DE3247442A1

DE3247442A1 - Annular piston machine, especially internal combustion engine

Info

Publication number: DE3247442A1
Application number: DE19823247442
Authority: DE
Inventors: Hermann 6050 Offenbach Fritz; Herbert 6057 Dietzenbach Pracht; Karl Pracht; Peter 6056 Heusenstamm Schunk
Original assignee: Individual
Current assignee: Pracht Karl 6057 Dietzenbach De Fritz Hermann
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1984-09-27

Abstract

As can be seen from drawing Fig. 1, the machine, instead of a crankshaft, has a curved drum (2). For one revolution, this curved drum forces two annular pistons (5) to perform two strokes each. The power is transmitted by way of rollers (4), which are fixed on the annular piston holder (5) by means of pins (16). An opposing action of the two annular pistons is achieved by a 90 DEG offset of the annular piston holders (5). The machine can thereby function as an internal combustion engine on the two-stroke principle (18). The machine with valves functions as a pump or compressor, right hand side, Fig. 1. The machine can also be operated as a steam engine. The advantages are, compact construction and only three moving parts, two annular pistons and one shaft with curved drum fixed thereon. In addition it is cheap to manufacture. And many different applications of individual embodiments. <IMAGE>

Description

Ringkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungsmotor Die Erfindung betrifft eine Ringkolbenmaschine insbesondere Verbrennungsmotor, mit einer zentralen Antriebswelle die drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Auf der Antriebswelle ist koaxial eine Trommel befestigt, welche auf ihrem außen -durchmesser eine Kurvenbahn besitzt, die Nutförmig ausgebildet ist. In diese Kurvenbahn greifen auf Achsen befestigte Rollen ein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kurvenbahn und die Anordnung der damit zusammenwirkenden Rollenpaare so auszubilden, das die Kolbenanordnung je Antriebs wellenumdrehung mehrere volle Hubspiele ausführen können, das die Nute durchgehend eine gleichbleibende Breite erhalten kann und das die Kolbengeschwindigkeiten über erhebliche Hubwegstrecken gleichbleibend sind. Und das die Antriebswelle durch die Ringkolben geführt werden kann.Rotary piston machine, in particular internal combustion engine The invention relates an annular piston machine, in particular an internal combustion engine, with a central drive shaft which is rotatably mounted in a housing. On the drive shaft is one coaxial Drum attached, which has a curved track on its outer diameter, which is groove-shaped. Fixed axles reach into this cam track Roll a. The invention is based on the object of the curved path and the arrangement to form the cooperating pairs of rollers so that the piston assembly can perform several full stroke cycles per drive shaft revolution that the groove can maintain a constant width throughout and that the piston speeds are constant over considerable travel distances. And that through the drive shaft the annular piston can be guided.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Kurvenbahnabschnitten können bei einer Antriebswellenumdrehung die Kolbenanordnungen jeweils eine der hauben Kurvenbahnabschnittsanzahl entsprechend Anzahl von Ringkolbenanordnungen synchron bewegen, d. ho gleichzeitig ihre Totpunktlagen erreichen.The inventive arrangement of curved track sections can with one drive shaft revolution, the piston assemblies each turn to one of the hoods The number of cam track sections corresponds to the number of annular piston assemblies synchronously move, d. ho reach their dead center positions at the same time.

Durch die erfindungsgemäße aus Abschnitten einer Schrauben -wendeifläche gleicher Steigung gebildete Kurvenbahn bleibt die Kolbengeschwindigkeit über alle Hubwegstrecken gleich und verringert sich lediglich wenn sich die Rollen im bereich der Ubergangsradien abwälzen. Durch die, auf dem gesammten Umfang gleichbleibende Nutbreite, die sich leicht und präziese herstellen läßt, können die Rollen spielarm auf den Kurvenflächen abwälzen.By the invention from sections of a screw -wendeifläche The piston speed remains over all of the curve path formed with the same gradient Stroke path is the same and only decreases when the roles are in the area of the transition radii. Due to the constant over the entire scope Groove width, which can be produced easily and precisely, the roles can play with little roll on the curved surfaces.

Die erfindungagemäße Ringkolbenmacshine eignet sich gleichermaßen für den Betrieb als Verbrennungsmotor, als Dampf -motor, als Druckmittelmotor, als Kompressor und als Pumpe für flüssige Medien. Pur die Anwendung als Verbrennungs -motor läßt sich der Gaseinlaß und Auslaß im Verfolg des Erfindungsgedankens auf besonders einfache Weise verwirklichen, wenn auf der Motoraußenseite ein Einlaß -ventil angebracht wird. Das Auspuffen erfolgt über Auslaß -schlitze.The ring piston macshine according to the invention is equally suitable for operation as a combustion engine, as a steam engine, as a pressure medium engine, as Compressor and as a pump for liquid media. Purely for use as a combustion -engine can keep the gas inlet and outlet in pursuit of the inventive idea realize in a particularly simple way if there is an inlet on the outside of the engine valve is attached. Exhaust is made through outlet slots.

weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an -hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erleutert. Darin zeigt in teilweise schematisierter Dars tellung Fig. 1 die teilweise aufgebrochene Hauptansicht der Ringkolbenmaschine mit einer Zwei taktversion auf der linken und einer Pumpen oder Kompressor -version auf der rechten Seite, Fig. 2 eine Seitenansicht der Ringkolben, Fig. 3 eine Darstellung der Antriebskurve, Fig. 4 eine in einem größeren Maßstab dargestellte Einzelheit der Eingrifsituation der Rollen in die Kurve, Fig. 5 einen Schnitt durch einen für das Zweitaktverfahren ausgelegten Zylinderdeckel, Fig. 6 einen Zylinderdeckel für Kompressor oder Pumpen -betrieb, Fig0 7 eine Darstellung des Gehäuses.Further details of the invention are given below with reference to the Embodiments illustrating drawings explained in more detail. It shows in part schematized Dars position Fig. 1 is the partially broken away main view of the Rotary piston machine with a two-stroke version on the left and a pump or Compressor version on the right side, Fig. 2 is a side view of the annular piston, FIG. 3 shows a representation of the drive curve, FIG. 4 shows a representation on a larger scale illustrated detail of the engagement situation of the roles in the curve, Fig. 5 a Section through a cylinder cover designed for the two-stroke process, FIG. 6 a cylinder cover for compressor or pump operation, Fig0 7 is an illustration of the housing.

Zur Erleuterung des allgemeinen Aufbaues der Ringkolben -maschine wird zunächst auf die Fig.1 Bezug genommene Wie daraus hervorgeht besitzt die Ringkolbenmaschine eine zentrale Antriebswelle (1>, die mittels Radialwälzlager47 drehbar und mittels Axialwälzlager (12) unverschiebbar in einem aus zwei Hälften bestehenden Gehäuse (13 u.14) gelagert ist. An den Gehäusehälften sind jeweils ein Zylinderdeckel (15) achsparallel zur Antriebswelle (1) befestigt. Im Interesse einer geringeren Zeichnungsanzahl wurden in Fig.1 auf der linken Seite für das Zweitakt -verfahren ausgelegte Zylinderdeckel eingezeichnet, während der auf der rechten Seite befindliche Zylinder -deckel für die Ausführung als Kompressor oder Pumpen -verfahrens vorgesehen ist. In Wirklichkeit besitzt die Ringkolbenmas chine selbstverständlich entweder Motor oder Pumpendeckel.To explain the general structure of the rotary piston machine reference is first made to FIG. 1. As can be seen therefrom, the rotary piston machine has a central drive shaft (1>, which can be rotated by means of radial roller bearings47 and by means of Axial roller bearing (12) immovable in a housing consisting of two halves (13 and 14) is stored. A cylinder cover (15) is attached to each half of the housing. attached axially parallel to the drive shaft (1). In the interest of a lower number of drawings 1 on the left-hand side, cylinder covers were designed for the two-stroke process while the cylinder cover on the right for the execution as a compressor or pump method is intended. In reality Of course, the Ringkolbenmas machine has either a motor or a pump cover.

Die Ringkolben sind verschiebbar so angeordnet Fig04 das die Kurveneingreifrollen zu beiden Seiten hin um 900 versetzt sind und dadurch eine von und zueinander Bewegung stattfinden muß.The annular pistons are slidably arranged so that the cam engaging rollers are offset by 900 on both sides and thus a movement from and to one another must take place.

Die Zylinderdeckel und Gehäuse Fig.1u.5 können mit nicht dargestellten Mitteln zur Kühlung versehen werden, d.h. mit Kühlrippen bei Luftkiihlung oder mit Hohlwänden bei Wasser -kühlung.The cylinder cover and housing Fig.1u.5 can with not shown Means for cooling are provided, i.e. with cooling fins with air cooling or with Cavity walls with water cooling.

Im Inneren des Gehäuses Fig.1 ist an der Antriebswelle(1) eine zylinderische drehfest(7) und axialfeste Trommel Fig03 angebracht. In die Trommel Fig.3 ist eine aus einem Stück bestehende Kurvennute eingearbeitet. Zur näheren Erleute rung der Kurvenbahn wird nun mehr auf die Fig.3 Bezug genommen.Inside the housing Fig.1 there is a cylindrical shaft on the drive shaft (1) rotationally fixed (7) and axially fixed drum Fig03 attached. In the drum Fig.3 is a One-piece cam groove incorporated. For a more detailed explanation of the Curve path is now referred to more on Figure 3.

Die Kolbenführungshalter (5) haben an ihren Enden zwei gegenüberliegende mit dem FUhrungshalter fest verbundene Rollenbolzen (16) auf denen Nadelgelagerte Rollen (4) in die Kurvennute eingreifen. Wird die Antriebswelle (1) in Richtung des Pfeils (17) um 90° gedreht so maßen die Rollen zwangsläufig mittlaufen und eine saialbewegung des gesammten Kolbenführungshalter ist erfolgt, d.ho durch den Sxplosions -druck auf den Ringkolben verursaciite lineare Bewegung der Ringkolbenanordnung wird über die Rollenbolzen und schließlich die Rollen auf die Wellenförmige Kurvenbahn übertragen, wobei die dem gerade mit Explosionsdruck beaufschlagte Ringkolben über den Ko lbenführungs halte r und Rollen, bestrebt ist den tiefsten Punkt auf der Kurven -bahn Fig.3 einzunehmen, der bei unterer Totpunktlage erreicht ist. Dadurch wird die Nute in einer festgelegten Umfangsdrehrichtung verdrängt, d.h. unter Mittnshme der Antriebswelle (1) gedreht. Die Steuerung des Gaswechsels in den Zylinder erfolgt mit Hilfe der aus Fig.5 ersichtlichen Überströmkanäle. Der Vorgang ist der selbe wie bei her -kömlichen Kurbelwellenmaschinen.The piston guide holders (5) have at their ends two opposite roller bolts (16) firmly connected to the guide holder, on which rollers (4) on needle bearings engage in the cam groove. If the drive shaft (1) is rotated by 90 ° in the direction of the arrow (17), the rollers inevitably center and a radial movement of the entire piston guide holder has taken place, i.e. the linear movement of the ring piston arrangement caused by the explosion pressure on the ring piston becomes excessive The roller bolts and finally the rollers are transferred to the wave-shaped cam track, the ring piston being subjected to explosion pressure via the piston guide holder r and rollers, endeavoring to occupy the lowest point on the cam track Fig. 3, which is at bottom dead center is reached. As a result, the groove is displaced in a defined circumferential direction of rotation, ie rotated with the help of the drive shaft (1). The gas exchange in the cylinder is controlled with the aid of the overflow channels shown in FIG. The process is the same as with conventional crankshaft machines.

Die nach der Explosion zueinander laufenden Ringkolben verdichten das angesaugte Medium so lange bis der Rink -kolben die tberströskanäle (9) freigibt und die vor -komprimierten Gase vor den Ringkolben strömen lassen.Compress the ring pistons that move towards each other after the explosion the sucked in medium until the Rink piston clears the overflow channels (9) and let the pre-compressed gases flow in front of the annular piston.

Und entweder durch Funken (18) oder Selbstzündung zur Explosion gebracht werden. Den Gasauslaß besorgen in die Zylinderwandung eingebrachte Auslaßschlitze (10). Es ist ohne weiteres ersichtlich, das die Größe des erzeugten Drehmomentes unmittelbar vom Durchmesser der Nuttrommel (2) bezw. der Kurvenbahn abhängt. Bei entsprechender Dimensionierung können, ohne die kompackte Bauweise zu verlassen sehr erhebliche Drehmomente in Verhältniss zum installierten Hubraum erzeugt werden.And detonated either by sparks (18) or spontaneous ignition will. The gas outlet is provided by outlet slots made in the cylinder wall (10). It is readily apparent that the size of the torque generated directly from the diameter of the grooved drum (2) respectively. depends on the curved path. at appropriate dimensioning without leaving the compact design very considerable torques can be generated in relation to the installed cubic capacity.

Insbesonderewenn berücksichtigt wird das im verfolg der Kurvenbahnabschnitte mehrere Arbeitshübe erfolgen.Particularly if this is taken into account in the course of the curved path sections several working strokes are carried out.

Der Vorteil einer Ringkolbenmaschine, gegenüber einer Kurbelwellenmaschine, bei gleichem Zylinderinhalt ist der, das die Ringkolbenmaschine kompackter und rationeller herzustellen ist. Die Ringkolbenmasch. nur drei bewegliche Teile besitzt, das Gewicht um 40 ß gesenkt werden kann, das Drehmoment über eine Drehzahlvarlante fast immer gleich bleibt, die Reibung um mehr als 20 ß geringer ist.The advantage of a rotary piston machine compared to a crankshaft machine, With the same cylinder content, the rotary piston machine is more compact and more efficient is to be established. The Ringkolbenmasch. Has only three moving parts, the weight can be reduced by 40 ß, the torque almost always via a speed variant remains the same, the friction is lower by more than 20 ß.

Und mit allen Explosionsfähigen Stoffen betrieben werden kann. Pur den Kompressor oder Pumpenbetrieb gleichemaßen geeignet, bietet sich eine Kleinstbauweise an..And can be operated with all explosive substances. Pure Suitable for compressor or pump operation alike, a miniature design is ideal at..

Claims

Claims 1. rotary piston machine, in particular internal combustion engine, and also compressor or pump with a central drive shaft Fig.

1 (1), which is rotatably mounted in a housing (3) o On the drive shaft (1) there is a drum (2) in which a cam track Fig.3 is incorporated.

Claim 1 is characterized in that the drive shaft (1) is guided centrally through the annular piston Fig. 2 (6). the annular pistons (6) are on the piston guide holder Fig. (5) attached to claim 2 is characterized in that in the piston guide holder Fig. 4 (5) bolts (16) are attached, the inside and outside needle-bearing rollers (4) hold. The inner rollers run in the cam track and thus result in the stroke the annular piston. The outer rollers run in a guide groove E'ig.1 (7) and prevent them twisting of the annular piston.

Claim 3 is characterized in that the curved path from Figo3 four alternately left-hand and right-hand rising sections Fig.) one Helical surface, is composed of constant pitch, the individual sections harmoniously with one another thanks to uniform transition radii Fig. 3 are connected. The inner needle bearings now grip into the groove-shaped cam track Roll in Fig. 4 (4) and use the piston guide holder Fig. 4 (5) to ensure that the ring pistons have to make two strokes with one shaft revolution.

% Claim 4 is characterized in that the filling of the two Cylinder, intended for an internal combustion engine in the two-stroke process, via a check valve Fig. 1 (8) takes place and during suction through overflow channels Fig. 5 (9) in front of the annular piston arrives, can be compressed and ignited. The outpouring of the scorched Gas is discharged through the exhaust port Fig. 1 (10). For operation as a pump or compressor however, only intake and exhaust valves Fig. 6 are sufficient