Maschine mit in einem Gehäuse sich abwälzenden Kolben von uni undem und eckigem Querschnitt. Gegenstand der Erfindung ist eine Ma schine mit in einem Gehäuse sich abwälzen den Kolben von unrundem und eckigem Querschnitt.
In den Z'ig. 1-11 sind mehrere Aus führungsbeispiele des Erfindungegenstandes dargestellt.
In dein Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2 ist der Querschnitt des Kolbens a ein aus zwei Kreisbogen gebildetes Zweieck. Der Grundriss des Gehäuses b ist ein Dreieck mit abgerundeten Ecken,<I>c, d</I> und e sind die durch den' Kolben<I>a</I> und das Gehäuse<I>b</I> ge bildeten, gegenseitig abgedichteten Arbeits räume. Der Kolben u bewegt sich im Sinne des Uhrzeigers.
Der Arbeitsraum e hat sein grösstes Volumen erreicht, und die Ausströmung des Triebmittels beginnt durch die Aussparung f des Kolbens a und die freiwerdende Auspuff öffnung g. In dem Arbeitsraum d ist die Aus strömung beendet, indem die Aussparung k des Kolbens a ganz über die Auspufföffnung h hinweggeglitten ist, und es beginnt die Korn pression des Triebmittels.
Die Kompression erfolgt so lange, bis die Stelle<B>1</B> des Kolbens a die Gehäusewand berührt; alsdann strömt das komprimierte Triebmittel aus dem nun schon sehr klein gewordenen Arbeitsraum d in den nun grösseren Arbeitsraum c, in welchem schon vorher die Einströmung des frischen Triebmittels bei der Öffnung g erfolgt ist, über. Das Volumen des Arbeitsraumes c ist im Zunehmen, und es findet Einströmung statt. Das Triebmittel tritt bei ?ra in das Gehäuse ein, gelangt durch die Einströmöffnung n in die Aussparung o des Kolbens a und ans diesem in den Arbeitsraum c.
Die Einströmung erfolgt so lange, bis die Aussparung o des Kolbens<I>a</I> über die Einströmöffnung <I>n</I> hinweg geglitten ist. Es erfolgt darin die Expansion des Triebmittels in dem Arbeitsraum c, bis dieser sein grösstes Volumen erreicht hat. Nun beginnt die Ausströmung, indem der' Arbeitsraum c durch die Aussparung<I>7c</I> des Kolbens a mit der Auspufföffnung i in Ver bindung tritt. Noch ehe die Aussparung o über die Einströmöffnung n hinweggeglitten ist, ist auch die Aussparung p des Kolbens<I>a</I> mit der Einströmöffnung n in Verbindung gekommen; und es beginnt die Einströmung in den Arbeitsraum d.
Bei einem Kolben umlaufe finden zweimal drei, gleich sechs, Kraftimpulse statt.
Der Antrieb von dem Kolben a nach der Welle v erfolgt durch die Zahnräder x und<B>zu,</B> die ein Umlaufrädergetriebe darstellen. Hier bei bewegt sich das Innenzahnrad x um das Ritzel tv. Die Umdrehungen der Welle<I>v</I> betragen ein Mehrfaches der Kolbenumläufe.
Infolge des sich beim Gange der Maschine ändernden Abstandes des Kolbenmittelpunktes zum Wellenmittelpunkt wird bei Verwendung normaler Zahnräder kein richtiger Zahnein griff erreicht, indem dann die Zähne einmal mehr und dann wieder weniger tief eingreifen. Die hierdurch hervorgerufenen Nachteile sind Störungen durch Zahnradbruch und grosses Geräusch der laufenden Zahnräder. Um nun diese Mängel zu beseitigen, wird entweder das Innenzahnrad unr und gemacht, und zwar richtet sich die Unrundung nach der Zahl der Kolbenecken, oder aber es werden nor male runde Räder angewendet und dabei das auf der Welle sitzende Ritzel exzentrisch auf die Welle aufgebracht.
In diesem Falle müs sen jedoch die Zähnezahlen der beiden Räder zueinander in einem bestimmten Verhältnis stehen.
In Fig. 3 ist der Kolben a in der Tot punktstellung gezeichnet. Der Arbeitsraum e hat sein grösstes Volumen erreicht. Die Drehung des Kolbens findet in der Pfeilrichtung statt, wenn in dem Arbeitsraum c das Triebmittel eingelassen wird. Erst nachdem der Kolben die in Fig. 4 gezeichnete Lage erreicht hat, wird die Ausströmung für den Arbeitsraum e geöffnet. Würde die Ausströmung des Ar beitsraumes e früher geöffnet werden, dann würde der Kolben a durch das in c ein strömende Triebmittel von der Gehäusewand bei u abgedrückt, indem der Kolben um den Punkt t gedreht und nach oben geschoben, also zwischen den Ecken festgeklemmt wird.
Durch das Abdrücken des Kolbens wird in dem Raum c ein starker Druckabfall be ziehungsweise in den beiden Räumen c und d ein annähernder Druckausgleich stattfinden, wodurch das in c hervorgerufene Drehmoment so gering wird, dass es den Kolben, der ja noch ausserdem mit den beiden Ecken fest an die Gehäusewand gedrückt wird, nicht mehr bewegen kann. Selbst wenn kein Überströmen des Triebmittels von c nach d stattfindet, tritt keine Bewegung des Kolbens ein, weil das in c hervorgerufene Drehmoment immer zu gering sein wird, um die an den Ecken des Kolbens entstehenden Reibungs widerstände zu überwinden.
Aus diesem Grunde ist es notwendig, die Ausströmung bei e erst zu öffnen, nachdem der Kolben die in Fig. 4 gezeichnete Stellung erreicht, also der Arbeitsraum e sein Volumen bereits wieder verkleinert hat. Diese Drehung des Kolbens wird hervorgerufen durch den in e wirkenden Druck, durch welchen der Dreh punkt des Kolbens gleichzeitig nach zc ver legt wird.
In Fig. 5 der Zeichnung ist die Erfindung in einem weiteren Ausführungsbeispiel dar gestellt.
Die Welle<I>v</I> ist mit dem Kolben<I>a</I> durch das Gelenk r verkuppelt. Das Wellenende liegt in dem Lagergehäuse q, welches an dem Deckel r befestigt ist.
In den Fig. 6, 7 und 8 ist eine Maschine dargestellt, bei welcher der Kolben nur als Steuerorgan für die Ausströmung des Trieb mittels ausgebildet ist. Die Einströmung des Triebmittels wird durch einen besondern Steuerschieber beeinflusst, der durch die An triebswelle bewegt wird. Dadurch kann die Antriebswelle auf beiden Seiten des Kolbens verlagert und anderseits auch die Dauer der Einströmung durch Ändern oder Einbau eines andern Steuerschiebers, der ja verhältnismässig viel billiger als ein Kolben ist, ohne Ände rung oder Ausbauen des Kolbens leicht ver grössert oder verkleinert werden.
Der Kolben a rotiert bezw. wälzt sich in dem Zylinder b ab. Die Welle v, welche als Exzenter ausgebildet ist, wird von dem Kolben mit doppelter Tourenzahl und in entgegengesetztem Sinne; wie die Kolben bewegung ist, angetrieben. Auf das eine Wellenende ist der Schieber y aufgesteckt, der von der Welle angetrieben wird und in (lein Schiebergehäuse untergebracht ist. Durch deic Schieber y werden im geeigneten Moment die Steuerkanäle 1, 2 und 3 freigegeben, so dass das Triebmittel in die entsprechenden Arbeitsräume 4, 5 und 6 eintreten kann..
Der Austritt des Triebmittels erfolgt durch die Auspufföffnung 7, 8 und 9, welche mit einander durch die beiden Aussparungen 10 und 11 im Kolben a mit den Arbeitsräumen 4, 5 und 6 in Verbindung treten.
In den Fig. 9, 10 und 11: ist eine Ma schine dargestellt, bei der die Triebwelle als Kurbelwelle ausgebildet ist, wobei der Kurbel zapfen in dem Kolben a verlagert ist. Ausser dem ist die Triebwelle so ausgebildet, dass sich der Kolben in oder nahe den Totpunkt lagen ganz oder teilweise auf die Triebwelle abstützt und dass ausserdem zwischen Trieb welle und Kolben eine radiale Verschiebung stattfinden kann, indem zum Beispiel ein entsprechend ausgebildetes Lager vorgesehen ist, wodurch genügend grosse Gleitflächen geschaffen und ausserdem ein Festklemmen des Kolbens zwischen Triebwelle und Ge häusewand vermieden wird.
Der Mittelpunkt des Kolbens a führt bei der Abwälzung des Kolbens im Zylinder v eine Bewegung in entgegengesetztem Sinne wie der Kolben aus, und zwar ist diese Be wegung doppelt so rasch wie die Ecken des Kolbens. Die Bewegung des Kolbenmittel punktes erfolgt aber nicht in einer Kreis linie, sondern die Entfernung des Kolben inittelpunktes vom Gehäusemittelpunkt ändert sich ständig.
In Fig. 10 ist der Kolben in einer der Totpunktlagen gezeichnet. Es wird angenom men, dass in dem Arbeitsraum c Einströmung stattfindet und in den Arbeitsräumen e und d die Ausströmung des Triebmittels bereits er folgt ist. Durch den in e herrschenden Druck wird der Kolben mit den beiden Ecken t und t' fest an die Gehäusewand gedrückt. Der Kolben sucht sich hierbei gleichsam um den Punkt t zu drehen. Die am Punkt t auftretende grosse Reibung lässt eine Bewegung des Punktes t nicht zu, und das in c hervor gerufene Drehmoment reicht nicht aus, um eine Drehung des Kolbens herbeizuführen.
Damit der Kolben sich nun aber drehen kan), ist die Anordnung so getroffen, dass sich der Kolben in oder nahe den Totpunktlagen auf die Kurbelwelle abstützen kann. Dadurch wird der Drehpnnkt von t nach 12 verlegt, die Reibung bei t ist aufgehoben und der Kolben kann sich drehen. Ist der Kolben über die Totpunktlage hinaus, dann ist eine Abstützung des Kolbens auf die Triebwelle nicht mehr erforderlich. Uni ein Festklemmen des Kolbens zwischen Triebwelle und Ge häuse zu verhindern, wird die Triebwelle, die als Kurbelwelle ausgebildet ist, in dem im Kolben untergebrachten Lager 13 so verlagert, dass sich der Kurbelzapfen in dem Lager wohl radial verschieben, aber nicht drehen kann.
Das Lager 13 dreht sich im Kolben a.
Es ist ohne weiteres verständlich, dass die Maschine nicht nur als Kraftmaschine, sondern auch als Arbeitsmaschine sowohl zum Verdichten, wie auch zum Fortbewegen von gasförmigen und flüssigen Körpern vor teilhaft benützt werden kann.