTANSPRUCH
Hubkolbenmaschine mit rotierendem Zylinder, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (8) in einem feststehenden Gehäuse (1) um eine erste Achse (11) drehbar gelagert ist, wobei ein im Zylinder (8) axial verschiebbarer Kolben (7, 16) mittels eines an einer zweiten zur ersten Achse (11) parallelen Achse (4) drehbar befestigten Teiles (5, 18) derart geführt ist, dass bei einer Umdrehung des Zylinders (8) der Kolben (7, 16) relativ zum Zylinder (8) eine Auf- und Abbewegung ausführt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Hubkolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der an der zweiten Achse (Hubbolzen 4) drehbar befestigte Teil ein Pleuel (5) ist, der mit einem Kolbenbolzen (6) des Kolbens (7) drehbar verbunden ist.
2. Hubkolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der an der zweiten Achse (Hubbolzen 4) drehbar befestigte Teil eine in einer exzentrischen Bohrung (14) gelagerte kreisrunde Scheibe (18) ist, die in einem Schaftstück (15) des Kolbens (16) gelagert ist.
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The subject matter of the present invention is a reciprocating piston machine which can be used for both engines and pumps and has a variable working volume and in particular a rotating movement of all moving parts.
Reciprocating piston engines and pumps with pistons arranged above a crankshaft and connecting rods are known. In this conventional arrangement, all three components are movably connected to one another by means of bearings and journals.
The piston changes the direction of movement in the upper and lower dead center, i.e. it has zero speed in each of these end positions and must be strongly accelerated and decelerated again on the piston path during each movement. Only the crankshaft performs a uniform movement.
By physical laws, e.g. Piston acceleration and vibrations occurring as a reaction, there are limits to this solution.
The invention is based, above all, on a higher possible specific load and a better balance of forces.
Exemplary embodiments are shown schematically in the drawings.
Fig. 1 shows the engine in longitudinal section,
Fig. 2 in cross section and
Fig. 3 in plan view.
It consists of housing 1, which is mounted in storage 2 or 2 '. With the housing 1, the crankshaft or eccentric shaft 3 is firmly connected with lifting bolts 4. The connecting rod 5 is rotatably mounted on the lifting bolt 4. At the other end, the latter carries the piston pin 6, on which the piston 7 is in turn mounted. The cylinder 8 represents a sleeve which is mounted concentrically on the one hand in the bearing 9 of the housing 1 and on the other hand in the bearing 10 on the crankshaft 3 or on a bearing on the housing 1, not shown in the drawing. The input or output shaft 11 is firmly connected to the cylinder 8 and can take over the storage of the same in the bearing 9.
4 shows the change in the suction and compression space 12 in different intermediate positions during a full rotation of 360 degrees of the cylinder 8 with the piston 7 and the connecting rod 5.
The mode of operation as a drive is briefly as follows: When pressure is exerted on the piston crown 13 of the piston 7, the pressure force is supported via the piston pin 6 and the connecting rod 5 on the non-movable lifting pin 4, and as a reaction there is an increase in the displacement 12 and consequently an expansion of the medium, the cylinder 8 and the piston guided therein are set in rotation, the cylinder rotating around the axis of the bearings 9 and 10, the piston 7 on the connecting rod 5 rotating around the axis of the lifting pin 4. The output shaft 11 connected to the cylinder 8 emits the resulting useful power. The mode of operation as a pump is corresponding, i.e. the drive shaft 11 sets the cylinder 8 in rotation and the piston 7 guided therein can generate the desired pressure due to its eccentric mounting on the lifting pin 4 and the consequent change in the compression chamber 12.
5, 6 and 7 show the engine in the same basic concept, but with a different crank mechanism. A circular disk 18 is rotatably mounted in an eccentric bore 14 on the lifting bolt 4. The disk 18 is in turn mounted in the middle shaft section 15 of the piston or double piston 16.
The piston or double piston 16 is mounted in the cylinder 8 so as to be axially displaceable.
The mode of operation is as follows: When pressure is exerted on the piston head 17 of the piston 16, the pressure force is supported via the eccentric disk 18 on the lifting pin 4, and as a reaction, the cylinder 8 with the piston 16 mounted therein is set in rotation, the cylinder by the Axis of the bearings 9 and 10, the piston 16 with the eccentric disk rotates around the axis of the lifting pin 4.
7 shows the change in the suction and compression space 12 in various intermediate positions of a full rotation of 360 degrees of the cylinder 8 with the piston 16 and the eccentric disk 18.
For an engine or pump system with a higher output, several systems can be connected in series as described in the same or in separate housings.
PATENT CLAIM
Reciprocating piston machine with rotating cylinder, characterized in that the cylinder (8) is rotatably mounted in a stationary housing (1) about a first axis (11), a piston (7, 16) axially displaceable in the cylinder (8) by means of a a second to the first axis (11) parallel axis (4) rotatably attached part (5, 18) is guided in such a way that with one revolution of the cylinder (8) the piston (7, 16) relative to the cylinder (8) and move down.
SUBCLAIMS
1. A reciprocating piston machine according to claim, characterized in that the part rotatably attached to the second axis (lifting pin 4) is a connecting rod (5) which is rotatably connected to a piston pin (6) of the piston (7).
2. Reciprocating piston machine according to claim, characterized in that the part rotatably attached to the second axis (lifting bolt 4) is a circular disc (18) mounted in an eccentric bore (14) which is in a shaft piece (15) of the piston (16) is stored.
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