DE2316529A1 - Kraftmaschine, z.b. verbrennungsoder hydraulischer motor oder pumpe - Google Patents

Description

• Kraftmaschine, z. B. Verbrennungs oder hydraulischer Motor oder Pumpe Die Erfindung betrifft eine Kraftmaschine, z. B. einen Vertrennungs oder einen hydraulischen Motor oder eine Pumpe, der oder die fur Kraft- bzw.
• flüssige oder gasförmige/Brennstoffe aller Art bestimmt und geeignet ist.
• Es gibt neben den Ublichen hin und her gehenden Kraftmaschinen, insbesondere Zylinderkolbenmotorent bereits umlaufende Maschinen, z. 6. Schiebermotoren, bei denen die betreffenden Schieber auf einer Achse umlaufen, welche zugleich die Antriebsachse der Maschine darstellt Am bekanntesten ist der Wankelmotor, der aber durch scharfe umlaufende Kanten eines im Querschnitt Aeieckförmigen Läufers einem hohen Verschleiß und großen Dichtungsschwierigkeiten ausgesetzt ist.
• Die vorliegende Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine Kraftmaschine, z. B. einen Vertrennungsmotor dieser allgemeinen Gattung zu schaffen, bei dem nur geringe Verschleißwirkung eintritt, der aber doch die Vorteile einer umlaufenden Schiebersteuerung ohne Zylinder und Kolben aufweist.
• Die Erfindung geht aus von einer Kraftmaschine, z. B. Vertrennungs oder hydraulischer Motor oder Pumpe, für flüssigen oder gasförmigen Betriebs stoff, mit umlaufender, durch die Kraftubertragungsachse betätigter Schiebersteuerung.
• Erfindungsgemdß erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe dadurch, daß in einem umlaufenden Zylinderkörper radiale Schlitze mit je einem Schieber iyx4A; angeordnet sind, der an seinem Außenende mit einer Dichtung an einer ruhenden Fuhrungsfldche entlanggleitet, die mit der Zylinderfldche des umlaufenden Teiles jeweils einen Kraft-Ubertragungsraum von je mondsichelförmigem Querschnitt und mit raumlosen Zwischenabschnitten von kreisförmigem, an den Zylinder des Läufers sich anschmiegendem Querschnitt bildet, während die inneren Enden jedes Schiebers mit Hilfe einer Fuhrungsrolle oder dgl. in einer ruhenden FUhrungskurve entsprechend der die Räume und Zwischenabschnitte bildenden ruhenden Außenfläche geführt werden.
• Vorzugsweise wird am Umfang des Zylinders durch die Flächen des ruhenden Teiles je ein sichelförmiger Raum einerseits fUr Ansaugen und Verdichten, andererseits fUr Vortrieb und Ausraumen der Verbrennungsgase, mit dazwischen liegenden, an den Zylinder sich anschmiegenden Abschnitten gebildet, während zwei oder vier Paare von Schiebern auf dem umlaufenden Teil vorgesehen sind, die zwei Systemen angehören, wobei die Schieber je eines Systems durch getrennte Fuhrungskurven gesteuert werden, die in den Stirnflächen von zwei ruhenden, einander zugewendeten Scheiben angeordnet sind.
• Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren, die einige Aus fuhrungsbeispiele veranschaulichen, noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schemaquerschnitt senkrecht zur Maschienachse, Fig. 2 einen tiittelquerschnitt parallel zur Maschinenachse, Fig. 3 und 4 die Einzelheiten des Läufers und der zugehörigen Steuerung, Fig. 5 einen Querschnitt senkrecht zur Achsrichtung durch einen hydraulischen Motor, Fig. 6 einen Mittelquerschnitt parallel zur Achse des hydraulischen Motors nach Fig. 5.
• Inden Figuren 1 bis 4 ist 1 ein zylindrischer Läuferkörper, der mit einer Abtriebsachse 2 fest verbunden ist und in seinem üußeren ringförmigen Teil radiale Schlitze 3 aufweist, in denen sich Schieber 4, 4' bewegen können, die an ihrem Außenende mit Dichtungsleisten 5 versehen sind, welche in bestimmten Bewegungsabschnitten an einer ruhenden Fläche 6, 6' entlanglaufen, die zusammen mit der Oberfläche 7 des Ringkörpers 1 einerseits (4) einen mondsichelförmigen Ansaug- und Verdichtungsraum 8 bzw. andererseits (4') einen Vortriebs- und Raumraum 9 bilden. Kreisförmige Zwischenabschnitte 6' schmiegen sich der Umfangsfläche 7 des Läufers 1 an.
• Die Schieber 4, 4' sind z. B. mittels Bolzen 10' (Fig. 1) mit einer Steuerstange 10 verbunden, die an ihrem achsseitigen Ende 10" (Fig.
• 1, 2) abgewinkelt und mit einer Führungsrolle 11 versehen ist, die in einer Führungskurve 12 oder 13 (Fig. 1) einer ruhenden Führungsscheibe 14 bzw. 15 (Fig. 2) eingreifen. Im ganzen sind acht Schieber vorgesehen, von denen je vier (4) (4') zueinander in rechtem Winkel angeordnet sind (bezogen auf das Außenende) und bei denen die vier Schieber der einen Gruppe 4 einer gemeinsamen Führungskurve 12 und die Ubrigen 4' der anderen Führungskurve 13 zugeordnet sind. Die beiden Fuhrungsscheiben 14 und 15 sind auf einem ruhenden Zapfen 16 (Fig. 2) befestigt und bilden zwischen sich einen Raum 17, in welchem sich die Fuhrungsstangen 10 der Schieber 3 frei-bewegen können. Der Einfachheit halber dient die fUr die Stangen 10 vorgesehene Bohrung 18 in dem Ringkörper 1 zugleich zur Aufnahme einer an der Stange 10 sich abstützenden Schraubenfeder 19, welche die Aufgabe hat, die zugehörige Dichtungsleiste 5 (Fig. 1) jeweils nach außen gegen die Abdichtungsfläche 6, 6' anzudrücken. Ähnliche Abdichtungsleisten bzw. Wangen 20 sind auch an den Seiten des Ringkörpers 1 vorgesehen und werden ebenfalls durch Schraubenfedern 21 in ihrer Mitte nach außen gegen die ruhenden Wandflächen 22 des Gehäusekörpers 23 angedrückt. Jeder Schieber 4, 4' ist an seinem Innenende mit einer Aussparung 24 von trapezförmigem Querschnitt versehen, in welche ein angepaßter Teil 25 des Ringkörpers 1 eingreift, der sowohl dem Läufer 1 höhere Festigkeit gibt als auch durch eine Bohrung 25' als FUhrung fUr die Stange 10 dient. Der ringförmige Körper 1 ist einerseits Uber eine iQabe 26 auf einem Außenlager 27 des ruhenden Zapfens 16 und andererseits Uber eine Nabe 28 und die Abtriebsachse 2 an einem Innenlager 29 des ruhenden Gehauses 23 gelagert. Ferner ist noch ein Hilfslager 30 vorgesehen, das die Abtriebsachse 2 auch noch an dem ruhenden Zapfen 16 fUhrt, Der das Lager 29 aufnehmende Raum ist durch einen Simmering 31 mit Feder 32 gegen Schmutzeintritt verschlossen. Vor dem Außenende jedes der Kurve 12 zugeordneten Schiebers 4 ist im Läufer 1 in Drehrichtung versetzt eine Verdichtungskammer 33 angeordnet, die in der Stellung höchster Verdichtung mit einem Zündkanal 34 zusammenwirkt, in dem sich eine Zündkerze 35 befindet, die vorzugsweise mit Glühzündung arbeitet.
• Bei jedem Vorbeigang eines Ansaug- und Verdichtungsschiebers 4, also viermal je Umlauf, erfolgt eine Zündung und Vortrieb mit Räumung der Verbrennungsgase des vorhergehenden Vortiebsarbeitsganges, Die erzeugte Wärme drängt sich um die Zündkerze 35 zusammen, so daß diese besonders gut als Gluhkerze arbeitet. Das Ansaugen erfolgt vom Ansaugkanal 36, das Ausräumen Uber den Austrittskanal 37. Verbrauchte Gase kommen daher mit frischem Brennstoff zwangläufig nicht in Berührung. Dadurch und durch die gedrängte Bauart ist die Maschine sehr wirtschaftlich.
• Werden von den vier Schieberpaaren zwei um 1800 versetzte Paare fortgelassen, so ist mit den verbleibenden Schiebern ein Betrieb auch mit nur zwei Zündungen je Umlauf möglich. Durch die einzige Zündkerze und den dadurch bedingten einseitigen Vortrieb tritt eine gewisse Unwucht und Erschütterung ein. Diese laßt sich weitgehend entweder durch Unwuchtausgleichsgewichte oder dadurch beseitigen, daß zwei oder mehr ZUndkerzen und eine entsprechend vervielfachte Anzahl mondsichelförmiger Raume vorgesehen werden, die gleichmäßig am Umfang verteilt sind und stets gleichzeitig zUnden. Dadurch werden allke auftretenden Kräfte im Gleichgewicht gehalten und jede einseitige tsrafteinwirkung vermieden.
• Fig. 5 und 6 zeigen im Querschnitt und Längsschnitt das Schema einer hydraulischen Kraftmaschine, und zwar je nach dem eines hydraulischen rotors oder einer Pumpe mit ähnlicher Steuerung wie bei dem Verbrennungsmotor gemä3 Fig. 1 bis 4. Bei dem Beispiel der lSydraulikmaschine ist der Läufer 1 in Gestalt eines Zylinders mit im ganzen fUnf Schlitzen 3 und zugehörigen Schiebern 4 versehen, welch letztere an Mondsichelkurven 6 des Standers 23 geführt xtsix sind. Die inneren Enden aller Schieber werden mit seitlichen Rollen 11 in einer einzigen Kurve 40 bzw. in zwei deckungsgleichen Kurven auf jeder Seite geführt, die in den Seitendeckeln des Gehäuses 23 vorgesehen sind. Die Kurven entsprechen den äußeren Mondsichelflächen 6 zuzüglich der kreisförmigen, dem Läufer 1 sich anschmiegenden Zwischenabschnitte 41. Die Schieber 4 bestehen aus Kunststoff mit innerer Stahlgewebeverstarkung 42, um eine genügende Festigkeit zu erzielen, während die äußere Schicht 43 fUr gute Abdichtung sorgt. Ggf. können die Schieber auch wie bei der Verbrennungsmaschine die Dichtungen in radialer Richtung unter Federdruck stehen. -Die Mondsichelraume 8, 9 enden einerseits in einander genau gegenUberliegenden Eintrittskanälen 45 sowie am anderen Ende in ebensolchen eichfalls ist der Läufer 1 nahe seinem Umfang mit Vichtungsringabschnitten 44 versehen, die in je eins Rille 44 gehalten sind und in Lippen 44" enden. Den Lippen entsprechend ist der Läufer ausgespart. Die Rillen 44' sind auch in den Schlitzen ganz durchgeführt und die Dichtungen reichen von beiden Seiten bis zur Mitte, wol sie dichtend aneinanderstoßen.
• Austrittskanölen 46. ilit llilfe von Schraublöchern 47 können angepaßte ohranschlUsse festgeschraubt werden.
• Die Schieberschlitze 3 münden nach der Achsseite hin in Leckkanölen 48, die sämtlich durch einen Axialkanal 57 miteinander verbunden sind und dafUr sorgen, daß durchgedrücktes Öl jeweils entlang der Dichtungslippen zu einem gerade wirksamen Auslaß geleitet werden und ein Druckausgleich erzielt wird. Theoretisch könnten auch andere, vorzugsweise aber ungerade Anzahlen von Schiebern bzw. eine Schieberanzahl, die mindestens um 3 höher ist als die Sichelraumanzahl verwendet werden, sowie ggf. auch nur ein einziger lIondsichelraum, doch müßte dann die Unwuchtwirkung durch den einseitigen Antrieb in Kauf genommen oder durch Gewichte ausgeglichen werden.
• Je nach der Wirkungsweise, ob als Pumpe oder als Motor, ist die Welle 49 Antriebs- oder Abtriebswelle. Im Falle der Maschine nach Fig. 5 und 6 ist die Welle 49 durch zwei Kegelrollenlager 50 und 51 im ruhenden Teil 23 gelagert. Die Kegellager werden durch Muttern 52 und Gegenmuttern 53 in genaue Stellung gebracht. Zwischen den Muttern sind Sicherungsbleche 54 mit an- oder umgebogenen Lappen 55, 55' vorgesehen, die in die Schlusselaussparungen 52', 53' der Muttern 52, 53 eingedrückt werden, um die genaue Lageeinstellung sicherzustellen.
• Vorsprünge 52" der Muttern 52 drucken unmittelbar gegen die Außenringe der Kegellager 50, 51. Auf der wellenlosen Seite ist der Lagerraum durch eine Abschlußplatte 56 abgedeckt. Ebenso ist der zur Verbindung der Kanäle 48 vorgesehene Axialkanal 57 nach außen hin durch eine Stopfschraube 58 geschlossen. Auf der entgegengesetzten Seite mit der Welle 2 ist der Raum für das Lager 51 wieder durch einen Simmerring 31 und Feder 32 abgeschlossen0

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kraftmaschine, z. B. Verbrennungs- oder hydraulischer Motor oder Pumpe, für flüssigen oder gasförmigen Betriebs stoff, mit umlaufender, durch die KraftübertragunSsachse betätigter Schiebersteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem umlaufenden Zylinderkörper (1) radiale Schlitze (3) mit je einem Schieber (4, 4') angeordnet sid, der an seinemAußenende mit einer Dichtung (5) an einer ruhenden Führungsfldche (6, 6') entlanggleitet, die mit der Zylinderfläche des umlaufenden Teiles (1) jeweils einen Kraftübertragungsraum/von je mondsichelförmigem Querschnitt und mit raumlosen Zwischenabschnitten von kreisförmigem, an den Zylinder (7) des Läufers (1) sich anschmiegendem Querschnitt bildet, während die inneren Enden (10') jedes Schiebers (4, 4') mit Hilfe einer Führungsrolle (11) oder dgl. in einer ruhenden Fuhrungskurve entsprechend der die Raume (8, 9) und Zwischen abschnitte (6") bildenden ruhenden -Außenflache (6, 6') gefUhrt wird.

   2. kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Verbrennungsmotor am Umfang des Zylinders (1) durch die Flachen des ruhenden Teiles je ein sichelförmiger Raum (8, 9) einerseits (8) fUr Ansaugen und Verdichten, andererseits (9) fUr Vortrieb und Ausräumen der Verbrennungsgase, mit dazwischen liegenden, an den Zylinder sich anschmiegenden Abschnitten (6") gebildet sind und daß zwei oder vier Paare von Schieban auf dem umlaufenden Teil (1) vorgesehen sind, die zwei Systemen (4, 4') angehören, wobei die Schieber je eines Systems durch getrennte Fuhrungskurven (12, 13) gesteuert werden, die in den Stirnflächen von zwei ruhenden, einander zugewendeten Scheiben (14, 15) angeordnet sind.

   3. Kraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung jedes Schiebers (4, 4') über etwa 1800 Drehkanal entsprechend der Zylinderfläche (7) kreisförmig und Uber die anderen 1800 entsprechend der äußeren Mondsichellcurve (6, 6') erfolgt.

   4. Kraftmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Umlaufzylinder zweimal vier, je am Zylinderumfang in Abstand von 900 versetzte Schieber (4, 4') angeordnet sind und daß beide Systeme (4, 4') eine gegenseitige Verschiebung von etwa 300 aufweisen, wobei das eine (in Drehrichtung vordere) System (4') als Vortriebs- und Rdumsystem, das andere (hintere) (4') als Ansaug- und Verdichtungssystem ausgebildet ist, und daß der Umlaufzylinder (1) in Drehrichtung unmittelbar vor jedem Ansaug-und Verdichtungsschieber (4) eine ausgesparte Verdichtungskammer (H-C-Kammer 33) aufweist, während in Drehrichtung vor dem Ansaug-und Verdichtungsraum eine ZUndkerze (35) im ruhenden Gehduseteil (23) vorgesehen ist, 5. Kraftmaschine nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daJ3 der Abstand zwischen den Schiebern beider Systeme (4, 4') am Umfang (7) des Zylinders (1) gleich der Umfangslänge der Verdichtungskammer (33) und der Länge des ZUndübergangskanals (3'S) ist.

   6. Kraftmaschine nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Zylinder (1) auf einer Seite von einem, die ruhenden FUhrungsscheiben (14, 15) tragenden ruhenden Zapfen (16) mittels eines Außenlagers (27) und auf der anderen Seite mittels eines Innenlagers (29) des die Maschine umschließenden Gehäuses (23) gelagert, und durch das letztere hindurch die Abtriebsachse (2) nach außen gefuhrt ist, 7. Kraftmaschine nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsachse (2) durch ein zusätzliches Hilfslager (32) on dem ruhendenZapfen (16) gehalten ist 8. Kraftmaschine nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Maschine mehrere gleichmaßig verteilte und im Gleichtakt arbeitende ZUndkerzen und ihnen angepaßte Ansaug- und Verdichtungs- sowie Vortriebs- und Räumräume vorgesehen sind.

   9. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine hydraulische Kraftmaschine, z. B. einen hydraulischen Motor oder eine hydraulische Pumpe ein Zylinderläufer (1) (Fig. 5, 6) mit einer genügenden Anzahl, vorzugsweise fUnf, gleichmäßig am Umfang verteilten Schiebern (4) vorgesehen ist, die mit einem Ständer (23) zusammenwirken, der Paare von einander gegenüberliegenden, mondsichelförmigen Räumen (8, 9) aufweist, die durch je einen kreisförmigen Zwischenabschnitt (41) getrennt sind, und die an ihren spitzen Enden in hydraulische Austritts- oder Eintrittskanäle (45, 46) münden, wobei alle Schieber (4) einer gemeinsamen ruhenden Steuerkurve (42) zugeordnet sind, welche eine Zwangssteuerung entsprechend der äußeren Mondsichelkurven (6) und der kreisförmigen Zwischenabschnitte (41) bewirkten.

   10. Kraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (4) in an-den beiden Seitendeckeln ausgearbeiteten FUhrungskurven 440) geführt Silia, 11. 7tsraftmaschine nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, do die Schieber (4) aus Kunststoff mit innerem StahlgewebegerUst (42) hergestellt sind.

   12. Kraftmaschine nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieberschlitz (3) an der Achsseite in einen gemeinsamen Ausgleichskanal (57) mündet, 13. Kraftmaschine nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (1) an seinem Umfang in Rillen (44') gehaltene Dichtungslippen (44) besitzt, die an den Stoßstellen mit den Schiebern entlang den letzteren quer durch den Zylinderkörper hindurchgefuhrt sind, wobei die Dichtungslippen jeweils entgegen der Druckrichtung weisen.

   14. Kraftmaschine nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die auf beiden Seiten des Läufers (1) vorgesehenen Lager (50, 51) als Kegellager ausgebildet sind, die durch Muttern (52), Gegenmuttern (53) und Sicherungsbleche (54) in ihrer genauen Ausrichtung gesichert sind.