EP0158765A1 - Rotary engine, rotary compressor - Google Patents
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- EP0158765A1 EP0158765A1 EP84890191A EP84890191A EP0158765A1 EP 0158765 A1 EP0158765 A1 EP 0158765A1 EP 84890191 A EP84890191 A EP 84890191A EP 84890191 A EP84890191 A EP 84890191A EP 0158765 A1 EP0158765 A1 EP 0158765A1
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Motor, der insbesondere mit Benzin, Diesel oder anderen Brennstoffen betreibbar ist und zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schwenkkolben besitzt, die von Auslegern schwenkbar getragen sind, welche drehfest mit einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Abtriebswelle verbunden sind, wobei die nach außen gerichtete Fläche der Schwenkkolben im Abstand von der Innenwandung des Gehäuses gelegen ist und die vorderen und hinteren Enden der Schwenkkolben beim Umlaufen längs der Innenwandung des Gehäuses gleiten bzw. geführt sind und wobei zumindest ein Brennglaseinlaß und zumindest eine Auslaßöffnung für die Abgase und gegebenenfalls zumindest eine Zündkerze im Gehäuse vorgesehen sind. Gleichzeitig betrifft die Erfindung einen Verdichter für Fluide, insbesondere Gase mit zumindest einer Einlaß- und zumindest einer Auslaßöffnung.The invention relates to an engine which can be operated in particular with petrol, diesel or other fuels and has at least two pivoting pistons arranged in a housing, which are pivotably supported by arms which are connected in a rotationally fixed manner to an output shaft which is rotatably mounted in the housing, the outward directed surface of the pivoting piston is located at a distance from the inner wall of the housing and the front and rear ends of the pivoting pistons slide or are guided as they circulate along the inner wall of the housing and wherein at least one fuel glass inlet and at least one outlet opening for the exhaust gases and optionally at least one spark plug are provided in the housing. At the same time, the invention relates to a compressor for fluids, in particular gases, with at least one inlet and at least one outlet opening.
Die Zündung des Verbrennungsgemisches kann beim Motor durch Zündkerzen oder durch-Kompression des Verbrennungsgemisches auf seinen Selbstzündungspunkt erreicht werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor bzw. einen Verdichter zu erstellen, mit dem Nachteile bekannter Drehkolbenmotoren bzw. Verdichter vermieden werden.The ignition of the combustion mixture can be achieved in the engine by spark plugs or by compression of the combustion mixture to its auto-ignition point. The invention has for its object to provide a motor or a compressor with which disadvantages of known rotary piston motors or compressors are avoided.
Dies wird mit einem Motor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Innenwandung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkreisen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist und deren Halbkreisenden durch zwei parallele Gerade verbunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben an den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und die Innenwandung abgedichtet gelagert sind,This is achieved according to the invention with a motor of the type mentioned at the outset in that the inner wall of the housing delimited by side plates or walls has a cross section which is formed by two semicircles whose center is displaced apart and whose semicircle ends are connected by two parallel straight lines, in which housing the pivoting pistons are mounted sealed on the circumferential sides or edges against the side walls and the inner wall,
und daß in zumindest einer Seitenwand, insbesondere innerhalb einer von den umlaufenden Schwenkkolben begrenzten Fläche, eine in einen Oberströmkanal führende öffnung vorgesehen ist, der in den als Brennkammer dienenden Halbkreis einmündet und von dem vom Gehäuse und den Schwenkkolben nach innen abgegrenzten Raum komprimierte Brenngase in die Brennkammer überleitet. Ein Verdichter der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest zwei in einem Gehäuse angeordnete Schwenkkolben, besitzt, die von Auslegern schwenkbar getragen sind, welche drehfest mit einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Antriebswelle verbunden sind, daß die nach außen gerichtete Fläche der Schwenkkolben im Abstand von der Innenwandung des Gehäuses gelegen ist und die vorderen und hinteren Enden der Schwenkkolben beim Umlaufen längs der Innenwandung des Gehäuses gleiten bzw. geführt sind und daß die Innenwandung des von Seitenplatten bzw. -wänden begrenzten Gehäuses einen Querschnitt aufweist, der gebildet ist von zwei Halbkriesen deren Mittelpunkt auseinander verschoben ist und deren Halbkreisenden durch zwei parallele Gerade verbunden sind, in welchem Gehäuse die Schwenkkolben an den umlaufenden Seiten bzw. Kanten gegen die Seitenwände und Innenwandung abgedichtet gelagert sind. Jeder Schwenkkolben ist mittels eines Schwenklagers auf einem an der Abtriebswelle starr und dauerhaft befestigten Ausleger auf der Abtriebswelle gelagert, wobei die Volumsänderung der Brenngase bzw. Fluide im ovalen Gehäuse ausschließlich durch die Rotation der Schwenkkolben um den Wellenmittelpunkt erfolgt. Die Drehkolbeneinheit kann zwei, drei, vier oder auch mehr Schwenkkolben aufweisen. Es sind Drehkolbenmotoren bekannt, welche eine trochoidenförmige Innenauflauffläche erfordern bzw. auch eine innenverzahnte Kurbelwelle benötigen, bzw. auch seitens der Schmierung der Trochoidenlauffläche in der technischen Ausführungsform stark eingeschränkt sind.and that in at least one side wall, in particular within an area delimited by the revolving swivel pistons, an opening leading into an upstream channel is provided, which opens into the semicircle serving as the combustion chamber and is compressed by the combustion gases compressed into space by the space delimited inwards by the housing and the swivel pistons Combustion chamber transferred. A compressor of the type mentioned is characterized according to the invention in that it has at least two pivoting pistons arranged in a housing, which are pivotably supported by cantilevers, which are rotatably connected to a drive shaft mounted rotatably in the housing, that the outwardly directed surface of the pivoting piston is located at a distance from the inner wall of the housing and the front and rear ends of the pivoting pistons slide or are guided as they circulate along the inner wall of the housing and that the inner wall of the housing delimited by side plates or walls has a cross section which is formed by two semi-cranes whose center is shifted apart and whose semicircular ends are connected by two parallel straight lines, in which housing the pivoting pistons are mounted sealed on the circumferential sides or edges against the side walls and inner wall. Each pivoting piston is mounted on the output shaft by means of a pivot bearing on a bracket rigidly and permanently attached to the output shaft, the change in volume of the fuel gases or fluids in the oval housing being effected solely by the rotation of the pivoting pistons around the center of the shaft. The rotary piston unit can have two, three, four or even more swing pistons. Rotary piston engines are known which require a trochoidal inner running surface or also require an internally toothed crankshaft, or also on the part of the lubrication of the trochoid running surface in the technical embodiment are severely restricted.
Im Vergleich zu den bekannten Bauarten liegt der Vorteil der Erfindung im speziellen Querschnitt der Innenlauffläche in Verbindung mit Brenngas- bzw. Fluideinströmung dem Fehlen einer Kurbelwelle, da die in den Schwenkpunkten gelagerten Schwenkkolben ausschließlich um den Achsenmittelpunkt der Abtriebswelle rotieren, sowie der Möglichkeit eine Schmierung der Innenwandung bzw. -lauffläche des Gehäuses durch Spalten zwischen den Schwenkkolben, wobei das D1 dann in der Folge wieder durch Abstreifleisten von der Lauffläche entfernt wird, und so nicht mitverbrannt werden kann.Compared to the known types, the advantage of the invention lies in the special cross-section of the inner running surface in connection with fuel gas or fluid inflow, the absence of a crankshaft, since the pivoting pistons, which are mounted in the pivot points, only rotate around the axis center of the output shaft, and the possibility of lubricating the Inner wall or tread of the housing by gaps between the swivel pistons, the D1 then being removed from the tread again by wipers, and thus cannot be burnt with it.
Die Erfindung, die für alle Arten von um einen Achsenmittelpunkt rotierende Schwenkkolbenmaschinen anwendbar ist, wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.The invention, which can be used for all types of rotary piston machines rotating about an axis center point, is explained in more detail below with reference to the drawings, for example.
Es zeigt: Fig. 1 ein Schema des Motors bzw. Verdichters, Oberführung der Strecke B-B' auf C-C; wobei der Schwenkpunkt A/2 entlang der Kreislinie auf A'/2 überführt wird, Fig. 2 eine Drehkolbenmaschine mit 2 Schwenkkolben, Fig. 3 eine Drehkolbenmaschine mit 4 Schwenkkolben, Fig. 4-8 den Ablauf der 4 Takte des Schwenkkolbenmotors, Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Schwenkkolbenmotor mit 4 Schwenkkolben und einer Zwangssteuerung, Fig. 10 einen Motor mit 2 Schwenkkolben und einer Zwangssteuerung für die Schwenkkolben, Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie AB in Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie CD in Fig. 10, Fig. 13 einen Motor mit 3 Schwenkauslegern auf einer Welle, Fig. 14 einen Motor mit liegender Betriebsstellung mit angeflanschter ölwanne.1 shows a diagram of the engine or compressor, upper guidance of the line B-B 'on C-C; wherein the pivot point A / 2 is transferred along the circular line to A '/ 2, Fig. 2 a rotary piston machine with 2 swing pistons, Fig. 3 a rotary piston machine with 4 swing pistons, Fig. 4-8 the sequence of the 4 cycles of the swing piston engine, Fig. 9 shows a cross section through a swing piston motor with 4 swing pistons and a positive control, FIG. 10 shows a motor with 2 swing pistons and positive control for the swing pistons, FIG. 11 shows a section along the line AB in FIG. 10, FIG. 12 shows a section along the
Fig. 15 einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform eines Schwenkkolbes mit einem speziellen Schwenklager, Fig. 16 einen Schnitt, Fig. 17 einen Seitenriß eines Schwenkkolbens, Fig. 18 und 19 die Gehäuseseitenwand bzw. einen Motordeckel in Aufriß bzw. Seitenriß, Fig. 20 das Gehäuse bzw. einen Motorblock im Aufriß, Fig. 21 einen Seitenriß eines Schwenkkolbens mit schräger Bodenfläche, Fig. 22 eine spezielle Ausführungsform eines Motors mit Schwenkkolbenlagerungen gemäß Fig. 15, Fig. 23 und 24 Details der Schwenkkolbenlagerung, Fig. 25-29 den Bewegungsablauf des Motors gemäß Fig. 22 bzw. Fig. 15, Fig. 30 eine Dichtlippe und Fig. 31 einen Verdichter.15 shows a section through a special embodiment of a pivoting piston with a special pivot bearing, FIG. 16 shows a section, FIG. 17 shows a side elevation of a pivoting piston, FIGS. 18 and 19 show the housing side wall or an engine cover in elevation or side elevation, FIG. 20 the housing or an engine block in elevation, Fig. 21 is a side elevation of a swing piston with an inclined bottom surface, Fig. 22 shows a special embodiment of a motor with swing piston bearings according to Fig. 15, Fig. 23 and 24 details of the swing piston bearing, Fig. 25-29 the 22 or 15, FIG. 30 a sealing lip and FIG. 31 a compressor.
Prinzipiell wird bemerkt, daß hinsichtlich der Schwenkkolben, ihrer Lagerung und Bewegung, der Gehäuseform, der Abdichtung der Schwenkkolben keine ..Unterschiede zwischen den in den Fig. dargestellten Motor und Verdichter bestehen. Sofern sich die entsprechenden Merkmale nicht ausschließen, sind sie sowohl für den Motor als auch den Verdichter anwendbar und kombinierbar.In principle, it is noted that with respect to the pivoting pistons, their mounting and movement, the shape of the housing, and the sealing of the pivoting pistons, there are no differences between the motor and compressor shown in the figures. If the corresponding features are not mutually exclusive, they can be used and combined for both the motor and the compressor.
Fig. 1 zeigt das Prinzip der Bewegung des Motors bzw. Verdichters. Das Gehäuse besitzt eine innnere Lauffläche in Form zweier auseinandergerückter und durch Gerade verbundener Halbkreise (Mittelpunkt M, Radius r) bzw. bzw.angenäherter Gerade angenäherter Halbkreise/.Der Mittelpunkt der An- oder Abtriebswelle ist mit 0 bezeichnet. Die Länge vom Mittelpunkt zum Schwenkmittelpunkt des Schwenkkolbens am Ausleger mit R. Der Schwenkkolben besitzt eine Länge zwischen seinen an der Innenwandung bzw. der Lauffläche anliegenden Enden von A. Bei einer Drehung der Welle in Richtung des PfeilEs dreht sich der Schwenkmittelpunkt längs eines Kreises mit dem Radius R, wobei sich gleichzeitig der Schwenkkolben verschwenkt, wobei er jedoch mit seinen Enden an der Innenwandung gleitet bzw, entlang dieser geführt ist. Von der Stellung B-B' verschwenkt sich der Schwenkkolben bei einer Drehunn von 0 90 in die Stellung C-C'. Die Längen von A,R,L und r werden so abgestimmt, daß die Kolbenenden immer möglichst genau längs der Innenwandung geführt sind.Fig. 1 shows the principle of the movement of the engine or compressor. The housing has an inner running surface in the form of two semicircles that are moved apart and connected by a straight line (center point M, radius r) or approximated straight lines approximate semicircles /. The center point of the input or output shaft is designated by 0. The length from the center to the center of swivel of the swivel piston on the extension arm with R. The swivel piston has a length between its ends of A lying against the inner wall or the running surface. When the shaft rotates in the direction of the arrow, the swivel center rotates along a circle with the Radius R, the pivoting piston pivoting at the same time, but with its ends sliding on the inner wall or being guided along it. From the position BB 'the pivoting piston swivels at a speed of 0 90 to the position C-C'. The lengths of A, R, L and r are adjusted so that the piston ends are always guided as precisely as possible along the inner wall.
Fig. 2 zeigt eine Rotationskolbenmaschine, wobei in dem ovalen Gehäuse 1, welches vorzugsweise aus zwei exakten Halbkreisen, die im Achsenmittelpunkt vorzugsweise gerade verschoben und an den Halbkreisenden durch zwei parallele/Linien verbunden sind, besteht, zwei Schwenkkolben 8, 9 solcherart eingepaßt sind, daß diese mit Schwenklagern 15,15' auf Schwenkbolzen 42,42' achsenmittig schwenkbar sind, und an ihren Endpunkten 13,14 an der Innenlauffläche bzw. Innenwandung 3 während der Drehung der Achse bzw. Welle 16 stets anliegen. Ausleger 17,17' sind fest und dauerhaft mit der Welle 16 verbunden und tragen an ihren Enden senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung die.-Schwenkbolzen 42,42' für die Schwenkkolben 8,9. Das für die Schwenklager 15,15' erforderliche Schmieröl wird zweckdienlicherweise durch die Welle 16 und die Ausleger 17,17' an die Schwenklager 42,42' herangeführt. Im Gehäuse 1 befinden sich im Uhrzeigersinn gesehen im Bereich von ca. 140 Grad - vom Zündkerzengewinde 5 bzw. von der Zündkerze 5' an gerechnet - die Auslassöffnung 7 sowie im Bereich von ca. 220 Grad die Ansaugöffnung 6. Weiters sind im Mantel des Gehäuses Leerräume 2a bis 2g enthalten, welche Kühlflüssigkeit aufnehmen können, wobei aber auch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausschließlich Kühlrippen zur Anwendung gelangen können.2 shows a rotary piston machine, two oscillating
Fig. 3 zeigt eine Drehkolbenmaschine mit einer in das Gehäuse 1 eingepaßten vierseitigen Drehkolbeneinheit mit vier Schwenkkolben 22,49,48,50, die in Ausgangsstellung als Einheit betrachtet einen quadratischen Gesamtquerschnitt aufweisen. Jeweils zwei diametral angeordnete Schwenkkolben 22-48, 49-50 sind auf einem starren Ausleger schwenkbar gelagert. Die Ausleger 43,43' sind drehfest bzw. starr mit der Abtriebswelle 16 verbunden und die Ausleger 39,39' sind drehfest bzw. starr mit einer öldichtend und gleitend die Welle 16 umhüllenden Hülse bzw. Umfassung 40 verbunden.3 shows a rotary piston machine with a four-sided rotary piston unit fitted into the
Die Umfassung 40 weist in ihrem, in achsialer Richtung gesehenen Mittelteil Aussparungen auf, durch welche die Ausleger 43,43' ragen, wodurch der Winkel zwischen den Auslegern 39,39' einerseits und 43,43' anderseits verändert werden kann. Bei einer beispielsweisen Drehung der Einheit um 90 Grad wird aus der quadratischen Grundform ein Rhombus, wobei eine Verschiebung bzw. Winkeländerung der beiden Hauptachsen A-A bzw. B-B eintritt (Fig.4-8). Durch das lose Aufeinandergleiten der beiden Auslegergruppen können aber auch die Schwenkkolben keine exakte genau definierte Position zueinander einnehmen, d.h. die Kraftübertragung der Schwenkkolben 22,48 auf die An-bzw Abtriebswelle könnte nur durch "anschieben" z.B. des Schwenkkolbens 22 im Schwenkkolbenspitzenbereich 31 bzw. 31' erfolgen, was eine Beschädigung des Schwenkkolbens zur Folge hätte. Aus diesem Grunde ist jeder Schwenkkolben mit dem Ausleger der anderen Auslegergruppe verbunden. Dazu dienen die Verbindungselemente44,45, 46, 47, die die Positionen der Schwenkkolben genau definieren, und aus den Schwenkkolbengruppen einen Drehkolben bilden.In its central part, seen in the axial direction, the
Da sämtliche Lagerbolzen 42 schmierungsbedürftig sind,weist die Abtriebswelle 16 einen ölkanal auf, wobei durch die Ausleger das Ö1 weiter zu den Bolzen bzw. den Schwenklagern befördert wird.Since all bearing
DieSchenkkolben 8,9,22,49,48,50 weisen im Querschnitt vorzugsweise die Form eines flachen Trapezes mit einer mittigen Vertiefung 35 auf der der Lauffläche bzw. Innenwandung 3 zugewandten Seite auf, wobei der an die Vertiefung 35 anschließende Abschnitt 55 dem Kreisradius der Innenlauffläche angepaßt sein kann bzw. einen etwas größeren Radius besitzt. Die einander zugewandten Flanken 32 der/trapezförmlgen Schwenkkolben bilden miteinander einen Winkel α, der je nach Stellung der Schwenkkolben variiert. Jeder Schwenkkolben ist von solcher Längenbeschaffenheit (L), daß die vier Schwenkkolben ein Quadrat ergeben können, wobei sich die Endpunkte der einzelnen Schwenkkolben jeweils möglichst exakt am Mantelumfang der Lauffläche 3 berühren und diese gemeinsamen Berührungspunkte auch während der Drehbewegung bestehen bleiben.The
Am Beispiel der Schwenkkolben 22 und 50 ist das Prinzip der Abdichtung erkenntlich, wozu für die Dichtung auf der vorderen bzw. hinteren Seite der Schwenkkolben in Drehrichtung gesehen in Nuten 57 und 58 ohne wesentliches Spiel eingepaßte Dichtleisten 24,26 zur Anwendung gelangen, wobei mittels einer in der jeweiligen Nut befindlichen Anpreßfeder 33 die jeweilige Dichtleiste einen Vordruck erhält. Zur Erzielung des tatsächlichen Anpreßdruckes sind Gaskanäle 29,30 vorgesehen, über die die Dichtleisten mit Druck beaufschlagbar sind und zwar insbesondere dann, wenn es notwendig ist, d.h., wenn zwischen Schwenkkolben und Innenwandung komprimiert wird. Weiters weisen die Dichtleisten 24,25,26 an ihrer der Gleitfläche zuweisenden Fläche 28,59 einen Krümmungsradius auf, der am hinteren bzw. voreilenden Ende der Dichtleiste in einer scharfen Kante 27 endet, wodurch das zur Kühlung und Schmierung durch den Spalt der beiden Schwenkkolben an ihrem Stoß eingebrachte Schmieröl vor der Dichtleiste hergeschoben und durch Spülung wieder weggebracht wird; keinesfalls kann die Dichtleiste auf einen ölfilm aufgleiten. Die seitliche Abdichtung der Schwenkkolben erfolgt durch Dichtleisten 23, die die vorderen und hinteren Dichtleisten 24,25,26 in ihrem Endbereich mit ihrem eigenen Endbereich 37 exakt dichtend umfassen. Weiters weisen die seitlichen Dichtleisten aufgrund einer vorzugsweise größeren Breite, geringfügig tiefe Ausnehmungen 34 auf, um die Reibung zu den Gehäuseseitenwänden bzw. Seitenplatten zu verringern. Zur Verringerung der Massenkräfte können die Schwenkkolben mit Ausnehmungen 54 versehen werden. Aufgrund der hauptsächlich rotierenden ausgeglichenen Massteile -es tritt keine Hubbewegung auf- kann auf die Verwendung von leichtem Baumaterial wie etwa Aluminium zugunsten eines wesentlich temperaturbeständigerem Materials verzichtet werden, wodurch mit höheren Temperaturen gearbeitet werden kann.The principle of the seal can be seen in the example of the
In Fig. 2 sind die entsprechenden Dichtleisten mit 10,11 und 12 bezeichnet. Mit 5a ist das Gewinde der Zündkerze 5 bezeichnet und mit 19 ein federndes Anpreßstück für die Dichtleisten 10,11.In Fig. 2, the corresponding sealing strips are designated 10, 11 and 12. With 5a the thread of the
In den Fig. 4-8 ist der Arbeitsverlauf im Motor näher verdeutlicht. Es sind vier Schwenkkolben dargestellt; sind nur zwei oder drei Schwenkkolben vorhanden, gelten entsprechende Takte bei entsprechenden Kolbenstellungen.4-8 illustrates the work flow in the engine. Four pivot pistons are shown; if there are only two or three swing pistons, the corresponding cycles apply with the corresponding piston positions.
Wesentlich ist der Schwenkwinkel bzw. die Steuerung des Schwenkwinkels der Schwenkkolben in Abhängigkeit von der jeweiligen Position der Schwenkausleger, so daß der Schwenkkolben in keiner Stellung die Gehäuseinnenwand berührt, was bewirkt, daß sich ein Kolben aufgrund überhitzung oder mangelnder Schmierung nicht festreiben kann. Weiters ist kein Schmierfilm erforderlich, um Berührungsflächen gleitend zu distanzieren, wobei in der Folge allgemein die Betriebstemperatur erhöht werden kann, insbesondere auch bei Verwendung der neuartigen Keramikteile für die Schwenkbolzen, was eine Verringerung des spezifischen Treibstoffverbrauchs erzielt.What is essential is the swivel angle or the control of the swivel angle of the swivel pistons as a function of the respective position of the swivel arms, so that the swivel piston does not touch the inner wall of the housing in any position, which means that a piston cannot become stuck due to overheating or insufficient lubrication. Furthermore, no lubricating film is required to slide away the contact surfaces, whereby the operating temperature can generally be increased as a result, especially when using the new ceramic parts for the pivot pins, which achieves a reduction in the specific fuel consumption.
Der in Fig. 1 abgebildete Bewegungsablauf muß als "ideale Bewegung" bezeichnet werden, da der eine ausschließlich rotierende Bewegung ausführende Punkt A/2 auf der Strecke B/B' liegt, und nicht wie der Schwenkpunkt in der Praxis außerhalb dieser Ideallinie, wodurch in der praktischen Anwendung eine "nichtideale Bewegung" des Schwenkkolbens ausgeführt wird, was eine Abweichung von der Idealbewegung dahingehend bewirkt, daß einerseits eine relative Verkürzung des Schwenkkolbenabstandes eintritt, so daß die Enden der Schwenkkolben nicht mehr die innere Gehäusegleitfläche berühren, was allerdings teilweise erwünscht und durch Dichtleisten ausgeglichen wird, und daß anderseits bei der Schwenkkolbenzwangssteuerung ein zusätzliches Ober- und Untersteuern der Schwenkkolbenendbereiche erfolgt, was zur Gänze kompensiert werden muß.The movement sequence shown in Fig. 1 must be referred to as "ideal movement", since the point A / 2 performing an exclusively rotating movement lies on the path B / B ', and not like the pivot point in practice outside of this ideal line, which in practical application a "non-ideal movement" of the swivel piston is carried out, which causes a deviation from the ideal movement in such a way that on the one hand a relative shortening of the swivel piston distance occurs, so that the ends of the swivel piston no longer touch the inner sliding surface of the housing, which, however, is sometimes desired and compensated for by sealing strips , and that, on the other hand, in the case of the oscillating piston positive control there is an additional upper and lower control of the oscillating piston end regions, which must be compensated entirely.
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch einen Schwenkkolbenmotor mit vier Schwenkkolben 49,50,90,111 wobei jeweils 2 davon, z.B. 49,50, diametral gegenüber an den Enden eines Schwenkauslegers 43,43' schwenkbar befestigt sind. Die Schwenkkolben sind ähnlich Fig. 3 mit Schwenkbolzen 42 auf den Auslegen gelagert. Eine Zwangssteuerung der Schwenkkolben erfolgt dadurch, daß auf dem Ausleger 43 mittels eines Bolzens 128,128' ein Lagerbock 80 befestigt ist, wobei der Lagermittelpunkt, dieses Bolzens von der strichliert gezeichneten Linie 127,127' abweicht und tiefer gesetzt ist, was eine Korrektur für den Schwenkverlauf des Schwenkkolbens bewirkt, welche aufgrund der nicht in Ihrer Idealposition befindliche Schwenkkolbenlagerung erforderlich ist. Die Korrektur wird erreicht, indem eine maßstabsgerechte Verkleinerung der Innenlaufkontur bzw. Innewandung des Gehäuses 1 als Gleit- kurve 124 ausgebildet und zusätzlich um den Radius der Wälzlager verringert wird, die als seitlicher Steg vön zumindest einem, vorzugsweise beiden Gehäusedeckeln bzw. Seitenwänden 145,145' nach innen absteht, worauf Wälzlager 117,118,159,160 gleiten, wobei diese Wälzlager auf den Enden der Lagerböcke 80 befestigt sind und mit ihren Mittelpunkten 129,129' eine "ideale" Bewegung ausführen.Fig. 9 shows a section through a rotary-piston engine with four
Fig. 11 ist zu entnehmen, daß von demselben Lagerpunkt wie die Wälzgetragen sind, die lager rotierbare Rollen 140,140'/sich auf einem am Schwenkkolben befindlichen Abrollgegenstück 136,137 abstützen, während sich die äußeren Lager 117,118,159,160 auf den von den Seitendeckeln 145,145' abstehenden Gleitkurven 140,140' abstutzen. Damit wird erreicht, daß die durch die Lagerböcke ringförmig zusammengeschlossenen Wälzlager 117,118,159,160 auf der Gleitkurve 124 eine "ideale" Bewegung ausführen. Durch die V-förmig vertiefte Aufhängung der Lagerböcke 80 führt der Schwenkbolzen 42 eine gesteuerte "unideale" Bewegung aus. Der Schwenkkolben führt in seinem Endbereich 31,31' eine annähernd ideale Bewegung aus, wobei als Abweichung nur mehr die "relative Verkürzung" des Schwenkkolbenabstandes aufgrund der sich beim Schwenken verändernden Abstandes vom Lager 42 zur Verbindungslinie 127 bleibt, die jedoch gering ist, und durch die Dichtleisten ausgeglichen wird. Mit den Bezugszeichen 95,96 bzw. 95,96' sind die Abweichungen der Schwenkpunkte von der Ideallage verdeutlicht.Fig. 11 shows that from the same bearing point as the roller bearings, the bearing
Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch einen Schwenkkolbenmotor mit 2 Schwenkkolben und'ähnlicher Schwenkkolbenzwangssteuerung. Jedoch kann dieser Motor in bevorzugter Ausführungsform mit 2-Takt-Gemisch betrieben werden, wobei durch das Innengehäuse (öffnung 353, Fig. 22) angesaugt wird und durch eine Verbindung 146 des Innenraumes des Gehäuses mit der Ansaugöffnung 6 wird das Gemisch vom Gehäuseinneren in den Ansaug- bzw. Verdichtungsraum 36 übergeführt. Die in Fig. 10 abgebildete Rotorstellung bewirkt den größten Innenraum im Gehäuse 1 für Brenngase, d.h. die zu verbrennenden Gase. Bei einer Weiterdrehung um 90 Grad wird der Innenraum minimal, was bewirkt, daß durch die Verbindung 146 das Brenngas bzw. das Gemisch in die Kammer 36 gedrückt wird. Als Ausführungsvariante können, wie Fig. 13 zeigt, je ein Einlaß- und ein Auslaßventil 157,158 vorgesehen sein. Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform eines Schwenkkolbenmotors mit drei starr auf der Abtriebswelle 16 befestigten, um jeweils 120 Grad versetzten Schwenkkolbenauslegern 251,252,253 mit Schwenkkolben 253,254,255. Die der Innenwandung 3 des Gehäuses 1 zugekehrte Fläche 256 der Schwenkkolben kann nach außen gerundet sein.Fi g . 10 shows a cross section through a swing piston engine with 2 swing pistons and a similar swing piston positive control. However, in a preferred embodiment, this engine can be operated with a two-stroke mixture, suction being drawn through the inner housing (
Fig. 14 zeigt eine bevorzugte Ausführungsvariante, die für alle Rotationsmotoren anwendbar ist bei denen die Betriebsstellung des Motors liegend ist. Am unteren Gehäusedeckel bzw. an der unteren Seitenwand 271 befindet sich eine ölwanne 268, in der ein Umlenkgetriebe Aufnahme findet, das von Zahnrädern 266,267 gebildet ist. Das im Motorinneren abspritzende Öl fließt durch Kanäle 278 in die ölwanne ab; das andere Ende der Abtriebswelle 41 steht sodann für Nebenaggregate sowie für die Zündsteuerung zur Verfügung.14 shows a preferred embodiment variant which can be used for all rotary motors in which the operating position of the motor is in a horizontal position. On the lower housing cover or on the
Fig. 15 zeigt eine besonders vorteilhafte Aufhängung der Schwenkkolben am Schwenkausleger.15 shows a particularly advantageous suspension of the swivel pistons on the swivel arm.
Es soll immer eine solche zwangsgeführte Schwenkbewegung des Kolbens erreicht werden, daß die Endkanten des Schwenkkolbens immer die innere Hüllkurve des Gehäuses, unabhängig von der Kolbenstellung berühren, wodurch ein spielfreies Gleiten an der Innenlauffläche bzw. Innenwandung des Gehäuses erreicht wird. Weiters sollen die vorderen Kanten der Schwenkkolben die Funktion des ölabstreifens ausführen.Such a positively guided pivoting movement of the piston should always be achieved that the end edges of the pivoting piston always touch the inner envelope curve of the housing, regardless of the piston position, as a result of which play-free sliding on the inner running surface or inner wall of the housing is achieved. Furthermore, the front edges of the swivel pistons should perform the oil wiping function.
Eine exakte Gleitbewegung des Schwenkkolbens an der Gehäuseinnenseite kann mit einer Schwenkbolzenaufhängung nicht völlig erreicht werden, wenn dabei die Schwenkachse tiefer liegt als die obere Begrenzungsfläche des Schwenkkolbens, wodurch eine relative Verkürzung des Schwenkkolbenabstandes von der Systemachse eintritt und der Kolben dadurch von der Gehäusegleitfläche abhebt, wobei durch den entstehenden Abstand von Kolben und Gehäuselauffläche Schwingungen einsetzen würden, die nur zum Teil kompensiert werden können. Fig. 15 zeigt den Aufriß eines Auslegers 17 mit einem in einer Führungsnut 312 gelagerten Schwenkkolben 8, welcher einen bogenförmigen Gleitlagerfortsatz 330 aufweist, der mit Gleitlagerpräzision in die Nut 312 eingepaßt ist und der Schwenkbewegungen um den Punkt 2 zuläßt. Dieses Gleitlager wird bei einer 4-Takt-4-Schwenkkolbenmaschine mittels Druckumlaufschmierung mit Öl versorgt. Bei einer Gemischschmierung und Ansaugung durch den Gehäuse-bzw. Motorinnenraum sind im Ausleger 17 Öffnungen 313,313',313" vorgesehen, so daß solcherart das Benzin- Ölgemisch an die Gleitflächen 340 gelangen kann.An exact sliding movement of the swivel piston on the inside of the housing cannot be completely achieved with a swivel pin suspension if the swivel axis is lower than the upper boundary surface of the swivel piston, which results in a relative reduction in the swivel piston distance from the system axis and the piston thereby lifts off the sliding surface of the housing, whereby due to the resulting distance between the piston and the housing contact surface, vibrations would occur which can only be partially compensated for. 15 shows the elevation of a
Der Fortsatz 330 kann in den Schwenkkolben eingegossen oder auf andere Art angeformt bzw. befestigt sein.The
Ein weiterer Vorteil dieses Gleitlagers besteht darin, daß stets nur etwas mehr als ein Drittel der Gleitflächen 340 sich in der Nut 312 befindet, so daß der Rest dieser Flächen stets durch das im Motorgehäuseraum spritzende Öl geschmiert und gekühlt wird. Bei drei oder vier Schwenkkolben Ausleger mit werden auf der Welle entsprechend mehr/Gleitlagemausgebildet. Diese Schwenkkolbenlagerung ermöglicht ein geometirsch sauberes Gleiten der Schwenkkolbenendbereiche 31,31' an der Innenwandung 3 bzw. der Hüllkurve während der vollen Umdrehung der Ab- bzw. Antriebswelle.Another advantage of this slide bearing is that only slightly more than a third of the sliding
Die Endbereiche 31,31' der Schwenkkolben weisen dabei Rundungen auf, und sind vorteilhafterweise aus gehärtetem Stahl (bei Kolben aus Hartalu Stahleinsatz an den Stirnseiten): Es können auch Dichtungen 24,25 vorgesehen sein. Der Winkel α ist so groß dimensioniert, daß eine Schwenkbewegung von 27 Grad bis ca. 31,5 ohne Behinderung ausgeführt werden kann. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht zwei Bögen 330 vor (Fig.17), die in zwei entsprechenden Gleitlagern im Ausleger gleiten.The
Fig. 18 zeigt einen Motordeckel bzw. eine Gehäuseseitenwand 321 mit einer (ringförmigen) Vertiefung 322 sowie Bohrungen 325, welche in eine Ölwanne 329 (Fig.20) münden, wobei das Öl, das an die Gehäuseinnenwand 322 spritzt, aufgefangen und abgeleitet wird. Fig. 20 zeigt einen Motorblock bzw. ein Gehäuse 326 mit seitlich angesetzten Öffnungen 327,328 für Vergaser und Auspuff sowie der angeflanschten Ölwanne 329. Mit 324 ist ein Wellenlager und mit 323 Raum für auf der Welle befindliche Scheiben 350 bezeichnet.18 shows a motor cover or a
Fig. 21 zeigt einen Seitenriß eines Schwenkkolbens 335 mit einer abgeschrägten Bodenfläche 336, wobei das darauf auftreffende Öl durch die Zentrifugalkraft in Richtung der großen Abflußöffnungen 322 im Gehäusedeckel abgelenkt wird.21 shows a side elevation of a
Fig. 22 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig. 2 mit einer Schwenkkolbenlagerung gemäß Fig. 15. Die Welle 16 trägt eine Scheibe bzw.Umhüllung 350 in der die Gleitlager 312,312' für die Bögen 330,330' ausgebildet sind. Fener kann einer bzw. der Welle 16 und/oder der Umhüllung 350 eine Scheibe 351 mit/zwei Ausnehmungen 352 angeformt sein, die die in der Gehäuseseitenwand ausgebildete (zumindest eine) vom Vergaser kommende Brenngaseinlaßöffnung 353 phasenweise verschließen kann. Ferner deckt die Scheibe phasenweise die Oberströmöffnung 356 in der-Seitenwand. Damit wird die Oberleitung bzw. Absaugung des Brenngases aus den Raum innerhalb der Schwenkkolben in den Oberströmkanal 146 bzw, in die Einlaß- bzw. Ansaugöffnung 6 gesteuert. Wahlweise wurden die Öffnungen 353 öder 356 ver-schlossen bzw. geöffnet. Es können in einer oder beiden Seitenwänden eine oder mehrere Öffnungen 353 oder 356 vorgesehen sein; die Steuerscheibe 351 muß sodann entsprechend ausgeführt sein.Fig. 22 shows an arrangement similar to Fig. 2 with a pivoting piston bearing according to Fig. 15. The
In Fig. 25-29 sind die einzelnen Takte eines Motors mit 2 Schwenkkolben und die Bewegungen der Schwenkkolben in den Gleitlagern dargestellt.25-29 the individual cycles of an engine with 2 pivot pistons and the movements of the pivot pistons in the slide bearings are shown.
Fig. 30 zeigt eine Dichtung 24, die im Endbereich eines Schwenkkolbens eingesetzt ist. Vom Anlagepunkt nach vorne weist die Dichtung einen gerundeten Bereich auf, während sie vom Anlagepunkt im Hinblick auf die Drehrichtung nach hinten einen geraden, in den Schwenkkolben übergehenden Verlauf besitzt.30 shows a
Fig. 31 zeigt einen Verdichter im Schnitt. Der Verdichter besitzt dieselben Konstruktionsmerkmale wie der in der Fig. 1-30 dargestellte Motor. Weggelassen können werden die Zündkerze, der Oberströmkanal 146, die öffnungen 353 und 356.Hinzu kommen insbesondere bei vier Schwenkkolben zwei Ein- und Ausströmöffnungen und bei zwei oder drei Schwenkkolben Rückströmventile 357 in den Ausströmöffnugen 358, die bei vier Schwenkkolben, wie hier ersehen werden kann,nicht unbedingt nötig sind. Die Ein- und Ausströmöffnungen sind im Gehäuse vorzugsweise symmetrisch bei den 0 Winkeln 45,135,225 und 315 angeordnet, d.h. im Bereich des Endes der Schwenkkolben in ihrer Horizontalstellung in der Zeichnung. Fig. 31 zeigt schematisch gleichzeitig verschiedene Schwenkkolbenlagerungen.Fig. 31 shows a compressor in section. The compressor has the same design features as the motor shown in Figs. 1-30. Can be omitted, the spark plug, the
Der Verdichter kann auch mit unter Druck stehenden Fluiden angetrieben werden, indem diese durch die Einlaßöffnungen eingespeist werden und durch die Auslaßöffnungen austreten.The compressor can also be driven with pressurized fluids by feeding them through the inlet openings and exiting through the outlet openings.
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