DE3027602A1 - HOT GAS PISTON MACHINE - Google Patents

HOT GAS PISTON MACHINE

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DE3027602A1
DE3027602A1 DE19803027602 DE3027602A DE3027602A1 DE 3027602 A1 DE3027602 A1 DE 3027602A1 DE 19803027602 DE19803027602 DE 19803027602 DE 3027602 A DE3027602 A DE 3027602A DE 3027602 A1 DE3027602 A1 DE 3027602A1
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Jan Vos
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G2244/50Double acting piston machines
    • F02G2244/52Double acting piston machines having interconnecting adjacent cylinders constituting a single system, e.g. "Rinia" engines
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Description

PHN 95^9 - ' K-D — 1-4-1980PHN 95 ^ 9 - ' KD - 1-4-1980

"Heis sgaskolbenmas chine"."Hot gas piston machine".

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heissgaskolbenmaschine mit mindestens einem ersten kolbenförmigen Körper zum Ändern des Volumens mindestens eines ersten Raumes und mit mindestens einem zweiten kolbenförmigen Körper zum Ändern des Volumens mindestens eines zweiten Raumes, wobei die beiden kolbenförmigen Körper mit je einer Kurbelwelle gekuppelt sind, welche beiden Kurbelwellen mit je einem Zahnrad versehen sind, welche Zahnräder durch' mindestens ein weiteres Zahnrad derart miteinander gekuppelt sind, dass die beiden kolbenförmigen Körper phasenverschoben beweglich sind und dass Mittel vorhanden sind um durch relative Verdrehung der Kurbelwellen den Phasenwinkel zwischen den beiden kolbenförmigen Körpern zu ändern.The invention relates to a hot gas piston machine with at least one first piston-shaped body for changing the volume of at least one first Space and with at least one second piston-shaped Body for changing the volume of at least one second space, the two piston-shaped bodies with each a crankshaft are coupled, which two crankshafts are each provided with a gear, which gears by 'at least one further gear in such a way with each other are coupled that the two piston-shaped bodies are movable out of phase and that means are present by relative rotation of the crankshafts to adjust the phase angle between the two piston-shaped Bodies to change.

Eine Heissgaskolbenmaschine der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist aus der US Patentschrift 2.508.315 bekannt. Xn dieser Patentschrift ist ein Heissgasmotor vom Verdrängertyp beschrieben worden, wobei der Kolben und der Verdrängter mit je einer Kurbelwelle gekuppelt sind. Jede der Kurbelwellen ist dabei mit einem Zahnrad mit schräger Verzahnung versehen, die mit einem Zahnrad auf einer dritten Welle zusammenarbeitet. Durch Verschiebung dieser dritten Welle in axialer Richtung besteht die Möglichkeit, die Kurbelwellen gegenübereinander etwas zu verdrehen, mit dem Ergebnis einer Änderung des Phasenwinkels zwischen Kolben und Verdränger und folglich einer Änderung in der Maschinenleistung.A hot gas piston machine of the kind that the present invention is known from US Patent 2,508,315. Xn of this patent specification a hot gas motor of the displacement type has been described, wherein the piston and the displacer are each coupled to a crankshaft. Each of the crankshafts is included a gear with helical teeth, which cooperates with a gear on a third shaft. By shifting this third shaft in the axial direction, there is the possibility of opposing the crankshafts twist something, resulting in a change in the phase angle between piston and displacer and consequently a change in machine performance.

Ein Nachteil dieser bekannten Maschine ist die Verwendung teurer Zahnräder mit Schrägverzahnung und die relativ grosse Kraft zum Verschieben der dritten Welle.A disadvantage of this known machine is the use of expensive helical gears and the relatively large force to move the third shaft.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Heiss— gaskolbenmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen mit Mitteln zum Ändern des Phasenunterschiedes zwischenThe invention now has the task of providing a hot To create gas piston machine of the type mentioned with means for changing the phase difference between

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den beiden Kurbelwellen, die einer einfachen Konstruktion und einer preisgünstigen Herstellung sind und wobei das Verschieben mit relativ geringer Kraft erfolgen kann. Die erfindungsgemässe Heissgaskolbenmaschine weist dazu das Kennzeichen auf, dass zwischen den beiden Zahnrädern auf den Kurbelwellen mindestens zwei weitere Zahnräder angeordnet sind, die miteinander im Eingriff sind und von denen das erste mit dem Zahnrad auf der einen Kurbelwelle und das zweite mit dem Zahnrad auf der anderenthe two crankshafts, which are of a simple construction and are inexpensive to manufacture and wherein the displacement can be done with relatively little force. The hot gas piston machine according to the invention has the indicator that between the two gears on the crankshafts at least two more Gears are arranged which are in engagement with each other and of which the first with the gear on the one Crankshaft and the second with the gear on the other

'° Kurbelwelle im Eingriff ist, wobei die Wellen der weiteren Zahnräder in einem Joch gelagert sind, das von zwei Schenkeln getragen wird, von denen der eine Schenkel mit dem einen Ende um die Achse des ersten weiteren Zahnrades drehen kann und mit dem anderen Ende auf der einen Kurbel-'° Crankshaft is in engagement, the shafts of the further Gears are mounted in a yoke, which is carried by two legs, one of which is a leg with one end can rotate around the axis of the first further gear and the other end on the one crank

^5 welle gelagert ist und der andere Schenkel mit dem einen Ende um die Achse des zweiten weiteren Zahnrades drehen kann und mit dem anderen Ende auf der anderen Kurbelwelle gelagert ist, wobei weiterhin Mittel vorhanden sind zum Ändern der Lage des Joches.^ 5 shaft is mounted and the other leg can rotate with one end around the axis of the second further gear and the other end is mounted on the other crankshaft, with further means being available for changing the position of the yoke.

2^ Auf diese Weise ist eine Heissgaskolbenmaschine 2 ^ This is how a hot gas piston machine is

erhalten mit Mitteln zum Ändern des Phasenunterschiedes zwischen den Kolbenbewegungen, die einer einfachen Konstruktion aufweisen und leicht betätigbar sind.obtained with means for changing the phase difference between the piston movements, which are of simple construction and easy to operate.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einesFig. 1 is a schematic representation of a

phasengeregelten einfach wirkenden Heissgasmotors mit zwei in entgegengesetztem Sinne drehendsn Kurbelwellen,phase-regulated single-acting hot gas motor with two crankshafts rotating in the opposite sense,

3" Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Motorgetriebes nach Fig. 1, 3 "FIG. 2 shows a schematic representation of another embodiment of the motor transmission according to FIG. 1,

Fig. 3 eine Darstellung desselben Motors, nun aber mit zwei in derselben Richtung drehenden Kurbelwellen.3 shows an illustration of the same engine, but now with two crankshafts rotating in the same direction.

In Fig. 1 ist ein phasengeregelter einfach wir-In Fig. 1, a phase-regulated simply we-

kender Heissgasmotor auf schematische Weise dargestellt, wobei die beiden Kolben mit Wellen verbunden sind, die in entgegengesetzter Richtung drehen. In dieser Figur ist mit dem Bezugszeichen 1 ein erster Kolben bezeichnet, der überkender hot gas engine is shown in a schematic manner, with the two pistons connected by shafts that are shown in turn in the opposite direction. In this figure, the reference numeral 1 denotes a first piston, which over

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eine. Katbenstange 2, eine Führungsmuffe 3 und eine Pleuelstange h mit einem Kurbelstift \5 verbunden ist. Der Kolben 1 ist in einem Zylinder 6 beweglich, der über einen Erhitzer 7> einen Regenerator 8 und einen Kühler 9 mit einem zweiten Zylinder 10 verbunden ist, in dem ein zweiter Kolben 11 beweglich ist, dessen Unterseite das Volumen ■-eines weiteren Raumes ändern kann, der mit den Räumen über und unter dem ersten Kolben 1 in Verbindung steht. Der Kolben 11 ist mittels einer Kolbenstange 12, einer Führungs-one. Katbenstange 2, a guide sleeve 3 and a connecting rod h with a crank pin \ 5 is connected. The piston 1 is movable in a cylinder 6, the regenerator 8 and a cooler 9 is connected to a second cylinder 10 through a heater 7>, in which a second piston 11 is movable, the underside of which the volume ■ - of a further space change can, which is in communication with the spaces above and below the first piston 1. The piston 11 is by means of a piston rod 12, a guide

^ muffe 13 und einer Pleuelstange 1k mit einem Kurbelstift verbunden. Der Kurbelstift 5 ist mit einer ersten Kurbelwelle 16 verbunden, während der Kurbelstift 15 mit einer zweiten Kurbelwelle 17 verbunden ist.^ sleeve 13 and a connecting rod 1 k connected with a crank pin. The crank pin 5 is connected to a first crankshaft 16, while the crank pin 15 is connected to a second crankshaft 17.

Die Kurbelwellen 16 und 17 sind über ein Zahn-The crankshafts 16 and 17 are via a tooth

^ radgetriebe 18, 19 > 20 und 21 derart miteinander gekuppelt, dass erstens die beiden Wellen in entgegengesetzter Richtung drehen und zweitens der Kolben 1 die oberste Lage erreicht zu einem Zeitpunkt, wo der Kolben 11 noch um einen ¥inkel Cv , den Phasenwinkel, von der untersten Lage entfernt ist.^ wheel gears 18, 19 > 20 and 21 are coupled to one another in such a way that firstly the two shafts rotate in opposite directions and secondly the piston 1 reaches the top position at a point in time when the piston 11 is still around an ¥ angle Cv, the phase angle of the lowest layer is removed.

Die Wellen der Zahnräder 20 und 21 sind in einem Joch 22 gelagert, das über Schenkel 23 und Zk auf den Kurbelwellen 16 und 17 drehbar gelagert ist.The shafts of the gears 20 and 21 are mounted in a yoke 22 which is rotatably mounted on the crankshafts 16 and 17 via legs 23 and Zk.

Der Schenkel 23 ist mit einem ortsfest damitThe leg 23 is stationary with it

verbundenen Verlängerungsteil 4θ versehen, der über einen Kupplungsteil K"\ mit einer Kolbenstange 42 eines Kolbens k3 eines hydraulischen oder pneumatischen linearen Motors kk verbunden ist.connected extension part 4θ provided, which is connected via a coupling part K "\ to a piston rod 42 of a piston k3 of a hydraulic or pneumatic linear motor kk .

Parallel zu der ersten Kurbelwelle 16 liegt eine erste Hilfsachse 26, die über ein Zahnrad 27 mit dem Zahnrad 18 auf der Kurbelwelle 16 gekuppelt ist.There is one parallel to the first crankshaft 16 first auxiliary axle 26 which is coupled to the gear 18 on the crankshaft 16 via a gear 27.

Parallel zu der zweiten Kurbelwelle 17 liegt eine zweite Hilfsachse 28, die über ein Zahnrad 29 mit dem Zahnrad 19 auf der zweiten Kurbelwelle gekuppelt ist.Parallel to the second crankshaft 17 is a second auxiliary axis 28, which is connected to the gear via a gear 29 19 is coupled to the second crankshaft.

Damit dieser Heissgasmotor ausgewuchtet ist,So that this hot gas motor is balanced,

sind auf der ersten und zweiten Kurbelwelle Gegengewichte 30, Jk und 31, 35 angeordnet. Weiterhin sind auf den Hilfsachsen weitere Gegengewichte 32 und 33 angeordnet. Die Counterweights 30, Jk and 31, 35 are arranged on the first and second crankshafts. Furthermore, further counterweights 32 and 33 are arranged on the auxiliary axes. the

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PHN, _ __ 1"^31Ö27602PHN, _ __ 1 "^ 3 1 Ö27602

Gegengewichte haben dabei eine derartige Masse und einen derartigen Abstand von der Drehungsmittellinie, dass die Kräfte erster Ordnung und Drehmomente für einen bestimmten Phasenwinkel völlig ausgewuchtet sind.Counterweights have such a mass and such a distance from the center of rotation that the First order forces and torques for a given phase angle are fully balanced.

Der Phasenwinkel zwischen den Bewegungen der Kolben 1 und 11 kann nun dadurch geändert werden, dass mit Hilfe des linearen Motors 44 der Verlängerungsteil und damit der Schenkel 23 um die Mittellinie der Kurbelwelle 16 gedreht werden. Dadurch wird das Zahnrad 20 über das Zahnrad 18 abrollen, wodurch auch das Zahnrad 21 und folglich auch das Zahnrad 19 über einen bestimmten Winkel gegenüber dem Zahnrad 18 gedreht wird. Die gegenseitige Lage ändert sich dadurch. Durch Verwendung des Stangenmechanismus 22, 23, 24 und des Maschinenrahmens zwischen den Kurbelwellen 16 und 17 werden die vier betreffenden Zahnräder 18, 20, 21, 19 immer miteinander im Eingriff bleiben.The phase angle between the movements of the pistons 1 and 11 can now be changed in that with the aid of the linear motor 44 the extension part and so that the legs 23 are rotated about the center line of the crankshaft 16. This puts the gear 20 over the gear 18 roll, whereby the gear 21 and consequently also the gear 19 over a certain angle relative to the gear 18 is rotated. This changes the mutual situation. By using the rod mechanism 22, 23, 24 and the machine frame between the crankshafts 16 and 17 are the four concerned Gears 18, 20, 21, 19 always remain in engagement with one another.

In Fig. 2 ist auf schematische Weise dargestellt wie die Konstruktion gegebenenfalls und unter Beibehaltung derselben Vorteile geändert werden kann.In Fig. 2 is shown in a schematic manner how the construction is optionally and with retention same advantages can be changed.

Fig. 3 zeigt zum Schluss auf schematische Weise wie mit einem Zahnradgetriebe, das aus drei Zahnrädern 45» 46 und hj, aufgenommen in ein Joch 22, zwei Zahnräder 48 und 49 auf Kurbelwellen 16, 17» die in derselben Richtung drehen gekuppelt werden können. Eine Änderung des Phasenwinkels zwischen den beiden Kurbelwellen erfolgt wieder auf dieselbe Art und Weise wie bei den vorhergehenden Konstruktionen. Fig. 3 finally shows in a schematic manner how with a gear transmission, which can be coupled from three gears 45 »46 and hj, accommodated in a yoke 22, two gears 48 and 49 on crankshafts 16, 17» which rotate in the same direction. The phase angle between the two crankshafts is changed again in the same way as in the previous designs.

Obenstehend sind die Zahnräder auf dem Joch 22 alle gleich gross dargestellt, dies ist jedoch nicht notwendig, man kann gewünschtenfalls auch Zahnräder unterschiedlicher Durchmesser verwenden.Above the gears on the yoke 22 are all shown the same size, but this is not necessary, if desired, different gears can also be used Use diameter.

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Claims (1)

PHN 95^9 '" X 1-4-1980PHN 95 ^ 9 '"X 1-4-1980 PATENTANSPRUCH^; J UZ / 0 U PATENT CLAIM ^; J UZ / 0 U J^^J Heissgaskolbenmaschine mit mindestens einem ersten kolbenförmigen Körper zum Ändern des Volumens mindestens eines ersten Raumes und mit mindestens einem zweiten kolbenförmigen Körper zum Ändern des Volumens mindestens eines zweiten Raumes, wobei die beiden kolbenförmigen Körper mit je einer Kurbelwelle gekuppelt sind, welche beiden Kurbelwallen mit je einem Zahnrad versehen sind, welche Zahnräder durch mindestens ein weiteres Zahnrad derart miteinander gekuppelt sind, dass die beiden kolbenförmigen Körper mit einem Phasenunterschied beweglich sind und Mittel vorhanden sind um durch eine relative Verdrehung der Kurbelwellen den Phasenwinkel zwischen den beiden kolbenförmigen Körpern zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Zahnrädern auf den Kurbeiwellen mindestens zwei weitere Zahnräder angeordnet sind, die miteinander im Eingriff sind und von denen das erste mit dem Zahnrad auf der einen Kurbelwelle und das zweite mit dem Zahnrad auf der anderen Kurbelwelle im Eingriff ist, wobei die Wellen der weiteren Zahnräder in einem Joch gelagert sind, das von zwei Schenkeln getragen wird, von denen der eine Schenkel mit dem einen Ende um die Achse des ersten weiteren Zahnrades drehen kann und mit dem anderen Ende auf der einen Kurbelwelle gelagert ist und der andere Schenkel mit dem einen Ende um die Achse des zweiten weiteren Zahnrades drehen, und mit dem anderen Ende auf einer anderen Kurbelwelle gelagert ist, wobei weiterhin Mittel vorhanden sind zum Ändern der Lage des Joches.J ^^ J hot gas piston machine with at least one first piston-shaped body for changing the volume at least one first space and with at least one second piston-shaped body for changing the volume at least one second space, the two piston-shaped bodies each being coupled to a crankshaft, which two crank wheels are each provided with a gear are which gears are coupled to one another by at least one further gear so that the two piston-shaped bodies with a phase difference are movable and means are present around by a relative Rotation of the crankshafts to change the phase angle between the two piston-shaped bodies, characterized in that that between the two gears on the crankshafts at least two further gears are arranged which are in mesh with each other and of which the first with the gear on the one crankshaft and the second meshes with the gear on the other crankshaft, the shafts of the further gears in a yoke are mounted, which is carried by two legs, of which one leg with one end around the axis of the first further gear can rotate and the other end is mounted on the one crankshaft and rotate the other leg with one end about the axis of the second further gear, and with the other End is mounted on another crankshaft, further means being available for changing the position of the Yoke. 130009/0719130009/0719
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