DE3120494A1 - Ventilanordnung fuer maschinen - Google Patents
Ventilanordnung fuer maschinenInfo
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- DE3120494A1 DE3120494A1 DE19813120494 DE3120494A DE3120494A1 DE 3120494 A1 DE3120494 A1 DE 3120494A1 DE 19813120494 DE19813120494 DE 19813120494 DE 3120494 A DE3120494 A DE 3120494A DE 3120494 A1 DE3120494 A1 DE 3120494A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L19/00—Slide valve-gear or valve arrangements with reciprocatory and other movement of same valve, other than provided for in F01L17/00, e.g. longitudinally of working cylinder and in cross direction
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Description
GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER
Clark Newell Fishel 6704 Shady Cedar Circle
Austin, Texas 78734 Ve St.A,
"Ventilanordnung für Maschinen"
5-
PATENTANWÄLTE -
EURQoEAN 'ΡΑΤΒΜΓ ATTORNEYS
RICHARD GLAWE | KLAUS OKLFS |
DRING | DIPL JNG |
ULRICH MENGDEHL | |
WALTER MOLL | DIPL-CHEM. DR. RER. NAT |
DIPL-PHYS DR. RER. NAT. | HEINRICH NIEBUHR |
ÖFF. BEST. DOLMETSCHER | DIPL-PHYS. DR PHIL. HABIL |
8000 MÜNCHEN 26 | 2000 HAMBURG 13 |
POSTFACH 162 | POSTFACH 25 70 |
LIEBHERRSTR 20 | ROTHENBAUM· |
TEL. (089)22 6548 | CHAUSSEE 58 |
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TELECOPIER (0 89) 223938 | TELEX 212 921 SPEZ |
MÜNCHEN | |
A 78 |
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kolben- und Zylindermaschinen,
wie beispielsweise Brennkraftmaschinen, und insbesondere eine verbesserte Ventilanordnung für derartige
Maschinen.
Maschinen.
Es sind zahlreiche Beispiele für derartige Maschinen
bekannt, bei denen ein Kolben in einem Zylinder hin und her läuft und eine Ventilanordnung für den Ansaug-, Kompressions- 9 Kraft- und Absaug-Zyklus vorgesehen ist. Im allgemeinen be=
bekannt, bei denen ein Kolben in einem Zylinder hin und her läuft und eine Ventilanordnung für den Ansaug-, Kompressions- 9 Kraft- und Absaug-Zyklus vorgesehen ist. Im allgemeinen be=
I C- \J T \J -T
steht die verwendete Ventilanordnung entweder aus einem Scheibenventil oder einem Zylinderventil, beispielsweise
Schiebeventil. Das Schiebeventil oder Zylinderventil hat im allgemeinen einen zylindrischen Kolben oder dergleichen,
der innerhalb einer Ventilkammer hin und her bewegt wird, um zahlreiche Öffnungen der Ansaug- und Absaugsysteme der
Maschine zu schließen und freizugeben. Derartige Zylinderoder Gleitkolben-Ventile sind durch die US-PS 1 189 660,
US-PS 1 314 457, US-PS 1 587 152 und US-PS 1 756 648 bekannt.
Im allgemeinen wurde die Funktion des Zylinder- oder Kolbenventils durch die Verwendung von Stößeln oder dergleichen
bewirkt, die durch eine Verbindung mit der Kurbelwelle angetrieben wurden. Im allgemeinen wurde ein Nockenantrieb
durch einen entweder axial bewegten oder gedrehten Stößel und über eine geeignete Verbindung mit dem Ventil
erzielt, so daß der Kolben oder das Zylinderventilelement in seiner Kammer hin und her bewegt wurde. Hieraus resultiert,
daß derartige Maschinen eine große Anzahl von Bauteilen benötigten, um den relativ einfachen Ventilmechanismus
anzutreiben.
Die bisher bekannte Kolbenventilanordnung ist im allgemeinen zufriedenstellend und könnte mit demselben Nutzen
wie Scheibenventile verwendet werden, die in herkömmtlicheren
Maschinen, wie beispielsweise bis zum heutigen Tag in Auto- § mobilmotoren angewendet werden. Die Betätigung derartiger
Ventile erfordert jedoch so viel zusätzliche Bauteile und Raum, daß es schwierig ist, eine sehr kompakte und einfache
Maschine zu bauen. Beispielsweise ist in der US-PS 1 976 eine Maschine mit, wie bei Kompaktbauweise üblich, gegenüberliegenden
Zylindern beschrieben, bei der jedoch als Ven= til eine Kolben- oder Zylindergleitventilanordnung verwendet
wird. Das Ventil kann nur durch äußere Kipphebel und Stößel angetrieben werden, die weitgehend die Größe der Maschine und
deren Komplexität durch die Verwendung eines zusätzlichen Bauteilesatzes erhöhen. Ähnliche Maschinen sind durch die
US-PS 1 991 218 und US-PS 1 077 956 bekannt. Obwohl diese frühen Patente verschiedene Ventilanordnungen mit Kolbenoder Zylindergleitventil zeigen, hängt ihr Einbau in der
Maschine von der gewünschten Einfachheit der Betätigung und insbesondere der Kompaktheit ab. Zusätzlich erzeugen diese
Ventilanordnungen nicht das Optimum bezüglich verbesserter Ventilzeitschaltung und volumentrischer. Wirkungsgrad für
die gesamte Maschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine,
wie beispielsweise eine Brennkraftmaschine, Dampfmaschine!,
- 2α-
Gaskraftmaschine oder Luftkompressor mit einer verbesserten Ventilanordnung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Maschine mit wenigstens einem einseitig geschlossenen Zylinder
und einem, an einer Kurbelwelle montierten Kolben, der in jedem Zylinder vom offenen Ende her hin und her bewegbar
ist und einem, auf der Kurbelwelle montierten Zahnrad, gekennzeichnet durch eine zylindrische Ventilkammer, die in
der Nähe des Maschinenzylinders angeordnet ist, mit im Abstand zueinander mündenden Ein- und Auslaßkanälen zum Anschließen
der Ansaug- und Absaugeinrichtungen an den Maschinenzylinder; einen Ventilkolben, der innerhalb der Ventilkammer
axial verschiebbar angeordnet ist und eine Öffnung zum wahlweisen Verbinden der Kanäle mit den Ansaug- und
Absaugeinrichtungen aufweist; ein im Maschinenkörper gelagertes Schwungrad, das durch rotierende Elemente angetrieben
wird und mit dem Kolben operativ verbunden ist; Nockenflächen an einer Seite des Schwungrades zum direkten Zusammenwirken
mit einem Nockenfolger des Ventilkolbens, um den Ventilkolben
während der Umdrehung des Schwungrades axial zu verstellen, zur wahlweisen Durchflußsteuerung der Kanäle in
zeitlicher Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Kolbens im Maschinenzylinder; und eine Einrichtung, die den
Ventilkolben axial gegen das Schwungrad drückt, um den Nocken-
folger während dem Betrieb mit den Nockenflächen im Eingriff
zu halten.
Bei dieser Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Schwungrad mit Nockenflächen versehen sein9 um
in der Maschine die Wirkweise einer Brennkraftmaschine, einer Dampfmaschine, Gasmaschine oder eines Luftkompressors
zu erzeugen. Zusätzlich können andere vorteilhafte Anordnungen dieser Nockenflächen vorgesehen sein, um die Ventilzeiteinstellung,
den volumetrischen Wirkungsgrad und die Kompaktheit der entsprechenden Maschine zu verbessern.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschriebene Es zeigt:
Fig. 1 eine einfache einzylindrische Maschine mit der
Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt5
Fig. 2 das Schwungrad gemäß der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab teilweise im Schnitt zur Erläuterung der
Nockenflächen, die für die Betätigung des Gleitkolbenventils verwendet werdeng
Fig. 3 eine Seitenansicht des von der Maschine abgenommenen
Schwungrades, zur Erläuterung der Anordnung
der Absaug- und Ansaug-Nockenflachen;
Fig. 4 ein Längsschnitt durch die Ventilanordnung der Maschine gemäß der Fig. 1;
Fig. 4 A ein Querschnitt durch den Ventilkolben an einem Ende;
Fig. 5 ein Teilquerschnitt gemäß der Fig. 4, bei dem
der Ventilkolben so bewegt ist, daß das Absaugsystem mit dem Absaugkanal der Maschine gemäß
der Fig. 1 verbunden ist;
Fig. 6 den Ventilkolben, der in der Ventilanordnung gemäß
der Fig. 1 verwendet wird in perspektivischer Darstellung und teilweise auseinandergenommen;
Fig. 7 die zweite Ausführungsform des Ventilkolbens gemäß der Fig. 6 im Längsschnitt;
Fig. 8 eine Teilansicht am einen Ende des Ventilkolbens
zur Erläuterung einer Rollenanordnung, die für einen Eingriff mit reduzierter Reibung der Nockenoberflächen
mit dem Schwungrad verwendet wird;
Fig. 9 die Anordnung von Längsdichtungen, die bei dem Gleitkolbenventil, beispielsweise gemäß
der Fig. 6 verwendet werden, in teilweise vergrößertem Längsschnitt;
Fig. 10 eine Darstellung im Querschnitt zur Erläuterung
der Verwendung der Gleitventilanordnung gemäß
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer kompakten Konstruktion einer Maschine mit
einander gegenüberliegenden Kolben;
Fig. 11 das Schwungrad und die Nockenflächen zur Betätigung der Ventilanordnung der Maschine gemäß der
Fig. 10 im Querschnitt;
Fig. 12 eine Darstellung im Querschnitt einer Zweistufen-Gemischmaschine,
in Form einer Dampfmaschine oder eines Luftkompressors, bei der die Gleitkolben-
Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist; und
Fig. 13 ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 13-13 durch die Maschine gemäß der Fig. 12, zur Erläuterung
der gestaffelten Kurbelstiftanordnung, die
bei der Gemischmaschine gemäß der Fig. 12 verwendet wird.
Bei der in der Fig. 1 gezeigten einfachen einzylindrischen
Maschine wird ein Gleitkolbenventil gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Die Maschine 11 besteht
aus einem Körper 12, der einen Zylinder 13 trägt, welcher
ein geschlossenes Ende 14 und ein offenes Ende 16 aufweist. Innerhalb des Körpers 12 ist eine Kurbelwelle 17 gelagert,
die eine gekröpfte Kurbelstange 18 trägt. Ein Kolben 19 ist für eine Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders
13 montiert und über eine Kurbelstange 21 mit dem Kurbelstift
18 verbunden. Hieraus resultiert, daß die Umdrehung der Kurbelwelle 17 eine Ausgangsleistung erzeugt, da der
Kolben 19 innerhalb des Zylinders der Maschine 11 hin und her bewegt. Der Körper 12 ist am geschlossenen Ende 14
des Zylinders mit Ansaug- und Absaugöffnungen 22 und 23
versehen. Die einzige Ventilanordnung 24 der vorliegenden Erfindung ist quer zum Zylinder 13 und parallel zur Kurbelwelle 17 gleich in der Nähe der Absaug- und Ansaugöffnungen
an der Maschine angeordnet.
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, besteht die Ventileinrichtung 24 aus einer zylindrischen Ventilkammer 26, in der
axial bewegbar- ein zylindrischer, gleitender Ventilkolben montiert ist. Die zylindrische Ventilkammer ist quer zum
Zylinder 13» jedoch parallel zur Kurbelwelle 17 montiert.
Ein Ende des Ventilkolbens 27 steht an der Ventilkammer 26 vor und ist mit der Seitenwand eines Schwungrades 28, wel-
ches im Körper 12 gelagert ist, in Berührkontakt gehalten. Das Schwungrad 28 kann im Körper 12 durch kurze Lagerstifte
29 parallel zur Welle 17 gelagert sein. Die Kurbelwelle 17 trägt ein Kurbelwellenzahnrad 31» welches mit dem Zahnrad
am Schwungrad 28 im Eingriff steht und dieses direkt antreibt; um die Drehbewegung der Kurbelwelle 17 zu übertragen. Falls
gewünscht, kann das Schwungrad 28 durch irgendeine Dreheinrichtung,
die die Hin- und Herbewegung des Kolbens 19 überträgt, synchron gedreht werden.
Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, trägt das Schwungrad 28 an einer Seite bevorzugt an der
Seite, die dem Körper 12 zugewandt ist, mehrere Nockenflächen, die zur axialen Bewegung des Ventilkolbens 27 innerhalb
der Ventilkammer 26 angeordnet sind. Diese Flächen und ihre Funktion werden im Nachfolgenden im Detail beschriebene
Die Aufgabe dieser Flächen besteht darin, die neue Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit genauer
Ventilschaltdauer zur Hin- und Herbewegung des Kolbens 19 innerhalb des Zylinders 13 der Maschine'11 zu betätigen.
Die Maschine 11 kann eine geeignete Beschaffenheit mit Ansaug-, Kompressions-, Leistungs- und Absaug-Zyklen in Form
einer Brennkraftmaschine, Dampfmaschine, Gasmaschine oder
eines Luftkompressors oder dergleichen, aufweisen. Zur Erläu·*
terung wird die, in der Fig. 1 dargestellte Maschine 11 als eine benzingespeiste Brennkraftmaschine betrachtet. Für
diesen Zweck ist der Zylinder 13 mit einer Zündkerze 32 versehen, die von einem Zündsystem 33 eine Hochspannung erhält,
und mit der Kurbelwelle 17 durch eine Zeitschaltverbindung verbunden ist, die durch die gestrichelte Linie 34 angedeutet
ist. Zusätzlich hat die Ventileinrichtung 24 einen Eingangsteil, der zwischen dem Zylinder 13 und einem Vergaseroder
Brennstoff-Einspritzsystem 36, angeordnet ist, das eine
herkömmliche Einrichtung zum Vermischen von Brennstoff und Luft im erforderlichen Verhältnis und Volumen zur Betätigung
der Maschine, darstellt.
Auch die Ventileinrichtung 24 trägt Absaugteile, die den Zylinder 13 mit einem Absaugsystem verbinden, welches
eine Kombination 37 bestehend aus einem Absaugkanal und -auspuff besteht. Mit dieser Anordnung wird die Drehbewegung der
Kurbelwelle durch das Schwungrad 28 übertragen, um eine synchrone Gleitbewegung des Ventilkolbens 27 innerhalb der Ventilkammer 26 zu erzeugen, so daß wahlweise die Einlaß- und
Auslaßöffnungen zwischen Zylinder 13, Vergaser 36 und Absaugsystem
37 verbunden sind.
Es ist ersichtlich, daß die neue Ventileinrichtung 24 gemäß
der vorliegenden Erfindung direkt in der Nähe des ge-
schlossenen Endes 14 des Zylinders 13 montiert ist. Falls gewünscht, kann die zylindrische Ventilkammer 26 einstückig
mit dem geschlossenen Ende 14 des Körpers 12 ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Ventileinrichtung 24 so ausgebildet,
daß sie mit dem geschlossenen Ende 14 des Zylinders 13 durch
Verschrauben oder dergleichen verbunden ist. Andere Anordnungen für die Befestigung der Ventileinrichtung 24 an der Maschine
11 werden im Laufe der Beschreibung gegeben.
Die Konstruktion des Schwungrades 28. kann im Detail den
Figuren 2 und 3 entnommen werden. Die innen liegende Stirnfläche 31 ist mit Nockenflächen 42 und 43 versehen. Die Nokkenflächen
42 und 43 sind so angeordnet, daß wenn das Ende des Ventilkolbens 27 über sie läuft, das Ventil in seine
genaue Längsposition innerhalb der zylindrischen Kammer 26 bewegt wird und abwechselnd die Absaug- und Ansaugöffnungen
zum Zylinder 13 anschließt und abdichtet. Genauer gesagt ist die Nockenfläche 42 ein erhabener Vorsprung mit
einer leicht ansteigenden Bahn, die sich bis zu einer maximalen Höhe erstreckt und dann zur inneren Stirnfläche
41 leicht wieder absinkt. Auf ähnliche Art und Weise ist die Nockenfläche 43 als eine Aussparung in der Stirnfläche
41 mit einer bis zur maximalen Tiefe führenden Führungskante und einer leicht ansteigenden Bahn bis zur Stirnfläche 41,
ausgebildet. Somit betätigt das Schwungrad 28 durch die
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- Ab-
Nockenflächen 42 und 43 direkt den Ventilkolben 27. Dabei sind keine dazwischenliegenden Stößel oder ähnliche Betätigungsstifte,
wie bei den bisher bekannten Maschinen erforderlich. Zusätzliche Vorteile einer derartigen An-Ordnung
bestehen darin, daß die Nockenflächen mit jeder gewünschten Zeitdauer und Längsverschiebung des Ventilkolbens
27 ausgestattet sein können.
Das Ventil 27 kann üblicherweise innerhalb der Kammer 26 frei rotieren. Das Ventil 27 kann jedoch durch eine
Stift- und Schlitzanordnung blockiert sein, so daß eine nicht rotierende, jedoch in Längsrichtung gleitende Befestigung
in der Kammer 26, wie aus der Fig. 4 A ersichtlich, erzielt wird. Andere Blockieranordnungen, wie beispielsweise
ein nicht runder (quadratisch) Querschnitt können wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt, verwendet
werden.
Die Gleitöffnungs- oder Fensterventileinrichtung 24 hat im offenen Zustand einen größeren Saugbereich oder Venturi-Querschnitt
als ein Standard-Tellerventil. Das Gleitöffnungs- oder Fensterventil kann daher ein größeres Gasvolumen
ansaugen und absaugen. Das Gleitöffnungsventil erfordert eine geringere Federkraft als ein Tellerventil, da es für
das Aufrechterhalten der Dichtungswirksamkeit keine Feder benötigt, sondern lediglich die
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Feder als ein Spannungselement zur Aufrechterhaltung des
Kontaktes mit dem Schwungrad benützt. Bei dem Gleitöffnungsventil werden keine Mitnehmer, Stößel, Kipphebel und Rohrventile
wie bei der herkömmlichen Maschine benötigt. Das Gleitöffnungs- oder Fensterventil erfordert keine speziellen
Werkzeuge oder Mechanikerschulung und kann durch Mechaniker gewartet werden, die mit den allgemein bekannten Kraftanlagen
vertraut sind. Das Gleitöffnungs- oder Fensterventil kann sowohl für die Verwendung bei Benzin- als auch bei
Dieselmotoren leicht angepaßt werden.
Das Gleitöffnungsventil kann leicht ausgebaut oder ausgetauscht werden. Bei seiner beabsichtigten Verwendung ermöglicht
das Entfernen einer Nockenradabdeckung, gefolgt durch das Entfernen des Schwungrades einen leichten Ausbau
des Gleitöffnungsventils, wobei sowohl die Ansaug- als
auch die Absaugöffnungen überprüft werden können, und falls gewünscht, die Dichtungsringe ausgetauscht werden könnene
Diese Vorteile sind mit dem herkömmlichen Rohrventil zu vergleichen, bei dem die Köpfe, die Ansaug- und Absaugleitungen
entfernt werden müssen und die Zylinderköpfe in ein Maschinenwerk zum Einschleifen geschickt werden müssen. Falls eine
überprüfung des Nockenzustandes bei der herkömmlichen Maschine
erforderlich ist, ist eine weitere Demontage erforderlich.
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Die einfache Wartung allein sollte das vorliegende Gleitöffnungsventil sowohl für den Verbraucher als auch
den Mechaniker zu einer sehr beliebten Anordung machen. Das Gleitöffnungsventil sollte auch eine längere Lebensdauer
haben, das herkömmliche Tellerventil überdauern, ebenso wie in Standardmaschinen Ringe langer als Ventile dauern.
Daher umfassen die Vorteile des Gleitöffnungs- oder Fensterventils einen größeren Wirkungsgrad mit weniger beweglichen Teilen, eine leichtere Wartung und niedrigere Her-Stellungskosten.
Der Ventilkolben kann mit engen Toleranzen hergestellt sein, um eine Dichtung gegen das Leckwerden der Ansaug- und
Absaugöffnungen zu erzeugen. Bevorzugt sind jedoch austauschbare Dichtungselemente am Ventilkolben anzubringen.
Zu diesem Zweck sind ringförmige Nuten am Ventilkolben 27 vorgesehen und in diesen Nuten ringförmige Dichtungen 49,
51, 52 und 53 befestigt. Diese Dichtungenerzeugen eine für das jeweilige Medium dichte Gleitdichtung zwischen Kammer
26 und Ventil 27. Die Dichtungen können einen herkömmlichen Aufbau aufweisen, und beispielsweise aus Teflon, Stahl,
Metall, Kunststoff oder Kohlenstoff bestehen.
Der Aufbau der Gleitventileinrichtung 24 ist im einzelnen der Fig. 4 zu entnehmen. Die Ventileinrichtung weist eine
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zylindrische Ventilkammer 26 auf, deren Innenfläche eine
geeignete Oberflächengüte hat, um den zylindrischen Ventilkolben 27 zur leichten und relativ reibungsfreien axialen
Bewegung zwischen mehreren Längspositionen aufnehmen zu können. Zu diesem Zweck kann die Innenfläche der Ventilkammer
26 bis auf eine relative Güte gehont und dann zu einer zylindrischen Form poliert sein. Der Ventilkolben
27 kann aus zwei zylindrischen Elementen 46 und 47 aufgebaut sein, die durch einen Abstandsstift 48 miteinander
verbunden sind.
Die Elemente 46 und 47 können nur etwas kleiner als der Innendurchmesser der Ventilkammer 26 sein. Der Stift
48 kann mit den Elementen 46 und 47 verschraubt oder mechanisch oder auf andere Weise an diesen befestigt sein.
Hieraus resultiert, daß der Abstandsstift 48 einen offenen Bereich innerhalb der Mitte des Ventilkolbens 27 erzeugtβ
Am Ventilkolben 27 sind bevorzugt Dichtungen so angeordnet, daß sie zwischen dem Ventilkolben 27 und der
zylindrischen Innenfläche der Ventilkammer 26 eine Gasdichtung erzeugen. Beispielsweise können am Element
mnd 51j
46 zwei Dichtungen 49ȟndam Element 47 zwei Dichtungen
52 und 53 vorgesehen sein. Diese Dichtungen können irgend» eine gewünschte Form und Aufbau aufweisen, sind jedoch bevor-
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-20- JV-J;;;:
zugt so ausgebildet, daß sie den Umgebungsbedingungen
während dem Betrieb der Maschine 11 widerstehen. Beispielsweise können diese Dichtungen typische Metallringe,
wie sie beispielsweise zur Dichtung von Kolben 19 zu Zylinder 13 verwendet werden, jedoch mit einem kleineren Durchmesser
sein. Falls gewünscht, können Dichtungen aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Teflon, verwendet werden,
um den Ventilkolben 27 gegen die Ventilkammer 26 abzudichten.
Mit dieser Anordnung erzeugt der Ventilkolben 27 in der
mittleren Längsposition eine Druckdichtung zwischen der Ansaug- und der Absaugöffnung. Innerhalb der Ventilkammer 26
kann wegen der verschiedenen Dichtungen, die auf dem Ventilkolben 27 getragen sind, kein Leckwerden der Flüssigkeit auftreten.
Der Ventilkolben 27 trägt auf einem Ende einen gehärteten Nockenfolger 54, der während der Drehung des Schwungrades
28 über die Nockenflächen 42 und 43 gleiten kann. Das andere Ende des Ventilkolbens 27 befindet sich in der Nähe
eines Abschlußendes 56 der Ventilkammer 26. Eine Düse 55 erzeugt einen Druckausgleich für das Ende 56. Eine Feder 57
erzeugt eine Vorspannkraft des Ventilkolbens 27 nach rechts, um den Nockenfolger 54 mit der Stirnfläche 41 und den Nockenflächen
42 und 43 im Eingriff zu halten. Hieraus resultiert,
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daß während der Umdrehung des Schwungrades 28 die Stirnfläche
41 den Ventilkolben 27 in seiner mittleren Längsposition hält, in der sowohl die Ansaug- als auch Absaugöffnung
zum Zylinder 13 hin abgedichtet sind. Wenn die Nockenfläche 42 von dem Nockenfolger 54 abgetastet wird,
wird der Ventilkolben 27 nach links in seine zweite Längsposition innerhalb der Ventilkammer 26 bewegt. Diese Position
ist aus den Figuren 1 und 5 ersichtlich.
In dieser Position des Ventilkolbens 27 ist der offene Bereich mit dem Abstandsstift 48 zu den Absaugöffnungen
der Ventilkammer 26 fluchtend angeordnet. Hieraus resultiert, daß die Absaugöffnung 23 des Zylinders 13 über diesen
offenen Bereich mit dem Absaugsystem 37 verbunden ist. Somit können Hochdruckgase leicht vom Zylinder 13 durch einen, nach
oben bewegenden Kolben 19 abgegeben werden. Es ist klar, daß wenn die Nockenf lache 42 vom Nockenf olger 54 weggedreht wird,,
daß der Ventilkolben 27 in seine mittlere Längspositions wie
aus der Fig. 4 ersichtlich, zurückkehrt. Bei fortlaufender Umdrehung des Schwungrades 28 wird der Ventilkolben 27 durch
die Feder 57 nach rechts in die Nockenfläche 43 in die dritte Längsposition gedrückt, in der der offene Bereich um den Abstandsstift 48 mit den Ansaugöffnungen fluchtet. Hieraus resultiert, daß in dieser Position die Ansaugöffnung 22 mit der
Vergasereinrichtung 36 verbunden ist, und eine nach unten Be-
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O I
wegung des Kolbens 19 ein Verbrennungsgemisch in das obere Ende des Zylinders 13 anzieht.
Es ist ebenfalls klar, daß die Positionierung und Länge der Nockenflächen 42 und 43 gemäß der genauen Ventildauer
angeordnet sein können,um das gewünschte Vier-Zyklen-System,
bestehend aus den Ansaug-, Kompressions-, Leistungs- und Absaugzyklen,
zu erzeugen. Es ist ebenfalls klar ersichtlich, daß die durch die Maschine 11 erzeugte Brennkraftmaschine,
falls gewünscht, mit geeigneten Veränderungen der Einrichtung in eine Dieselmaschine umgewandelt werden kann, in der
nur die Bedingungen hoher Kompression im Zylinder 13, bewirkt durch einen nach oben ragenden Kolben 19 benötigt
werden, um das Brenngemisch zu zünden. Ansonsten würde dieses System auf seine beschriebene Art und Weise funktionieren.
Es ist ebenfalls klar ersichtlich, daß die Maschine 11 ebenfalls als eine Gasmaschine verwendet werden kann, in
dem lediglich die Vergasereinrichtung 36 durch ein Hochdruckgas
ersetzt wird, und leicht in eine Dampfmaschine oder Gasmaschine umgewandelt werden kann. Falls gewünscht, kann
die Maschine 11 als ein Luftkompressor betätigt werden, in dem die Vergasereinrichtung 36 und die Absaugleitung und
Auspuffkombination 37 weggelassen werden, und die Absaug-
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Öffnungen mit einem Prüfventil und einem Vorratstank verbunden werden. Dann wird die Kurbelwelle 17 von einer äußeren
Kraftquelle angetrieben und das System arbeitet auf eine konventionelle Art und Weise wie ein Luftkompressor, bei dem
die Hin- und Herbewegung des Kolbens 19 innerhalb der Kammer 13 ein Abgeben von Hochdruckgas in ein Vorratsgefäß bewirkt.
In den Figuren 6 und 7 ist ein verbesserter Ventilkolben zur Verwendung in der Ventilkammer 26 dargestellt. Bei dieser Konstruktion weist der Ventilkolben 61 aus Metall einen
mittleren zylindrischen Abstandsteil 62 auf, der längliche Aussparungen 63 und 64 aufweist, die einen mittleren flachen
Steg 66 stehen lassen. Der Steg 66 ist mit einem relativ großen Fenster oder Öffnung 67 in der Mitte des Steges 66
versehen. Mit den Enden 68 und 69 des Abstandsteiles 62 sind zylindrische Endteile 71 und 72 einstückig verbundene
Beispielsweise können die zylindrischen Endteile mit dem Abstandsteil 62 durch Schweißen verbunden sein. Der Teil
71 kann mit einer Endfläche, bestehend aus einem gehärteten Nockenfolger 73, versehen sein. Das Ende des Teiles 72 kann
2ö mit einem ausgesparten, kappenähnlichen Element 74 versehen
sein, um eine Feder 76 aufzunehmen, die für das Rückführen des Ventilkolbens nach rechts, wie aus den Figuren ersichtlich, verwendet wird.
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Ein besonderer Vorteil der Konstruktion des Ventilkolbens 61 wird durch die Verwendung von sich in Längsrichtung
erstreckenden Dichtungen erzielt. Diese Dichtungen werden auf jeder Seite des Ventils 61 und diametral einander gegenüberliegend
an beiden Endteilen 71 und 72 befestigt. Die Dichtungen 77, 78 und 81 fluchten mit dem Steg 66 und können
in ihrer Positionierung an den Seitenflächen der Teile 71 und 72 gesehen werden. In den Figuren ist die Längsdichtung
gegenüber der Dichtung 78 im Teil 72 nicht dargestellt.
In der Figur 9 ist ein Teil des zylindrischen Teils 71 dargestellt, der auf einer Seite die Dichtung 77 und diametral
gegenüberliegend die zweite Dichtung 81 trägt. Diese Dichtungen können aus rechteckigen Segmenten aus einem Dichtmaterial,
wie beispielsweise Teflon, bestehen, welche auf Blattfedern 82 und 83 innerhalb rechteckiger Öffnungen 84
und 86 in den Seitenflächen des Elementes 71, befestigt
sind.
Diese Längsdichtungen sollten eine Längsabmessung aufweisen,
die sich zwischen den Umfangsdichtungen 87 und 88 am Teil 71 und den Umfangsdichtungen 89 und 91 am Teil 72
erstreckt. Diese Umfangsdichtungen können den gleichen Aufbau wie die beim Ventilkolben 27 verwendeten Dichtungen 49,
51, 52 und 53 aufweisen. Hieraus resultiert, daß die Umfangs-
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dichtungen eine unerwünschte Fließbewegung axial entlang dem Ventilkolben 61 verhindern, während die Längsdichtungen
eine Querdichtung gegen einen Verlust von Strömungsmedium direkt zwischen den Ansaug- und Absaugöffnungen an
der Ventilkammer 26 bilden. Wenn somit der Ventilkolben 61 sich in seiner mittleren Position befindet, erzeugen
die Dichtungen 88 und 89 eine Gasdichtung, so daß ein Nebenschluß zwischen der Ansaug- und Absaugöffnung in der
Ventilkammer 26 nicht auftreten kann. Wenn sich der Ventilkolben 61 in seiner linken oder rechten Längsposition
befindet, verhindern die Längsdichtungen ein Fließen von Gas zwischen den geschlossenen Ansaug- oder Absaugöffnungen
der Ventilkammer 26.
Falls gewünscht, kann der Ventilkolben 61 aus mehreren rohrförmigen Elementen 92 und 93 für die Teile 71 und 72
ausgebildet sein. Zu diesem Zweck ist jedes rohrförmige Element 92 und 93 an der Stirnfläche des zylindrischen
Abstandsteiles 62 um einen entsprechenden Vorsprung 94 und 96 herum befestigt. Diese rohrförmigen Elemente 92 und
können durch Schweißen oder andere einstückig verbindende EIe= mente befestigt werden. Der Nockenfolger 73 kann auf ähnliche
Art und Weise ausgebildet und am Ende des rohrförmigen Elementes 92 befestigt sein. Das kappenförmige Ende 74 kann am
- 20 -
.- 26- ■',: ι.; -'::■
Ende des rohrförmigen Elementes 93 durch ein inneres Abstandsstück
97 ausgebildet sein. Falls gewünscht, können andere Glieder zum Aufbau des Ventilkolbens 61 verwendet
werden.
Die gehärteten Nockenfolger 54 und 73, wie sie bei den
Ventilkolben 27 und 61 verwendet werden, können durch eine reibungsvermindernde Rolleneinrichtung, gemäß der Fig. 8,
ersetzt werden. Beispielsweise ist der Kolbenstift 27 an seinem Ende in der Nähe des Schwungrades 28 mit einem
Schlitz 98 versehen, in dem eine Rolle 99 gelagert ist. Die Rolle 99 kann auf der Stirnfläche 41 des Stirnrades
laufen. Mit dieser Anordnung wird eine Verbindung mit relativ geringer Reibung zwischen dem Ventilkolben und der
Stirnfläche 41 des Schwungrades 28 erzielt.
Es ist klar ersichtlich, daß die Ventilkolben und zylindrischen Ventilkammern so angeordnet sein können, daß
sie mehrere Öffnungen, die durch mehrere offene Bereiche innerhalb des Ventilkolbens verbunden sind, erzeugen. Beispielsweise
können zwei Ventilkolben in der gleichen Ventilkammer betätigt werden, so daß mehrere Absaug- und Ansaugöffnungen
durch Längsverschiebung des Ventilkolbens oder der Ventilkolben gesteuert werden können. Es können
auch andere Anordnungen vorgesehen sein, bei denen mehrere
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Ventilkolben mehrere Ansaugöffnungen steuern und ein anderer Satz Ventilkolben mehrere Absaugöffnungen steuert,
und alle Ventilkolben vom Schwungrad betätigt werden. Hieraus folgt, daß die vorliegenden Ventileinrichtung bei Maschinen
mit mehreren Zylindern verwendet werden kann und so angeordnet werden kann, daß bei einer gewünschten Ventilkolbenanordnung
jede gewünschte Absperrfolge bezüglich Zeitdauer, Ansaugen und dergleichen, erzeugt werden kann»
In der Fig. 10 ist ein umgekehrter V-Brennkraftmotor 100 als ein Beispiel für eine derartige Anordnung dargestellt.
Bei diesem Motor ist ein Körper mit einander gegenüberliegenden Zylindern 101 und 105 gezeigt, in denen
ein Kolbenpaar 102 und 103 hin und her bewegbar ist. Der Winkel zwischen diesen Zylindern beträgt zwischen 80 und
179°, bevorzugt ungefähr 120°. Die Kolben haben eine gemeinsame Kompressionszone 104 zwischen ihren geneigten
oberen Flächen. Die Kompressionszone 104 ist durch einen Ansaugteil 106 und einen Absaugteil 107 mit einer Gleitventileinrichtung 108 und einer Gleitventileinrichtung
entsprechend verbunden. Die Ventileinrichtungen 108 und 109 können die Form eines Ventilkolbens 27 und einer zylindrischen
Ventilkammer 26 aufweisen s um entsprechend
die Verbindung zu einem Ansaugsystem 111 und einem Absaugsystem 112 herzustellen. Zusätzliche Zylinderpaare können
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O I έ_ U
am Motor 100 vorgesehen sein, und die Ventileinrichtungen 108 und 109 können sich wiederholen oder mit Mehrfachventilkolben
in dieser Anordnung versehen sein.
Beispielsweise kann der Motor 100 eine Dieselmaschine sein, die zum Zünden einer Brennstoffmischung, die durch
das Ansaugsystem 111 eingespritzt ist, eine hohe Kompression
benötigt. Zu diesem Zweck werden die Kolben 102 und 103
mittels Kurbelelementen 113 und 114, die Kurbelstifte 116
und 117 tragen, hin und her bewegt. Die Kurbelstifte 116 und 117 sind antriebsmäßig mit den Kolben über. Kurbelstangen 118 und 119 verbunden. Jedes der Kurbelelemente 113
und 114 ist mit einer Umfangsnockenflache 121 und 122 entsprechend
versehen, die mit einem mittleren Schwungrad 123 in Eingriff stehen, welches in dem Körper gelagert ist, in
dem die Zylinder 101 und 105 angeordnet sind. Das Schwungrad 123 wird in genauer Zeitabfolge zur Umdrehung der Kurbelelemente
113 und 114 gedreht. Hieraus resultiert, daß die Bewegungen der Kolben genau synchronisiert sind, wenn
sie innerhalb der Zylinder 101 und 105 relativ zu den Ventileinrichtungen hin und her bewegt werden. Das Schwungrad
123 ist mit Nockenflächen der gleichen Art und Weise wie das Schwungrad 28 versehen, welches in der Maschine 12 gemäß
der Figuren 1, 2 und 3 verwendet worden ist.
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Die Nockenflächen bewegen die Ventilkolben innerhalb der Ventileinrichtungen 108 und 109, die den Ansaug- und
Absaugsystemen des Motors 100 zugeordnet sind, hin und her. In der Fig. 11 ist ein Schwungrad 123 dargestellt,
welches auf einer mittleren Welle 124 getragen ist und die Welle ist in der Nähe der Verbrennungszone 104 im
Körper des Motors 100 gelagert. Die Welle 124 erstreckt sich in Längsrichtung des Motors 100 und erzeugt einen
Leistungsausgang mittels einer Kupplung 126, die an
ihrem Ende aufgenommen ist. Die Umfangsflache des Schwungrades
123 trägt geeignete Zahnelemente und weist eine Innenfläche 127 auf, an der die notwendigen Flächen vorgesehen
sind. Beispielsweise sind eine vorstehende Nockenfläche 130 und eine ausgesparte Nockenfläche 127 vorgesehen,
die mit dem Ende 128 des Ventilkolbens, der der Ventileinrichtung 108 zugeordnet ist, im Eingriff stehen.
Eine ausgesparte Nockenfläche 131 und die Nockenfläche stehen mit dem Ende 125 des Kolbens, der der Ventileinrichtung
109 zugeordnet ist, im Eingriff. Die Nockenflächen 127, 130 und 131 liegen in der Nähe des Umfangs des
Schwungrades 123 und arbeiten auf die gleiche Art und Weise
wie für die Nockenflächen 42 und 4 J bei der Maschine beschrieben. Aus den Figuren 10 und 11 ist ersichtlich, daß
die Anordnung eines V-Dieselmotors mit einander gegenüberliegenden
Kolben unter Verwendung der vorliegenden Erfin-
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dung weitgehend kompakt ausgebildet werden kann und mit einem Minimum an operativen Elementen auskommt. Dies ist
durch den Vergleich mit den komplizierten Strukturen, die bei Maschinen gemäß dem Stand der Technik verwendet werden,
zu ersehen.
Die Vorteile des einander gegenüberliegenden, umgekehrten V-Motors umfassen:
a) einen größeren volumetrisehen Wirkungsgrad infolge
von zwei Kolben, die sich in einem gemeinsamen Zylin-
der treffen; .
b) der Möglichkeit, mit Brennstoffen mit niedrigeren Oktanzahlen zu fahren, da durch die beiden Kolben in
einer gemeinsamen Kompressionskammer eine erhöhte Kompression erzielt wird;
c) erhöhte Ausnutzung verbrannter Gase, was daher herrührt, daß zwei Kolben zwei Kurbelwellen von einem
einzigen Kraftimpuls aus drehen;
d) einfache Anpassungsfähigkeit dieser Maschine als Dampf-, Diesel-, Gasmotor oder an eine Luft- oder andere Kompressionsfunktion;
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e) Es existiert kein Zylinderkopf oder Zylinderkopfkorb,
und daher kann ein Ausfall des Zylinderkopfkorbes verhindert werden;
f) Die Maschine kann durch allgemeine Kraftmaschinenmechaniker
repariert werden, ohne daß Spezialwerkzeuge für die Reparatur benötigt werden;
g) Für die Herstellung dieser Maschine wird ein begrenztes Umrüsten der Werkzeuge benötigt;
h) wenige bewegliche Teile in der Ventilkette und ein leichtes Auswechseln der Ventile;
i) Kompakte Bauweise und ein niedriges Profil mit zwei
Zylindern erzeugen im wesentlichen Leistung.
Die Doppelkolbenmaschine verspricht bei stationärer Verwendung, insbesondere als eine Verbundsystemmaschine,, großen
Erfolg. Sie kann beispielsweise in Autos mit Vorderradantrieb quer montiert werden. Zusammenfassend schafft diese hervorragende
Maschine durch Verwendung grundsätzlicher Prinzipien eine einfache Operation und sollte vom Verbraucher und Mechaniker
leicht zu verstehen sein.
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3 λ.
Die vorliegende Erfindung kann "bei Verbundmaschinen,
wie beispielsweise einer Zweistufen-Gemischdampfmaschine,
verwendet werden. Ein derartiges Beispiel ist in der Fig. dargestellt. Es ist eine Zweizylinder-Dampfmaschine 132
dargestellt, in der das Abgas des einen Zylinders an den Eingang eines zweiten Zylinders zugeführt wird, wobei die
Wirkungen der Zylinder durch ein Paar Ventileinrichtungen gesteuert werden, die gemäß der vorliegenden Erfindung, wie
anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben, angeordnet sind.
Im einzelnen weist die Dampfmaschine 132 einen Körper 133
mit zwei parallel ausgerichteten Zylindern 134 und 136 auf. Die Zylinder sind durch Zylinderköpfe 137 und 138 verschlossen.
Zwei Kolben 139 und 141 sind in den entsprechenden Zylindern 134 und 136 hin und her bewegbar. Diese Kolben
werden durch eine gemeinsame Kurbelwelle 142 mit zwei Kurbelelementen 143 und 144 getragen. Die Kurbelelemente können
die üblichen Gegengewichtteile aufweisen, die die Befestigung der Kolben über Befestigungsstifte 146 und 147 an den
Kurbelstiften 148 und 149, ausgleichen.
Der Zylinder 134 hat Eingangs- und AusgangsÖffnungen
151 und 152 im Zylinderkopf 137. Auf ähnliche Art und Weise weist der Zylinder I36 Eingangs- und Ausgangsöffnungen 153
und 154 entsprechend auf, die im Zylinderkopf -138 ausgebildet
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sind. Zusätzlich ist eine Ventileinrichtung 156 für den
Zylinder 134 vorgesehen und gemäß der vorliegenden Erfindung
angeordnet und kann die Form, wie bei der Maschine 11
beschrieben, aufweisen, und eine andere Ventileinrichtung 157 gleicher Konstruktion ist für den Zylinder 136 vorgesehen.
Wie bei den vorstehend beschriebenen Maschinen bereits beschrieben, treibt das Kurbelwellenzahnrad 158
das Schwungrad-Zahnrad 162 synchron an.
Das Schwungrad-Zahnrad 162 trägt die Nockenflächen, die zur Erzeugung einer genauen Ventilbetätigung der Ventileinrichtungen
156 und 157 erforderlich sind, wie bereits
für das Schwungrad-Zahnrad 28 und die zugehörige Maschine 11 beschrieben. Die Ventilanordnung 157 erstreckt sich,
wie durch die gestrichelte Linie 161 angegeben, durch den Zylinderkopf 137 und berührt diese Nockenflächen. Genauer
gesagt ist diese Ventileinrichtung so angeordnet, daß das
Abgas aus dem Zylinder 134 über die Leitung 167 während dem
Ansaugzyklus der Ansaugöffnung 153 des Zylinders 136 zugeführt wird. Zu diesem Zweck wird durch die Ansaugöffnung
Dampf zugeführt, um den Kolben 139 im Zylinder 134 hin und
her zu bewegen. Dann wird der Kolben 130 in seinem oberen Abgashub zwangsweise den Dampf durch die Abgasöffnung 152,
Ventileinrichtung 156, Verbindungsleitung 167, die Ansaugöffnung der Ventileinrichtung 157 und dann in die Ansaug=
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öffnung 153 des Zylinders I36 führen. Der ansteigende
Kolben 141 im Zylinder I36 wird während dem Abgaszyklus
den Dampf einem Abgassystem 168 entweder zur Wiederverwertung oder Wärmespeicherung abgeben. Die Nockenflächen
163 und 174 am Zahnrad 162 sind so angeordnet, daß die
Zeitdauer, die die Ventileinrichtungen 156 und 157 zur
Erzeugung dieses Zweistufen-Verbundvorganges benötigen, gesteuert ist. Insbesondere verwendet die Kurbelwelle
eine gestaffelte Kurbelstiftanordnung gemäß der Fig. 13.
Die Kurbelwelle 142 kann die üblichen Gegengewichtelemente 142 und 144 tragen und weist einen Kurbelstift 148
auf, der ungefähr um 15° zum Kurbelstift 149 versetzt ist. Somit ist der Leistungshub im Zylinder I36 um ungefähr
vor dem Ansaughub am Zylinder I36 zeitgeschaltet. Somit
sind die Nockenflächen am Schwungrad-Zahnrad 162 so zeitgeschaltet,
daß sie die optimale Wirkung der Ventileinrichtungen 156 und 157 für dieses besondere Ergebnis erzeugen.
Anders ausgedrückt wird die Ventileinrichtung 156 einen
Absaugdampf vom Zylinder 134 um ungefähr 15° später als die
Eingangsbewegung des Kolbens im Zylinder I36 erzeugen. Diese
genaue Ventilzeitschaltung erlaubt eine vollständigere und wirksamere Verwendung der zweistufigen Dampfmaschinenoperation.
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Die Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine besondere Art einer einzigartigen Gleitkolbenventilanordnung,
die mit zahlreichen Ansaug- und Absaugöffnungsanordnungen verwendet werden kann. Insbesondere kann der
Fluß durch die Ventileinrichtung sehr große Bereiche und relativ kleine Druckabfälle erzeugen, und kann dauerhafte
Dichtungen verwenden, da sie nur axial bewegt und leicht verschoben werden. Insbesondere die Verwendung von
in Längsrichtung ausgerichteten Dichtungen in den Seitenflächen der Ventilkolben erzeugt eine bessere Abdichtung zwischen
den Ansaug- und Absaugöffnungen und erfordert keine komplizierten Dichtungseinrichtungen. Zusätzlich ist es
relativ einfach, die Ventilzeitschaltdauer für eine vorhandene Maschine durch leichtes Auswechseln des Schwungrad-Zahnrades
mit den zugehörigen Nockenflächen, zu verändern.
Beispielsweise kann eine Dampfmaschine leicht in einen Luftkompressor umgewandelt werden. Zusätzlich kann die
einfache Veränderung der Ventilzeitschaltdauer eine optimal funktionierende Verbundmaschine erzeugen. Besonders
bedeutend ist es, daß die Verwendung der direkten Betätigung der Ventilkolben von den Seitennockenflächen am Schwungrad-Zahnrad
es dem Konstrukteur ermöglicht, eine sehr kompakte und einfache Maschine für eine gewünschte Verwendungs=
art mit Brennstoffverbrennung, Dampf-, Gas- oder Luftkompressions-Verwendung,
zu erzeugen.
-■30 -
I Z-U H U H
Insbesondere ist das Schwungrad-Zahnrad eine relativ große Fläche, auf der die Nocken vorgesehen werden können.
Mit einer derartig großen Seitenfläche können die Anlauf- und Ablaufflächen und die bestimmten Verstellbreiten der
Nocken leicht erzielt werden. Zusätzlich kann eine einfache Veränderung dieser Flächen zur Veränderung der Ventilzeitschaltdauern
für jede Operationsart erzielt werden. Andere Modifikationen dieser Nockenflächen sind für den Fachmann
leicht zu ersehen.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß eine Maschine mit einer einzigartigen Ventilanordnung unter Verwendung
eines Zylinder- oder Kolbenventils geschaffen worden ist. Diese Ventileinrichtung ist leicht ohne die Verwendung
von mehreren Elementen, wie sie normalerweise bei herkömralichen Ventilsystemen angewendet werden müssen, wie beispielsweise
Stößel, hydraulische Hebel, Kipphebel oder dergleichen, betätigbar. Selbstverständlich können gewisse Veränderungen
oder Abwandlungen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung bei der vorliegenden Verbesserung an Maschinen
vorgenommen werden.
- 31 -
.-37-.
Leerseite
Claims (10)
- GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNERClark Newell Fishel 6704 Shady Cedar Circle Austin, Texas 78734 V.St.A."Ventilanordnung für Maschinen"
3120494 KLAUS DELFS
DIPL INGPATENTANWÄLTE ULRICH MENGDEHL
DIPL-CHEM. DR RER. NAT.
HEINRICH NIEBÜHR
DIPL-PHYS DR PHIL HABILEUROPEAN PATENT"ATTORNEYS :" . ' 2000 HAMBURG 13
POSTFACH 25 70
ROTH ENBAUM-
CHAUSSEE 58
TEL (040)4102008
TELEX 212 921 SPEZRICHARD GLAWt
DR INGWALTER MOLL
DlPL-PHYS. DR HER. NAT.
ÖFF. BEST DOLMETSCHER8000 MÜNCHEN 26
POSTFACH 162
LIEBHERRSTR. 20
TEL. (089)226548
TELEX 5 22 505 SPEZ
TELECdPIER (089) 223938MÜNCHEN A 78 P at entansprücheι 1y Kolben- und Zylinder-Maschine mit einer Ventilanordnung zum Steuern der Ein- und Auslaßkanäle gekennzeichnet durcha) eine zylindrische Ventilkammer (26) angrenzend an den Maschinenzylinder (13), mit im Abstand zueinander mündenden Einlaß- und Auslaßkanälen (22 und 23) zum Verbinden der Ansaug- und Absaugeinrichtungen (36 und 37) mit dem Zylinder?b) einen Ventilkolben (27), der innerhalb der Ventilkammer (26) axial verschiebbar ist, mit einer Öffnung zum wahlweisenI ί— Ν-» ~Γ ^Verbinden der Kanäle (22 und 23) mit den Ansaug- und Absaugeinrichtungen (36 und 37);c) ein am Maschinenkörper (12) gelagertes Schwungrad (28), das durch mit dem Kolben (19) verbundene Drehantriebsmittel (17, 31) angetrieben wird;d) Nockenflächen (42 und 43), die an einer Seite des Schwung rades (28) vorgesehen sind und direkt mit einem Nockenfolgerteil (54) des Ventilkolbens (27) zusammenwirken, um den Ventilkolben (27) während der Umdrehung des Schwungrades (28) zur wahlweisen Durchflußsteuerung der Kanäle in zeitlicher Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Kolbens (19) im Maschinen-Zylinder (13) axial zu verschieben; unde) eine Einrichtung (57), die den Ventilkolben (27) axial gegen das Schwungrad (28) drückt, um den Nockenfolger (54) während dem Betrieb mit den Nockenflächen (42 und 43) in Eingriff zu halten. - 2. Maschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnung des Ventilkolbens (27) durch einen mittleren Teil (48) mit einem reduzierten Durchmesser gebildet ist,der zwei axial im Abstand zueinander befindliche zylindrische Teile (46 und 47) des Ventilkolbens (27) miteinander verbindeto
- 3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich = net, daß die Öffnung im Ventilkolben (61) durch eine Öffnung(67) in einem Steg (66) gebildet ist, der zwei axial im Abstand zueinander befindliche zylindrische Endteile (71 und 72) des Ventilkolbens (61) miteinander verbindet.
- 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich= η e t , daß jeder zylindrische Endteil (71,72) umlaufende Dichtungen (87, 88, 89, 91) in der Nähe seiner Enden trägt und axial sich erstreckende, diametral einander gegenüberliegen= de Aussparungen (84 und 86) aufweist, in denen Längsdichtungen , (77,78 und8i) angeordnet sind.
- 5. Maschine nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e kennzeichnet, daß der Nockenfolger (54) eine drehbar montierte Rolle (99) aufweist.
- 6. Maschine nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e kennzeichnet , daß die Nockenflächen (42 und 43) wenigstens einen Vorsprung (42) und wenigstens eine Aussparung (43) relativ zur. Seitenfläche des Schwungrades (28) aufweisen.
- 7. Maschine nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Maschine die Form einer Pumpe, eines Kompressors oder eines Motors aufweist.
- 8. Maschine nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurchgekennzeichnet, daß die Maschine (100) ein Zylinderpaar (101 und 105) aufweist, die miteinander in Verbindung stehen, um eine gemeinsame Kompressionszone (104) für die Kolben (102 und 103) zu bilden, in der eine einzige Ansaug- und Absaugeinrichtung (111 und 112) zur Kompressionszone (104) führt, und jeder Kolben (101 und 105) rotierende Antriebselemente (121 oder 122) aufweist, die antriebsmäßig mit dem Schwunj rad (123) verbunden sind.
- 9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich· net, daß die Zylinder (101 und 105) in Form eines umgekehrten V fluchtend angeordnet sind.
- 10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinder (101 und 105) zueinander einen Winkel zwischen 80 und 179 ° einnehmen.
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