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.
Machine with pistons of plain and angular cross-section rolling in a housing. The invention relates to a Ma machine with rolling in a housing with the piston of non-circular and angular cross-section.
In the Z'ig. 1-11 several exemplary embodiments of the subject invention are shown.
In your exemplary embodiment FIGS. 1 and 2, the cross section of the piston a is a two-cornered shape formed from two circular arcs. The outline of the housing b is a triangle with rounded corners, <I> c, d </I> and e are those through the 'piston <I> a </I> and the housing <I> b </I> formed mutually sealed workspaces. The piston u moves clockwise.
The working space e has reached its largest volume, and the outflow of the propellant begins through the recess f of the piston a and the exhaust opening g that is released. In the working space d, the flow is terminated by the recess k of the piston a has slid all the way over the exhaust port h, and the grain pression of the propellant begins.
The compression continues until point <B> 1 </B> of piston a touches the housing wall; then the compressed propellant flows out of the working space d, which has now become very small, into the now larger working space c, in which the fresh propellant has already flowed in at opening g. The volume of the working space c is increasing and there is an inflow. The propellant enters the housing at? Ra, passes through the inflow opening n into the recess o of the piston a and from there into the working chamber c.
The inflow continues until the recess o of the piston <I> a </I> has slid over the inflow opening <I> n </I>. The propellant expands in the working space c until it has reached its largest volume. The outflow now begins in that the 'working space c' communicates with the exhaust port i through the recess <I> 7c </I> of the piston a. Even before the recess o has slid over the inflow opening n, the recess p of the piston has also come into contact with the inflow opening n; and the flow into the working space begins d.
When a piston revolves, three, equal to six, force pulses take place twice.
The drive from the piston a to the shaft v takes place through the gears x and <B> zu, </B> which represent an epicyclic gear. Here at the internal gear x moves around the pinion tv. The revolutions of the shaft <I> v </I> are a multiple of the piston revolutions.
As a result of the changing distance between the piston center point and the shaft center point when running the machine, no correct Zahnein reached when using normal gears by engaging the teeth once more and then less deeply. The disadvantages caused by this are malfunctions due to gear breakage and high noise from the running gears. In order to eliminate these deficiencies, either the internal gear is made out of round, namely the rounding depends on the number of piston corners, or normal round wheels are used and the pinion seated on the shaft is eccentrically applied to the shaft.
In this case, however, the number of teeth on the two wheels must be in a certain ratio to one another.
In Fig. 3, the piston a is drawn in the dead point position. The working space e has reached its largest volume. The rotation of the piston takes place in the direction of the arrow when the propellant is admitted into the working space c. Only after the piston has reached the position shown in FIG. 4, the outflow for the working space e is opened. If the outflow from the working space e were opened earlier, the piston a would be forced off the housing wall at u by the propellant flowing in c, by rotating the piston around point t and pushing it upwards, i.e. being clamped between the corners.
By pushing the piston, there will be a strong pressure drop in space c or an approximate pressure equalization in both spaces c and d, whereby the torque produced in c will be so low that it will affect the piston, which also has the two corners is pressed firmly against the housing wall, can no longer move. Even if there is no overflow of the drive medium from c to d, the piston does not move because the torque produced in c will always be too low to overcome the friction resistances arising at the corners of the piston.
For this reason it is necessary to open the outflow at e only after the piston has reached the position shown in FIG. 4, that is to say the working space e has already reduced its volume again. This rotation of the piston is caused by the pressure acting in e, through which the pivot point of the piston is simultaneously moved to zc.
In Fig. 5 of the drawing the invention is shown in a further embodiment is.
The shaft <I> v </I> is coupled to the piston <I> a </I> through the joint r. The end of the shaft lies in the bearing housing q, which is attached to the cover r.
6, 7 and 8, a machine is shown in which the piston is designed only as a control member for the outflow of the drive means. The inflow of the drive medium is influenced by a special control slide that is moved by the drive shaft. This allows the drive shaft to be shifted on both sides of the piston and, on the other hand, the duration of the inflow by changing or installing another control slide, which is relatively much cheaper than a piston, without changing or removing the piston can be easily increased or decreased in size.
The piston a rotates respectively. rolls in cylinder b. The shaft v, which is designed as an eccentric, is driven by the piston with double the number of revolutions and in the opposite sense; how the piston movement is driven. Slide y is attached to one end of the shaft, driven by the shaft and housed in a valve housing. By means of the slide y, control channels 1, 2 and 3 are released at the appropriate moment, so that the drive fluid enters the corresponding working spaces 4 , 5 and 6 can occur ..
The outlet of the propellant occurs through the exhaust openings 7, 8 and 9, which communicate with one another through the two recesses 10 and 11 in the piston a with the working spaces 4, 5 and 6.
9, 10 and 11: a Ma machine is shown in which the drive shaft is designed as a crankshaft, wherein the crank pin is displaced in the piston a. In addition, the drive shaft is designed so that the piston is completely or partially supported on the drive shaft at or near dead center and that a radial displacement can also take place between the drive shaft and piston, for example by providing a correspondingly designed bearing, which means Sufficiently large sliding surfaces created and also a jamming of the piston between the drive shaft and Ge housing wall is avoided.
The center of the piston a performs a movement in the opposite direction to that of the piston when the piston rolls over in the cylinder v, and this movement is twice as fast as the corners of the piston. The movement of the piston center point does not take place in a circular line, but the distance of the piston in the center point from the housing center point changes constantly.
In Fig. 10 the piston is drawn in one of the dead center positions. It is assumed that there is an inflow in the working space c and the outflow of the propellant has already occurred in the working spaces e and d. Due to the pressure prevailing in e, the two corners t and t 'of the piston are pressed firmly against the housing wall. The piston tries to turn around point t. The large amount of friction occurring at point t does not permit movement of point t, and the torque produced in c is not sufficient to cause the piston to rotate.
So that the piston can now rotate, however, the arrangement is such that the piston can be supported on the crankshaft in or near the dead center positions. This shifts the point of rotation from t to 12, the friction at t is eliminated and the piston can rotate. If the piston is beyond the dead center position, it is no longer necessary to support the piston on the drive shaft. Uni to prevent the piston from jamming between the drive shaft and the housing, the drive shaft, which is designed as a crankshaft, is shifted in the bearing 13 housed in the piston so that the crank pin can move radially in the bearing, but cannot rotate.
The bearing 13 rotates in the piston a.
It is readily understandable that the machine can be used not only as a prime mover, but also as a working machine both for compressing and for moving gaseous and liquid bodies.