DE3342655A1 - Schwingkolbenmaschine - Google Patents

Description

• Beschreibung der Schwingkolbenmaschine
• Gegenstand der Erfindung ist eine Kraft- bV!. Arbeitsmaschine mit einem im Gehäuse um die Achsmitte schwingenden Kolben.
• Neben den herkömmlichen Hubkolbenmaschinen haben in den letzten Jahrzehnten Urehkolb enmaschinen unterschiedlicher Ausführung größere Beachtung gefunden. Diese Maschinen weisen durchweg an der Gehäusewand eine epitrochiale Kurve auf, entlang der ein spitzbogiger Kolben kammerraumbildend mit seinen linearen Kanten rotierend läuft und @@ @tändigen Eingriff mit der Gehäusewand steht. Wegen der zwar.slaufig gegebenen hohen Relativgeschwindigkeit zwischen den Kolbenspitzen und der Gehäusewand entstehenDichtungsschwierigkeiten, die auch mit aufwendigen Mitteln nicht leicht zu beheben sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu schaffen, die keine hohe Relativgeschwindigkeit zischen Kolben und Gehäusestirnwand aufweist, sich auch einfachen Aufbau auszeichnet und als Motor, auch als Pumpe und für andere Verwendung vorteilhaft brauchbar ist.
• die lösung dieser Aufgabe wird durch die angege.enen Kennzeichnungen der Patentansprüche erreicht.
• Dadurch, daß der Kolben innerhalb des Gehäuses schwingt, onne die Stirnwand zu berühren, ergeben sich gegenüber den bekannen Rotations- und I)rehkolbenmaschinen eine Vielzahl von Vorteilen. Die Maschine ist mit gebräuchlichen Bearbeitungsmaschinen leicht herstellbar und die Abdichtung der hrbeitskammern bereitet keine Schwierigkeiten.
• Die gleichmäßige Schwingbewegung des Kolben wird durch ein Zahnradgetriebe gesteuert, das innerhalb des Kolben wirkend oder in einem Getriebekasten außerhalb des Gehäuseinnenraum angebracht ist. Das Getriebe übertrag bei Verwendung der Maschine als Motor die Schwingungen des Kolben in eine rotierende Bewegung der Welle, während eine Arbeitsmaschinenauslegung der Wellenantrieb die Kolbenbewegung bewirkt.
• Durch Änderung der Getriebeübersetzung ist der Schwingungshub des Kolben für jede optimale Zweckauslegung der Maschine anpaßbar.
• Die Abgrenzung der symetrisch angeordneten Arbeitsräume erfolgt der Raumzahl entsprechend durch zwei oder mehrere im Kolbenrand gelenkartig im gleichen Abstand eingesetzte Flügel, deren flachkantiger Teil schiebbar in den Führungsschlitz des jeweiligen oszilierend beweglichen Zylinder paßt, dic anzahlgleich mit den Flügeln, symetrisch in Gehäuserand eingelassen sind. Mindestens zwei Flügel sind am wulstigen Teil zu kurzen Wellenstümpfen verlängert, die in je eine gleichverteilt um die Wellenmitte plangleich im Gehäusedeckel drehbar gelagerten Äurbelscheiben ragen, @eren Bohrungen um die halbe Hubhöhe der Kolbenschwingung exzentrisch versetzt sind. Dadurch entsteht eine pleuelähnlche Verbindung zwischen Kolbenkörper und den Kurbelscheiben 1ln' h.at zur Folge,daß die vom Getriebe erzeugte Kolbenschwingung stabilisiert wird.
• Die erforderlichen Abdichtungen zwischen Kolben und Ge@äuseabdeckung, sowie bei den sich oszilierend bewegenden Teilen für die Abgrenzung der Arbeitsräume, sind mit bekannten Mit teln betriebssicher anwendbar.
• In den Dreikammer-Ausführungsbeispielen der Maschine mit krei runder Gehäuseinnenwand und kreisringförmiger kolben ist er Verdichtungsgrad gegeben und ausreichend für viele Anwendunu: gebiete. Eine praktisch 100 %-ige Hubraumausnutzung zum komprimieren von Luft und Gasen wird durch entsprechende Formgebung von Kolbenrand und Gehäuseinnenwand erreicht. Ebenso ist die brennkraftgünstigste Kammerausbildung für Mm toren ohne Änderung der Schwingungsmechanik leicht anpaßbar.
• Die aus der Kolbenschwingung resultierenden, gleichwirkenden Vorgänge in den einzelnen Kammern erfolgen in jeder Laufrich tung hintereinander. Dadurch, daß ein Arbeitsvorgang in der ersten Kammer nach etwa 2/3 der Bewegung bereits der gleiche Arbeitsgang in der zweiten Kammer beginnt und so fortlaufend jede Kammer überlappend den gleichen Arbeitsgang weiterführt gewährleistet die Maschine einen äußerst ruhigen Lauf und einen guten Wirkungsgrad.
• Die Beschreibung und zeichnerische Darstellung der Erfindung kennzeichnet lediglich den Aufbau und die Wirkungsweise der Schwingkolbenmaschine. Die für die Verwendung der Maschine als Motor zusätzlichen Einrichtungen, wie Vergaser, Zündung, Ein- und Auslaß, sowie die zur Arbeitsmaschine gehörenden Ssug- und Druckventile sind in den Satentantrag nicht einbezogen Die in diesem Zusammenhang noch zu beantragenden Ansprüche sind für später nachzureichende Zusatzanmeldungen vorbehalten.
• Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, die beispielsweise Ausführungsformen darstellen, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ausführung der Schwingkolbenmaschine mit einem im Kolben wirkenden Zahnradgetriebe und zwar im Schnitt entlang der Linie C-D von Fig0 2; Fig0 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie A-B von Fig 1 Fig. 3 eine weitere Ausführungsforin mit einem Zahnradgetriebe, das in der Gehäuseabdeckung eingebaut ist, im Schnitt entlang der Linie G-H von Fig. 4; Fig. 4 die Darstellung von Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie E-F von Fig. 3 In der Mitte des Gehäuses (a) befindet sich die elle (1), die in den Gehäuseabdeckungen (f) und (g) drehbar gelagert ist0 Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist das Gehäuse (a) mit drei Hohlräumen (b) für Flüssigkeitskühlung vorgesehen. Der kreisringförmige Kolben (h) befindet sich nach Fig0 1 in der größten ,Subraumstellung. Der Kolben (h) ist mit einer innenliegenden Verzahnung (p) versehen, die im Eingriff mit dem an der Welle (1) festsitzenden Zannrad (k) läuft. Im Außenrand des Kolben (h) sind drei symmetrisch angeordnete Flügel (n) mit der rundwulstigen Seite gelenkartig eingesetzt, während der flachkantige Teil des Flügel (n) schiebbeweglich in den Führungsschlitz der ebenfalls symetrisch im Rand des Gehäuses (a) drehbar angeordnete Zylinder (m) ragt. In der Abdeckung (g) sind in gleichem Abstand von der Mitte der Welle (1) um 1800 versetzt zwei Kurbelscheiben (o) plangleich gelagert, die im Abstand des halben Kolbenhub exzentrisch versetzte Kurbelzapfen aufweisen, die in Bohrungen im Kolben bzw.wulstigen Teil eines Flügel ein greifen. In Verbindung mit den Kolbenkörper werden qie Kurbelscheiben (o) gleichlaufend gedreht und egalisieren die vom Zahnradgetriebe erzeugte Schwingung des Kolben (n).
• Die Kammern (c), (d) und (e) sind durch die Flügel (n) abgegrenzt und werden mit der Bewegung des Kolben (h) in gleicher Reihenfolge atmend volumenmäßig vergrößert im verkleinert.
• Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt ein mit Kühlrippen versehenes Gehäuse (a). Der Kolben (h)mit den kammerabgrenzenden Flügeln (n) befindet sich in der Stellung, bei aer die Kammer (c) das kleinste Volumen aufweist. Nach dieser Ausführungsform erfolgt die Steuerung der Bewegung .hes Kolben (h) durch ein Getriebe mit drei gleichen Zahnrädern (k1,k2, k3), die um 1200 versetzt mit dem an der Welle (1) festsitzenden Zahnrad (km) kämmen und in einem kastenförmigen Ansatz der Gehäuseabdeckung (g) gelagert sind.Bei dieser Antriebsart sitzen die Kurbelscheiben (o) zentrisch fest an der Welle der Getriebezahnräder (k1,k2,k3) werden dadurch direkt gedreht und geben über die Verbindung mit den im Kolbenkörper gelenkartig eingesetzten Flügel (n) dem Kolben (h)die gleichbleibende Schwingbewegung.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Schwingkolbenmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse mit kreisrunder Innenstirnwrrnd ein kreisringförmiger Kolben mit zentrisch innenliegender Verzahnung, die mit einem festsitzenden Zahnrad an der in der mitte des Gehäuses gelagerten die im Eingrif stent oder von einem außerhalb des Gehäuseinnenraum angebrachtes Getriebe bzw. ähnlich wirkender Einrichtung den Kolben ohne eigene Rotation und ohne Stirwandberührung schwingend bewegt.
2. 2. Schwingkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisrunde Innenreum-Stirnwand, so.-ie der äußere Kolbenrand an zwei oder mehreren symetrisch angeordneten Teilabschnitten abgeflacht oder eine andere Wölbung aufweist,
3. 3. Schwingkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingbewegung des Kolben über zwei oder mehrere im Gehäusedeckel gleichmäßig um clie Wellenmitte verteilt gelagerten Kurbelscheiben erfolt, deren Kurbelzapfen mit dem Kolbenkörper pleuelstangenartig verbunden sind, die direkt vom Getriebe oder indirekt von dem schwingenden Kolben geireht werden.
4. 4. Schwingkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 3, durch gekennzeichnet, daß im Kolbenrand in gleichen Abständen oszilierend bewegliche Flügel eingesetzt sind, die mit dem flachkantigen Teil schiebbeweglich in geschlitzte Drenzvlinder passen, die gleichmaßig verteilt im Gehäuserand eingelassen sind und zusammen mit je eine Kolbenrandstück den Innenraum des Gehäuses in Kammern abgrenzen, deren Volumen durch die Scilingbewegung des Kolben vom kleinsten bis zum größten Wert in gleicher Reihenfolge verändert werden.