DE2015165A1

DE2015165A1 - Kolbenmaschine

Info

Publication number: DE2015165A1
Application number: DE19702015165
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: Schepers, Hermann, 4472 Hären
Priority date: 1970-03-28
Filing date: 1970-03-28
Publication date: 1971-09-30

Description

Kolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, die antreibend als Kolbenmotor für Vergaser- und Dieselkraftstoffe sowie als Dampfmaschine oder angetrieben als Kompressor oder Pumpe ausgebildet ist.
Kolbenmaschinen für die vorab genannten Verwendungszwecke sind seit langer Zeit bekannt und in vielen Größen auf dem Markt. Sie konnten bis heute, obwohl sie eine ganze Reihe konzeptionsbedingter Nachteile aufweisen, von den Rotationsmaschinen noch nicht verdrängt werden.
Ein Nachteil der bekannten Motore liegt unter anderem darin, daß sie mit einer Kurbelwelle ausgerüstet sind. Die Beherrschung bzw. der Ausgleich der Kräfte und Momente, die durch die Unwucht der Kurbel zapfen entstehen, ist auch bei Verwendung von Gegengewichten nur bis zu einem gewissen Teil gelungen, so daß die auftretenden Kräfte und Momente 2. und 3. Ordnung mit der Zeit jeden Motor zerstören, wobei oft genug die Kurbelwelle als erste zu Bruch kommt.
Die entstehenden Reparaturkosten bei Kurbelwellenbruch sind oft so hoch, daß, wenn man die Kosten durch das Stillliegen der Maschine hinzurechnet, man fast einen neuen Motor dafür anschaffen könnte. Dieses Problem bezüglich der durch Dauerbruch zerstörten Kurbelwellen tritt verstärkt auf, wenn der Motor z. B. in einem Schiff eingebaut ist, wo die Eigenschwingungen des Schiffsrumpfes zu den Schwingungen des Motors hinzukommen.
Dieses Problem, das durch die Kurbelwelle entsteht, läßt sich in vielen Fällen z.B. bei langsam laufenden Maschinen nicht durch Verwendung von Rotationskolbenmaschinen vermeiden, zumal die Rotationskolbenmaschinen nur eine beschrankte Leistung erbringen.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenmaschine zu schaffen, wobei auf die sonst übliche Kurbelwelle verzichtet wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist dahingehend gelöst worden, daß die in Boxermotoranordnung sich gegenüberliegenden Zylinder jeweils einen einteiligen Doppelkolben aufweisen und parallel zur Welle liegen und daß die Welle in axialer Richtung schräg oder wellenförmig verlaufende Flächen hat, mit denen der Doppelkolben zusammen wirkt.
Ein Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß man die Kolbenmaschine zu einem großen Teil aus den norialen Bauelementen eines Hubkolbenmotors herstellen kann. Außerdem ist die Herstellung der Welle für die erfindungsgemäße Kolbenmaschine bedeutend einfacher als die Herstellurgeiner Kurbelwelle. Durch die parallele Anordnung der Kolben und der Welle kann die Kolbenmaschine sehr kompakt und raumsparend ausgebildet werden. Außerdem entfallen bei der erfindungsgemäßen Kolbenmaschine die empfindlichen und störungsanfälligen Steuerungselemente, wie Nockenwelle, Kipphebel und StöBelstangen. Durch die symmetrische Anordnung der Doppelkolben, die im Gegentakt arbeiten, wird die Welle während des Betriebes fast gleichmäßig belastet, so daß zerstörende Schwingungen nahezu vermieden werden.
Die Eraftübertragung bei der als Antriebsmaschine bzw.
als Pumpe oder Kompressor ausgebildeten Kolbenmaschine von: den Doppelkolben auf die Welle geschieht über eine auf der Welle positiv oder negativ ausgebildeten wrmlaufenden Kurve die mit den Doppelkolben im Eingriff steht und zwar dergestalt, daß die pasitiv bzw. negativ ausgebildete Kurve mittig in eine Ausnehmung bzw. einen entsprechend ausgebildeten Zapfen oder Vorsprung der-Doppelkolben greift.
In einer anderen Ausbildung greift die Kurve nicht direkt in den Doppelkolben ein, sondern in Begrenzungsflächen, die auf dem Kolben angeordnet sind. Dadurch wird der Kolbenquerschnitt nicht geschwächt. Die Reibung zwischen den Seitenflächen der positiv ausgebildeten Kurve und den Begrenzungsflächen im oder am Doppelkolben wird dadurch gemindert, daß die Kurve von drehbar angeordneten Rädern begrenzt wird, die im oder am Doppelkolben angeordnet sind.
Auf die spezielle Ausbildung kann im Rahmen dieser Anmeldung verzichtet werden, da es vornehmlich darum geht, das Arbeitsprinzip zu verdeutlichen.
Die Steuerung der Ein- und Auslaßventile kann durch eine mit Nocken versehene Steuerscheibe bewirkt werden, die auf der Welle angeordnet ist.
Arbeitet die Kolbenmaschine als Antriebsmaschine, bewirkt die Radialkomponente der in Kurvenrichtung wirkenden Resultierenden ein Drehmoment auf die Welle, während bei der als Kompressor oder Pumpe ausgebildeten Eolbenmaschine die Axialkomponente der Resultierenden die Doppelkolben in Bewegung setzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt der als Schiffsmotor ausgebildeten Kolbenmaschine und Fig. 2 einen Querschnitt.
Aus Fig. 1, die die Kolbenmaschine schematisch darstellt, ist die Anordnung der nach dem Boxermotorprinzip arbeitenden Kolben sowie die Kraftübertragung der Doppelkolben 1 auf die Welle 4 zu erkennen. Die im Zylinder 2 be£indlichen Teile des Doppelkolbens 1 haben die übliche AusbiAduIIg wie die Solben der Hubkolbenmotore. In der Mitte der Dol})elL;olben 1 ist radial eine Ausnehmung. In diesen Schlitz 3 greift die auf der Welle 4 angeordnete positiv ausgebildete Kurve 5 ein.
Auf der Welle 4 sind zwei verschiedene Kurvenformen schematisch angedeutet. Zur Verminderung der Reibung sind quer zur Längserstreckung des Doppelkolbens 1 seitlich vom Schlitz 3 Jeweils eine Achse 9 angeordnet, auf denen sich ein drehbar gelagertes Rad 8 befindet. Zur Steuerung der Ventile 7 ist eine mit Nocken versehene Steuerscheibe 6 auf der Welle 4 angeordnet0 Die radiale Anordnung der Zylinder 2 um die Welle 4 im Motorgehäuse 10 ist aus dem Querschnitt der Kolbenmaschine nach Fig. 2 zu erkennen. Aus dieser Fig. 2 wird die raumsparende Ausbildung der Kolbenmaschine ersichtlich, woraus insbesondere zu erkennen ist, daß das Problem zur Kühlung der Maschine keine Schwierigkeiten bereitet.
Die Ausbildung der auf der Welle 4 angeordneten Kurve 5 ist je nach Motortyp bzw. Anwendungsfall der Kolbenmaschine verschieden. Die Kurve kann aus einem Stück mit der Welle 4 bestehen, oder nachträglich auf die Welle z. B. durch Schweißen aufgebracht werden.

Claims

Patentansprüche:

9 olbenmaschine antreibend als Kolbenmotor für Vergaser- und Dieselkraftstoffe, Dampfmaschine oder angetrieben als Kompressor oder Pumpe, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die in Boxermotoranordnung sich gegenüberliegenden Zylinder (2) Jeweils einen Doppelkolben (1) aufweisen und parallel zur Welle (4) liegen, und daß die Welle (4) in axialer Richtung schräg oder wellenförmig verlaufende Flächen hat, mit denen der Doppelkolben zusammenwirkt.
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder paarweise und symmetrisch zur Welle (4) angeordnet sind.
3. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelkolben (1) mittig einen radial angeordneten Schlitz (3) aufweisen, und daß die Welle (4) mit dem Schlitz (3) der Doppelkolben (1) im Eingriff steht.
4. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (4) eine mit Nocken versehene Steuerscheibe (6) angeordnet ist, und daß die Steuerscheibe (6) im Eingriff mit den Ein- und Auslaßventilen (7) steht.
5. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Reibung zwischen der positiv ausgebildeten Kurve (5) und dem Schlitz (3) des Doppelkolbens (1) im Doppelkolben (1) Räder (8) angeordnet sind, und daß der Umfang der Räder (8) in den Schlitz (3) ragt.