DE1401424A1 - Piston engine - Google Patents
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Description
Kolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Maschine b zwo ein Triebwerk mit einem im Arbeitszylinder rotierenden Läufer, der aus vier gleichschenkligen Teilen bzwo Fliehkolben zusammengesetzt ist, die durch Gelenke zu einem geschlossenen Gelenkrahmen verbunden sind, dessen Ecken entlang-der Kurvenlinie des Zylinders gleiten, während die Schwerpunkte der einzelnen Kolben einen Kreis um den Mittelpunkt beschreiben. Die erfindungsgemäße Maschine kann als Motor, insbesondere Verbrennungsmotor, als Verdichter, als Pumpe oder Steuervorrichtung verwendet werden. Es ist ein Rotationsmotor mit einem dreieckigen, exzentrischen Drehkolben bekannt, der in einem achtförmigen Gehäuse rotiert, wobei die Drehkraft durch ein Zahnradwerk auf die Triebwelle übertragen wirä. Diese Maschine hat jedoch viele Mängel.Piston engine The invention relates to a machine b two an engine with a rotor rotating in the working cylinder consisting of four isosceles Parts or a centrifugal piston is composed, which are closed by joints Articulated frames are connected, the corners of which are along the curve of the cylinder slide while the centers of gravity of each piston make a circle around the center describe. The machine according to the invention can be used as a motor, in particular an internal combustion engine, can be used as a compressor, pump or control device. It a rotary engine with a triangular, eccentric rotary piston is known, which rotates in a figure eight-shaped housing, the rotational force being provided by a gear train transferred to the drive shaft. However, this machine has many shortcomings.
So kann beispielsweise ein exzentrischer, kraftleistender Läufer an und für sich keinen erschütterungsfreien Lauf des Motors sicherstellen. Auch ist er .auf Grund seiner drehenden Bewegung um sich selbst mit dem Zahnradantrieb sowie auf Grund seiner kreisenden-Bewegung für wechselnde Belastung sehr empfindlich, was-durch eine besondere Sdhwungmasse ausgeglichen werden muß. Außerdem hat die Verbrennungskammer im Vergleich zu der Leistungsfläche der Kolben sehr große Seitenflächen, was zu bedeutenden Wärmeverlusten führt. Ein anderer bekannter Rotationsmotor mit unabhängig voneinander auf den Köpfen steifer Triebwellenstützen gelenkig aufgesetzten Pendelkolben, die zusammen mit der welle in einem ovalen, aus einigen Evolventenbogen-zusammengesetzten Zylinder rotieren, hat den Nachteil, daß dessen Kolbenenden einen'unausgeglichenen Druck auf die Zylinderwand ausüben, wodurch große Reibung entstehtn die zu einer raschen Abnutzung der Kolben führt. Außerdem dringen Gase durch die Lücken zwischen den einzelnen Kolben in den Innenraum des Motors, was erhebliche Störungen verschiedener Art zur Folge hat. Die oben erwähnten Mängel sollen durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Maschine mit vier gleichschenkligen Fliehkolben beseitigt werden. Die Fliehkolben sind durch entsprechende Gelenke zu einem geschlossenenß viereckigen Gelenk-: rahmenläufer verbunden und rotieren in einem Arbeitszylinder, dessen Innenwand im Schnitt eine Kurve bildet, die der geometrische Ort der Rahmenecken ist, während di'e Schwerpunkte der einzelnen Kolben einen Kreis um die Umdrehungsachse beschreiben< Dädurch entstehen einerseits ausgeglichene Ze4trifugalkräfte, ohne daB Erschütterungen hervorgerufen werden; andererseits wird die Druckwirkung gegen die Zylinderwand gleichmäßig auf die vier Rahmenecken verteilt und ein Eindringen der Gase in den Innenraum des Motors unmöglich gemacht.For example, an eccentric, force-producing runner can and do not ensure a vibration-free running of the motor. Also is he. due to its rotating movement around itself with the gear drive as well very sensitive to changing loads due to its circular movement, what-must be compensated for by a special centrifugal mass. In addition, the Combustion chamber very large side areas compared to the power area of the pistons, which leads to significant heat losses. Another well-known rotary engine with articulated independently of one another on the heads of stiff drive shaft supports Pendulum piston, which together with the shaft in an oval, composed of some involute arcs Rotating cylinders has the disadvantage that the piston ends of the cylinder are unbalanced Put pressure on the cylinder wall, creating a lot of friction which leads to a rapid wear of the pistons. In addition, gases penetrate through the gaps between the individual pistons in the interior of the engine, causing significant disruptions of various Kind. The above-mentioned shortcomings are intended to be achieved by the design according to the invention a machine with four isosceles centrifugal pistons. The centrifugal piston are through appropriate Joints to form a closed square Articulated: frame runners connected and rotate in a working cylinder, the inner wall of which forms a curve in section, which is the geometric location of the frame corners, while the centers of gravity of the individual pistons describe a circle around the axis of rotation On the one hand, this results in balanced centrifugal forces without vibrations be evoked; on the other hand, the pressure effect against the cylinder wall evenly distributed over the four corners of the frame and the gases penetrate into the Interior of the engine made impossible.
Die geometrische Kurve der Zylinderinnenwand kann so gestaltet sein, daß die Seitenwandflächen der Verbrennungskammer im Vergleich zu den Leistungsflächen der Kolben verhältnismäßig klein sind? wodurch der Wärmeverlust verringert und die Leistungsfähigkeit des Motors gesteigert wird.The geometric curve of the inner wall of the cylinder can be designed in such a way that that the side wall surfaces of the combustion chamber compared to the power surfaces the pistons are relatively small? thereby reducing the heat loss and the Engine performance is increased.
Die Erfindung soll durch die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten
Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles erläutert werden, und zwar zeigt Bild
1 die geschlossene Kurve der Zylinderinnenwand, Bild 2 eine DarstA? l:._.
! zu--. Veranschaulichung der mathematischen Gleichungen der Kurve nach Bii.£ '1
Bild 3 und ¢ Prinzipski-_en.der erfindungsgemäßen 'orrichtung in der Verwendung
als Verbrennungsmotor mit zwei verschiedenen Zagen des Kolbenrahmens,
Bild
5.die Vorrichtung, teils in Vorderansicht, teils im Schnitt, nach der Linie BB in
Bild 7 und Bild 6 die Vorrichtung teils in Ansicht von der Rückseite, teils im Schnitt
nach der Linie AA.in Bild 7, Bild 7 zeigt einen Längsschnitt nach der Linie CC .in
Bild 60 Bild 8 einen Schnitt nach der Linie DD in Bild 69
Bild 9 in vergrößertem
Maßstab einen Schnitt durch die Gelenkstelle mit den Kolben 6 und dem Gelenkbolzen
7 mit einer Dichtungseinlage 4 aus porösem Metall, die durch die Federn 12 an die
Zylinderwand angedrückt wirdp und den Kühlanlagekanälen im Leitarm 8, die mit gestrichelten
Linien angedeutet sind, ' Bild 10 einen Schnitt durch ein Gliedertriebwerk mit zwei
Steuerungswerken und einem Leistungewerk mit rundem Zylinder 199 w Bild 11 ein Kraftleistungswerk
mit rundem Zylinder, teils in Vorderansicht, teils im Schnitt nach der-Linie AB
in Bild 10, _ ,Bild 12 das Steuerungstriebwerk im Schnitt nach der Linie CC in Bild
10 und die Bilder 139 14, 15, 16, 17, 18, 199 20 Finzip»# skizzen eines Gliedertriebwerkes
mit einem erfindungsgemäßen Steuerungstriebwerk gemäß Bild 3 und 4 und einem Kraftleistungswerk
mit rundem Zylinder gemäß Bild 1'@0 t
Das erfindungegemäße Triebwerk
besteht aus zwei. Hauptteilens dem Arbeitszylinder und dem Gelenkrahmenläufero Die.
Innenwand des Zylinders 1, deren charakteristischer Querschnitt weiter unten beschrieben
wird, hat. Seitendeckel 2 und 3, in denen sich die Lagerbuchsen
der Triebwelle 5 befinden. Der Zylinder bildet "im Schnitt eine geschlossene Kurvet
die der geometrische Ort der Ecken eines Viereckes isty das in der Weise um die
Achse gedreht wirdg daß sich die Mittelpunkte der gleichschenkligen Seiten
auf einer Kreisbahn bewegen (Bild Die Querschnittskurve des Zylinders ist durch
folgende mathematische Gleichungen besehriebent
Im Innenraum des Zylinders befindet sich der Gelenk-» rahmenläufer. Er besteht aus vier gleichschenkligen Kolben 6, die durch Gelenke 7 zu einem geschlossenen Gelenkrahmen verbunden sind. Zwischen den Oberflächen der Kolben 6 und der sie umschließenden Zylinderwand 1 entstehen Kammern von periodisch veränderlichem Volumen, was in bekannter Weise die Arbeit der Maschine als Motor oder Pumpe ermöglichte Die Verbindung der Kolben 6 des Gelenkrahmenläufers mit der Triebwelle 5 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. So kann man z.B. einen Kurbelarm vorsehenp der in den Schwerpunkten zweier sich gegenüberliegender Kolben gelenkig angreift oder anstatt eines solchen Doppelarmes kann ein Zahnradring angewendet werdenp der die Umdrehungszahl des Läufers im Vergleich zur Umdrehungszahl der Triebwelle reduziert. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Bild 5i 6, 7 und 8 sind die Rahmengelenke 7 durch strahlenförmiger in die Buchsen 9 des Wellenansatzes 10 eintauchenden Zeitarme 8 mit der Triebwolle 5 verbundene Da die Gelenke 7, die die Gestalt runder Bolzen habeng deren Oberfläche 7 in die seitlichen, entspreehend hohl ausgebildeten Kolbenenden 6" eingepaßt sind, mit den Kolben 6 zusammenarbeiten, wird die von den Verbrennungagaeen auf die Kolbenoberflächen 6t ausgeübte Drehkraft auf die Triebwelle 5 übertragenb Die Gelenke 7 sind außerdem mit einer abdichtenden Gleitvorrichtung ausgestattett wie z.Bo mit einer an sich bekannten Graphitkupfereinlage 11, die durch bogenförmige Federn 12 gehalten wird, welche in entsprechend ausgebildete Buchsen 13 in dem oberen Teil der runden Gelenke beweglich eingesetzt sind und die Spitzen des Gelenkrahmens bilden.The articulated »frame runner is located in the interior of the cylinder. It consists of four isosceles pistons 6, which are closed by joints 7 Articulated frames are connected. Between the surfaces of the pistons 6 and those surrounding them Cylinder wall 1 creates chambers of periodically variable volume, which is known in Way the work of the machine as a motor or pump made possible the connection of the Piston 6 of the articulated frame runner with the drive shaft 5 can be in various ways getting produced. For example, a crank arm can be provided in the center of gravity engages two opposing pistons in an articulated manner or instead of one Double arm, a gear ring can be applied which the number of revolutions of the rotor reduced compared to the number of revolutions of the drive shaft. In the described embodiment According to Fig. 5i 6, 7 and 8, the frame joints 7 are radially shaped into the sockets 9 of the shaft extension 10 immersed time arms 8 connected to the driving wool 5 Since the joints 7, which have the shape of round bolts, their surface 7 in the lateral, correspondingly hollow piston ends 6 "are fitted with the Pistons 6 work together, which is caused by the combustion agaeen the Piston surfaces 6t transmitted torque exerted to the drive shaft 5b The joints 7 are also equipped with a sealing sliding device such as with a per se known graphite copper insert 11, which is supported by arcuate springs 12 is held, which in correspondingly formed sockets 13 in the upper part of the round joints are used movably and form the tips of the articulated frame.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Bild 9 ist anstatt der oben erwähnten Graphitkupfereinlage eine abdichtende Einlage 4 aus porösem Metall oder Kunststoff vorgesehene welche laufend durch die Kanäle 18 mit Kühlflüssigkeit (Ö1 oder eine Sonderemulsion) unter Druck versorgt wird. Die bogenförmigen Federn 12 in.Verbindung mit dem Ausweichraum 17 ermöglichen eine genaue Anpassung der porösen Einlage 4 an die Krümmung der Wand des Zylinders 1. Beim Gleiten der gesättigteng porösen Einlagen auf der heißen Zylinderwand in der Verbrennungskammer entstehen in der Abdichtungszone Gase# die einen Gegendruck auf die Zylinderwand ausüben und dadurch eine Gasabdichtung und Gasschmierung verursachen. Um eine Selbstentzündung dieser Gase unmöglich zu machen, wird die kühlende Flüssigkeit durch Kanäle in der Triebwelle 5, den Zeitarmen 8 und dem Verteilungskanal 18 unter Druck zugeführt und durch einen anderen Kanal" in den Zeitarmen und der Triebwelle zum Kühler abgeführt (Bild 7 und 8). Falls das Triebwerk gemäß der Erfindung als Verbrennungsmotor verwendet werden soll# so ist es mit den notwendigen an sich bekannten Einrichtungeng wie Vergaser und Luftfilter, Kühlungs- und Zündvorrichtungen., Auspuffrohr uswe zu versehen Die Kanäle des Kühlungssystems sind auf den beiliegenden Bildern mit unterbrochenen Linien bezeichnet. Für die Brennstoffzuführung ist ein Ansaugkanal 14 in der Vorderseite 3 des Gehäuses vorgesehen. Der Auspuffkanal 15 und die Zündkerze.16 sind in der Rückseite 2 des Gehäuses eingebaute ' Das Triebwerk arbeitet als Verbrennungsmotor folgender.. maßen: In Bild 3 bildet der Läufer die Kammer I, die durch die Oberfläche des Kolbens 6 und die angrenzende Zylinderwand.begrenzt ist. Beim Verschieben 'dee Kolbens in Richtung des Pfeiles beginnt das Einsaugen der .frischgase durch die Aneaugleitufig 14. Nach einer Umdrehung des Läufers um 900 werden die Gase in der Kammer II verdichtet und anschließend in der Kammer II zur Zntzündung gebracht.Die sich ausdehnenden Verbrennungsgase üben auf die Kolbenoberfläche eine Umdrehungskraft P e r (Bild 4) aus, die durch die Gelenkleitarme 8 auf die Triebwelle 5 (Bild 5) übertragen wird. Bei einer Breiteren Verschiebung werden die ver-. brannten C,ase aus der Kammer IV (Bild 4) durch. den Auslaßkanal 15 in das Auspuffrohr geschoben.In the embodiment according to Figure 9, instead of the graphite copper insert mentioned above, a sealing insert 4 made of porous metal or plastic is provided which is continuously supplied with cooling liquid (oil or a special emulsion) under pressure through the channels 18. The arc-shaped springs 12 in. Connection with the escape space 17 enable the porous insert 4 to be precisely matched to the curvature of the wall of the cylinder 1. When the saturated porous inserts slide on the hot cylinder wall in the combustion chamber, gases are created in the sealing zone which create a counter pressure exert on the cylinder wall, thereby creating a gas seal and gas lubrication. In order to make self-ignition of these gases impossible, the cooling liquid is fed under pressure through channels in the drive shaft 5, the time arms 8 and the distribution channel 18 and is discharged through another channel "in the time arms and the drive shaft to the cooler (Fig. 7 and 8 If the engine according to the invention is to be used as an internal combustion engine, it must be equipped with the necessary equipment known per se, such as carburetor and air filter, cooling and ignition devices, exhaust pipe, etc. The ducts of the cooling system are interrupted in the accompanying pictures An intake duct 14 is provided in the front 3 of the housing for the fuel supply. The exhaust duct 15 and the spark plug 16 are built into the rear 2 of the housing Runner the chamber I, which is through the surface of the piston 6 and the adjacent cylinder wall . is limited. When moving 'dee piston in the direction of the arrow, the aspiration of the .frischgase begins by Aneaugleitufig 14. After one revolution of the rotor 900, the gases are compressed in the chamber II, then into the chamber II for Zntzündung expanding combustion gases exert gebracht.Die a rotational force P er (Fig. 4) on the piston surface, which is transmitted by the articulated guide arms 8 to the drive shaft 5 (Fig. 5). If the shift is wider, the. C, ase burned out of chamber IV (Fig. 4). the outlet channel 15 pushed into the exhaust pipe.
Das erfindungsgemäße Triebwerk kann aus einzelnen Gliedern bestehenp die miteinander zu einem mehrgliedrigen Triebwerk gekuppelt sind, wobei einige Glieder als Steuerungewerke bzw. Yoxverdichter oder Pumpe und die anderen als Kraftleistungswerke verwendet werden.The engine according to the invention can consist of individual members which are coupled to one another to form a multi-link engine, with some links as control plants or Yox compressor or pump and the others be used as power plants.
Bei Verwendung einer. solchen mehrgliedrigen Maschine. als Verbrennungsmotor kann das Kraftleistungewerk 19 im Querschnitt kreisförmig sein und vier trapezähnliche Drehkolben (20, 201, 21, 21') besitzen, die in dem Zylinder kreisen und gesteuert durch die Bewegung der Steuerungskolben 6 sich . zwangsläufig einander nähern und wieder voneinander entfernen und so Arbeitskammern bilden, deren Volumen sich rhythmisch vergrößert oder verkleinert, was in an sich bekannter Weise für die vier Arbeitstakte des Motors ausgenützt wird. Die trapezähnlichen Drehkolben sind mit den Steuerungskolben durch einen durchgehenden :Leitbolzen 23 verbundeng die Arbeitskammern sind jedoch durch mitrotierende Stirndeckel 27 getrennt. In dieseui Fall wird die Umdrehungskraft nicht von den Drehkolben 20, 24', 21', 21- in dem Zylinder-19 unmittelbar sondern durch die Zeitbolzen 23, die Steuerungskolben 6 und die Gelenkleit#-arme 8 auf die Triebwelle 5 übertragen. Die Zeitbolzen 23 sorgen also einerseits für die Zwangsführung der Kraft leistenden Drehkolben 20, 20f, 21, 21' und übertragen andererseits die Antriebskraft der Drehkolben 20, 20', 21, 21' auf die Steuerungskolben 6, von denen sie in der oben beschriebenen Weise auf die Triebwelle weitergeleitet wird. Durch die Kanäle in den Zeitbolzen 23 wird unter Druck kühlende Flüssigkeit in das Innere der Stirndeckel 27 und der Drehkolben 20, !0', 21, 21' zugeführte Die Verbindung mehrerer Triebwerke zu einem mehrgliedrigen Triebwerk, bei dem einige Glieder zur Steuerung und die anderen zur Krafterzeugung verwendet werdenn ermöglicht eine reibungslose Führung des Gelenkrahmenläufers entlang der heißen Zylinderwände im KraftleistungstriebwerkoWhen using a. such a multi-link machine. As an internal combustion engine, the power unit 19 can be circular in cross-section and have four trapezoidal rotary pistons (20, 201, 21, 21 ') which rotate in the cylinder and controlled by the movement of the control piston 6. inevitably approach each other and then move away from each other and thus form working chambers, the volume of which increases or decreases rhythmically, which is used in a manner known per se for the four working cycles of the engine. The trapezoid-like rotary pistons are connected to the control pistons by a continuous guide pin 23, but the working chambers are separated by end caps 27 that rotate with them. In this case, the rotational force is not transmitted to the drive shaft 5 directly from the rotary pistons 20, 24 ', 21', 21- in the cylinder 19, but rather through the timing bolts 23, the control pistons 6 and the articulated guide arms 8. The timing bolts 23 thus ensure on the one hand for the forced guidance of the power-providing rotary pistons 20, 20f, 21, 21 'and on the other hand transmit the driving force of the rotary pistons 20, 20', 21, 21 'to the control piston 6, from which they can be operated in the manner described above is passed on to the drive shaft. Through the channels in the timing pin 23, cooling fluid under pressure is fed into the interior of the end cover 27 and the rotary piston 20,! 0 ', 21, 21' used to generate powern enables the articulated frame rotor to be guided smoothly along the hot cylinder walls in the power engine
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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DE1401424A1 true DE1401424A1 (en) | 1968-10-17 |
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DE19621401424 Pending DE1401424A1 (en) | 1962-07-21 | 1962-07-21 | Piston engine |
Country Status (1)
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DE (1) | DE1401424A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1962
- 1962-07-21 DE DE19621401424 patent/DE1401424A1/en active Pending
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