DE2241498A1

DE2241498A1 - Kolbenmaschine

Info

Publication number: DE2241498A1
Application number: DE19722241498
Authority: DE
Inventors: Lorenz Berbig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-23
Filing date: 1972-08-23
Publication date: 1974-03-21

Description

LORENZ BERBIG, Zapfendorf, Hauptstraße 29 MANFRED MEYER, Kemmern, Brückenetraße 8 Kolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Kolbeninaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem in diesem hin- und herbeweglichen Kolben sowie Stelsereinrichtungen zum wahlweisen Verbinden des Zylinders mit einem Ein- und Auslaßsystem.
Kolbenmaschinen dieser Art sind in vielfacher Form, und zwar sowohl als Kraftmaschinen als auch als Arbeitsmaschinen bekannt.
Bei den bekannten Maschinen erfolgt die Steuerung der Hin- und Herbewegung des oder der Kolben in dem oder den Zylindern über einen Kurbeltrieb. Eine derartige Konstruktion erfordert eine große Anæahl von beweglichen Teilen, und sie hat einen beträchtlichen Raumbedarf. Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine Kolbenmaschine zu schaffen, die einfach und kompakt aufgebaut ist.
Die erfindungsgeinäße Kolberiinaschine der eingangs genannten Art ist dadurch gekenrlzeichnet, daß Kolben und Zylinder radial in einem drehbaren Rotor angeordnet sind, und daß der bzw. die Kolben auf der aus dem Rotor herausragenden Seite entlang einer wellenförmigen, den Rotor umgebenden Bahn geführt wird bzw.
werden.
Der Rotor kann Vorzugsweise als zylindrische Scheibe ausgebildet sein, in der - aus Gründen der Gewichtsverteilung und eines gleichmäßigeren Laufes - zweckmäßigerweise zwei Kolben-Sylinder-Einheiten diametral gegenüber angeordnet sind. Die Bahn, die die Steuerung des oder der Kolben bewirkt, ist vorzugseise aus vier nach Art eines Kleeblattes mit abgerundeten Überg<-ingen zusammengesetzten Halbkreisen gebildet, jedoch kommen auch andere wellenförmige Bahnen in Betracht.
Die Bahn zur Steuerung der Kolbenbewegung kann eine Lauffläche und wenigstens eine seitliche Führungsnut umfassen, wobei der Kolben auf der äußeren Stirnseite ein Laufrad und wenigstens einen seitlichen, in die Führungsnut eingreifenden Steuerungszapfen aufweist.
Der Rotor ist zweckmäßig in einem - auf geeignete Art geteilten -Gehäuse gelagert, das zugleich die Bahn zur Steuenrng der' Kolbenbewegung aufnimmt.
Die Steuerung des Ein- und Auslasses erfolgt zweckmäßigerweise über Bohrungen in dem Rotor, die den Zylinder innerhalb des Rotors mit der Außenfläche des Rotors verbinden, und um Ein- und Auslässe, die von den Bohrungen in dem Rotor bei dessen Drehung überstrichen werden und aus dem Gehäuse herausführen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Rotorachse entsprechend der Linie I-I in Fig. 2; Fig. 2 ist eine Axialschnitt, wobei die Kolbenanordnung in einer Ansicht dargestellt ist; Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Gehäusehälfte von innen, wobei der Rotor und die andere Gehäusehälfte entfernt worden sind.
rig. 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße IColbenmaschine in zwei zueinander senkrechten Schnitten in zusammengebautem Zustand. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht das Gehäuse 1 aus zwei iii einer Ebene senkrecht zur Rotorachse geteilten Gehäusehälften, die auf geeignete Art miteinander verbunden sind. In den Gehäusehälften ist der Rotor 2 in Lagern 9 drehbar gelagert. Die Gehäusehä.lften bilden zusammen einen kreiszylinderförmigen Hohlraum, dessen Abmessungen denjenigen des Rotors 2 entsprechen0 Der Rotor 2 wird von einer radialen Bohrung mit beispielsweise rundem Querschnitt durchsetzt, die als Zylinder und damit zur führung der Kolben 3 dient. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei-Kolben verwendet worden, die gegenläufig bewegt werden und zwischen ihren Stirnflächen einen Zylinderraum periodisch vergrößern und verkleinern.
Die Kolben 3 können auf herkömmliche Art durch Kolbenringe innerhalb des Zylinders abgedichtet sein. An dem aus dem Rotor herausragenden Ende weisen sie Laufrollen 4 auf, die auf einer Bahn 7 innerhalb des Gehäuses 1 ableXufen.-Seitlich treten aus den Kolben Steuerungszapfen 5 aus, die in FuI1rungsnbA.' 6 eingreifen, die parallel zu der Lauffläche 7 um den Rotor 2 herumgeführt sind. Das Laufrad 4 und/oder die Steuerungszapfe:a 5 können durch Wälzlager gebildet-werden oder Wälzlager aufweisen.
Die durch die Lauffläche 7 und die Führungsnut 6 gebildete, den Rotor umiaufende Bahn ist wellenförmig ausgebildet, so daß dem oder den Kolben eine hin- und hergehende Bewegung innerhalb das oder der Zylinder erteilt wird. Die Wellenbahn kann auf verschiedene Art gestaltet sein. Lediglich zum Zwecke der beispielhaften Erläuterung ist in Fig. 1 und3 eine aus vier Halbkreisen nach Art eines Kleeblatts mit abgerundeten Übergängen zusammengesetzte Bahn dargestellt. Bei dieser Bahnforin werden die Kolben' bei Jee Umlauf des Rotors viermal hin- und herbewegt. In zeigt 1 ist in durchgezogenen Linien die am weites-ten ausgefahrene Stellung der Kolben gezeigt, während strichpunktiert die am weitesten eingeschobene Stellung angedeutet ist. Der Hub der Kolben kann durch die Amplitude der Wellenbahn bestimmt werden.
Anhand von Fig. 1 soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Buchstaben A bis D ar Beispiel eines Brennkraftmotors die Arbeitsweise der Kolbenmaschine erläutert werden.
In der Winkelstellung B beginnt die Verdichtung des Brennge-.nische, die in der Winkelstellung A abgeschlossen ist. Im Bereich der WiS{elßtetlung A erfolgt die Zündung, die zu einer Expansion bis hin zu der Winkelstellung D führt, Während dieses Abschnittes A-D stützt sich das Laufrad 4 auf der Lauffiäche 7 ab und erteilt dadurch dem Rotor einen Drehimpuls im Sinne des Pfeiles in Fig. 1. Wahrend des anschließenden Winkelbereiches D-C wird das verbrannte Gas ausgestoßen. Im Bereich O-B erfolgt das Ansaugen des Gemisches für den nächsten Takt. Während des Winkelbereiches B-A wird dieses Gemisch dann wieder verdichtet und der Vorgang wiederholt sich.
In Fig. 3 ist die in Fig. 2 nur schematisch angedeutete Steuerscheibe 8 genauer erkennbar. Sie ist gehåusefest mit der entsprcr1ienden Gehäusehälfte verbunden und weist kreisabschnittförmige Nuten auf, deren Kreisbahn Bohrungen in der Stirnseite des Rotors 2 gegenüberliegen, die das Innere des Zylinders in dem Rotor mit der Rotoraußenseite verbinden. Diese Nuten gehen durch die Steuerscheibe 8 hindurch und münden auf der von dem Rotor abgewandten Seite in Einlaß- und Ausiaßkanäle. Im dargestellten Beispiel sind die Auslaßnuten 10 und die Einlaßnuten 11 gezeigt. Bei seinem Umlauf laufen die entsprechenden Bohrungen an der Stirnseite des Rotors 2 über die Nuten 10, 11 hinweg, so daß das Innere des Zylinders für einen begrenzten Zeitraum mit dem Äußeren des Gehäuses 1 bzw. dem Ein- und Auslaßsystem in Verbindung steht. Weiterhin sind in Fig. 3 noch Bohrungen 12 gezeigt, die beispielsweise zur Aufnahme von Zündeinrichtungen oder Einspritzorganen dienen können.
Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Form beschränkt. Insbesondere kann die Anzahl der Wellenberge bzw. -täler der Führungsbahn. in Anpase3ung an beliebige Verwendungszwecke geändert werden. Auch ist es nicht notwendig, die Wellen halbkreisförmig und symmetrisch auszubilden. Die Anzahl von zwei Kolben hat den Vorteil eines relativ einfachen Aufbaus bei guter Gewichtsverteilung, jedoch sind auch andere Kolbenzahlen verwendbar, Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine kann sowohl als Motor, beispielsweise als BrenSçraftmaschine, als auch als Arbeitsmaschine, zum Beispiel als Kompressor oder Pumpe verwendet werden.

Claims

Pat entansprüche

8 Kolbenmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem in diesem hin- und herbeweglichen Kolben und Steuereinrichtungen zum wahlweisen Verbinden des Zylinders mit. einem Ein- und Auslaßsystem, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Kolben (3) uiid Zylinder radial in einem drehbaren Rotor (2) angeordnet sind, und daß der oder die Kolben auf der aus dem Rotor herausragenden Seite entlang einer wellenförmigen, den Ro-tor umgebenden Bahn geführt wird bzw. werden.
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, da d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Rotor (2) als zylindrische Scheibe ausgebildet ist.
3. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zwei diametral angeordnete Kolben-Zylindereinheiten in dem Rotor (2) vorgesehen sind.
4. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die die «.olbenbewe ynKen steuernde Bahn (6, 7) aus vier nach Art eines Kleeblatts mit abgerundeten Übergängen zusammengesetzten Halbkreisen besteht.
5. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bahn zur Steuerung der Kolbenbewegung eine Lauffläche (7) und wenigstens eine seitliche Führungsnut (6) umfaßt, und daß der bzw. die Kolben (3) auf der äußeren Stirnseite ein Laufrad (4) sowie wenigstens einen in die rüürungsnut (6) eingreifenden Steuerungezapfen (5) aufweist.
6. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Laufrad und/oder der bzw. Pührungszapfen Wälzlager umfassen.
7. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden AnsprucheS d a -d u r c ii g e k e n n z e i c h n e t, daß der Rotpr drehbar in einem Gehäuse (1) gelagert ist, das zugleich die Bahn (6, 7) zur Steuerung der Kolbenbewegung aufnimmt.
8. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zylinder über Bohrungen mit der Außenseite des Rotors (3) verbunden ist, die bei der Drehung des Rotors über Ein- und Auslaßöffnungen im Gehäuse hinweglaufen.
9. Kolbenmaschine nach Anspruch 8, <1 d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Rotor (3) auf einer Stirnseite achsparallel Ein- und Auslaßbohrungen aufweist, daß an diese Stirnseite des Rotors angrenzend eine gehäusefeste Steuerscheibe (8) mit gegenüber der Laufbahn der Bohrungen liegenden kreisförmigen, die Steuerscheibe durchdringenden Nuten (10, ii) angeordnet ist, und daß die Nuten an das Gehäuse durchdringende Ein- und Auslaßöffnungen angrenzen.
10.-Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolben (3) einen runden Querschnitt aufweist.
11. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Anspruche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kolbenmaschine als Motor ausgebildet ist.
12. Kolbenmaschine nach Anspruch 11, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß auf der Steuerscheibe (8) Zünd- und/oder Eins.pritzeinrichtungen vorgesehen sind.