EP0955454A1 - Axial double piston star engine - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis
Definitions
- Axial double piston star machine as a drive for watercraft, and as the basic technology of an axial double-piston radial engine (internal combustion engine).
- the invention relates to an improved swash plate axial piston machine.
- the task of the axial double-piston star machine is to deliver very large amounts of air to the technical equipment required for driving. Recoil as a drive for watercraft has been produced using various technical means for many years with a water jet recoil. Loud and technically complex.
- Axial piston machines using a swash plate are known and have been used in the hydraulic field for many years to generate pressure. You work with capacities up to 500 bar (for example from Linde AG). You need too many individual parts and are constantly reliant on lubricants.
- Axial piston machines of this design are completely unsuitable for the task to be solved according to the invention: to work quietly, in an environmentally friendly manner and to save space and energy. But the performance of this technology is.
- the invention relates to an axial double-piston star machine with a swash plate and cylinders arranged in a star shape, two pistons which are located opposite and rigidly connected and work as a unit at the same time.
- a very large volume of air is therefore to be conveyed in the smallest space in order to generate a recoil jet as a drive for watercraft.
- the air below the water line passed through storage chambers, ejects the necessary pressure to mix with water, increasing the volume again, producing a recoil.
- the necessary air pressure is not provided by high compression but by the speed of the axial double-piston star machine.
- the very low required speed also allows for a low-wear design of the axial double-piston star machine made of composite materials and other materials because of the little compression required.
- the lubricant-free performance is achieved with the few individual parts.
- Watercraft equipped with this technology preferably with a powerful low-voltage electric motor as the drive for the axial double-piston star engine and battery-operated also with their own generator, operate in an environmentally friendly manner and with a very low noise level. Even when driving with an internal combustion engine, the advantages are that a considerably smaller operating engine is necessary. This is particularly economical for large watercraft in terms of consumption, space and weight, as well as in the design of the ships.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Axialkolbenmaschine mit Schrägscheibe. Insbesondere zur Erzeugung eines Rückstoßstrahls als Antrieb für Wasserfahrzeuge. Wobei die Aufgabe der Axial-Doppelkolben-Sternmaschine darin besteht, sehr große Mengen Luft in die notwendige technische Einrichtung für den Fahrbetrieb zu befördern. Rückstoß als Antrieb für Wasserfahrzeuge wird mit verschiedenen technischen Mitteln bereits langjährig mit einem Wassertrahlrückstoß erzeugt. Laut und technisch aufwendig. Axialkolbenmaschinen unter Verwendung einer Schrägscheibe sind bekannt, und im Bereich Hydraulik, zur Druckerzeugung langjährig im Einsatz. Sie arbeiten mit Leistungen bis zu 500 bar (zum Beispiel Fa. Linde AG). Sie benötigen zu viele Einzelteile und sind durchgehend auf Schmiermittel angewiesen. Axialkolbenmaschinen dieser Bauweise sind für die erfinderisch zu lösende Aufgabe: leise, umweltfreundlich und Raum- und Energiesparend zu arbeiten, völlig ungeeignet. Wohl aber die Leistungsfähigkeit dieser Technik.The invention relates to an improved swash plate axial piston machine. In particular for generating a recoil jet as a drive for watercraft. The task of the axial double-piston star machine is to deliver very large amounts of air to the technical equipment required for driving. Recoil as a drive for watercraft has been produced using various technical means for many years with a water jet recoil. Loud and technically complex. Axial piston machines using a swash plate are known and have been used in the hydraulic field for many years to generate pressure. You work with capacities up to 500 bar (for example from Linde AG). You need too many individual parts and are constantly reliant on lubricants. Axial piston machines of this design are completely unsuitable for the task to be solved according to the invention: to work quietly, in an environmentally friendly manner and to save space and energy. But the performance of this technology is.
Gegenstand der Erfindung ist eine Axial-Doppelkolben-Sternmaschine mit Schrägscheibe und sternförmig angeordneten Zylindern, wobei zwei, sich gegenüberliegende und starr verbundene Kolben als Einheit gleichzeitig arbeiten.
Erfindungsgemäß ist somit auf kleinstem Raum ein sehr großes Volumen Luft zur Erzeugung eines Rückstoßstrahls als Antrieb für Wasserfahrzeuge zu fördern. Wobei die Luft unterhalb der Wasserlinie über Staukammern geleitet den notwendigen Druck ausstößt um mit Wasser vermischt, das Volumen noch einmal vergrößernd, einen Rückstoß erzeugt. Der notwendige Luftdruck wird nicht durch hohe Komprimierung sondern durch die Drehzahl der Axial-Doppelkolben-Sternmaschine erbracht. Die hierbei trotzdem sehr gering erforderliche Drehzahl erlaubt auch wegen wenig erforderlicher Komprimierung eine Verschleißarme Bauweise derAxial-Doppelkolben-Sternmaschine aus Verbundwerkstoffen und anderen Materialien die Schmierstoffrei die notwendige Leistung mit den wenigen Einzelteilen erbringen. Wasserfahrzeuge die mit dieser Technik ausgestattet sind, vorzugsweise mit einem starken Niedervolt-Elektromotor als Antrieb der Axial-Doppelkolben-Sternmaschine und Batteriebetrieben auch mit eigenem Generator, fahren umweltfreundlich und mit einem sehr geringen Lärmpegel. Selbst bei Antrieb mit Verbrennungsmotor liegen die Vorteile darin das ein erheblich kleinerer Betriebsmotor notwendig ist. Das ist besonders bei großen Wasserfahrzeugen wirtschaftlich im Verbrauch, Raumbedarf und Gewicht so wie in der Bauart der Schiffe.The invention relates to an axial double-piston star machine with a swash plate and cylinders arranged in a star shape, two pistons which are located opposite and rigidly connected and work as a unit at the same time.
According to the invention, a very large volume of air is therefore to be conveyed in the smallest space in order to generate a recoil jet as a drive for watercraft. The air below the water line, passed through storage chambers, ejects the necessary pressure to mix with water, increasing the volume again, producing a recoil. The necessary air pressure is not provided by high compression but by the speed of the axial double-piston star machine. The very low required speed also allows for a low-wear design of the axial double-piston star machine made of composite materials and other materials because of the little compression required. The lubricant-free performance is achieved with the few individual parts. Watercraft equipped with this technology, preferably with a powerful low-voltage electric motor as the drive for the axial double-piston star engine and battery-operated also with their own generator, operate in an environmentally friendly manner and with a very low noise level. Even when driving with an internal combustion engine, the advantages are that a considerably smaller operating engine is necessary. This is particularly economical for large watercraft in terms of consumption, space and weight, as well as in the design of the ships.
Sie sind ausgesprochen Flachwassergängig und auch bei starkem Pflanzenbewuchs schadlos einsetzbar. Das befahrene Gewässer wird ständig mit Sauerstoff versorgt, so das ein Einsatz in gefährdeten Gewässern sogar erwünscht sein sollte.They are extremely shallow water and can also be used harmlessly with strong vegetation. The water body is constantly supplied with oxygen, so use in endangered waters should even be desirable.
Verwendung der Axial-Doppelkolben-Sternmaschine als Antrieb für Wasserfahrzeuge bezieht sich zuerst auf Sport- und Freizeitboote, und für Segelboote als Hilfsantrieb. Aber auch leistungsstarke Ausführungen für große Wasserfahrzeuge. Der Leistungsfähigkeit der Axial-Doppelkolben-Sternmaschine sind nach oben hin nur physikalische Grenzen gesetzt.Use of the axial double-piston star engine as a drive for watercraft first refers to sports and leisure boats, and for sailboats as an auxiliary drive. But also powerful designs for large watercraft. There are only physical limits to the performance of the axial double-piston star machine.
-
(Fig. 1) zeigt Erfindungsgemäß eine Ansicht der Axial- Doppelkolben-Sternmaschine.
Zwei gleiche, sich gegenüberliegende Gehäuseblöcke (1, 2) mit einem vorgegebenen Abstand zueinander, dem Arbeitsraum, bilden die Grundform. Diese beiden Gehäuseblöcke beinhalten sternförmig angeordnet, axial gegenüberliegend, mehrere Zylinderbuchsen als Kolbenführung. Wobei sich die Stückzahl der Zylinder nach dem gewählten Durchmesser bei sternförmiger Anordnung ergibt. Den Mittelpunkt bildet eine Antriebsachse (3) durch den oberen Gehäuseblock (1), den Arbeitsraum und den unteren Gehäuseblock (2). Die Achse ist im Arbeitsraum mit einer Schrägscheibe (4) fest verbunden (5) und bestimmt durch ihre Winkelstellung zur Achse den Kolbenhub. (Fig. 1) shows a view of the axial double-piston star machine according to the invention.
Two identical, opposing housing blocks (1, 2) with a predetermined distance from each other, the work area, form the basic shape. These two housing blocks contain a star-shaped arrangement, axially opposite, a plurality of cylinder liners as piston guides. The number of cylinders depends on the selected diameter with a star-shaped arrangement. The center point is a drive axle (3) through the upper housing block (1), the work area and the lower housing block (2). The axis is firmly connected (5) in the work area with a swash plate (4) and determines the piston stroke by its angular position to the axis. -
(Fig. 2 bis 4) zeigen im Schnitt und als Ansicht den Aufbau der Kolbenhub-Einheit.
Diese Schrägscheibe (4) ist an ihrem äußeren Rand beidseitig umgeben, und U-förmig eingefaßt, nur durch Axiale Ring-Kugellagerung (6), frei drehend verbunden mit einer Hubscheibe (7), die aus zwei gleichen, gegeneinander liegend, fest verbundenen Teilen besteht. Dadurch wird die Drehbewegung der Antriebsachse (3) über die Kugellagerung (6) der Schrägscheibe (4) zur Hubscheibe (7) in eine Hubbewegung der nicht mitdrehenden Hubscheibe, die durch die Kolbenpaare (11) gehalten wird, umgesetzt. Diese gesamte Einheit als Schräg-Hubscheibe (Fig. 3), hat den Durchmesser des Arbeitsraumes. Im äußeren Bereich der Schräg-Hubscheibe (7), an den Schnittpunkten der axialen Mitte für die Zylinderbuchsen in den Gehäuseblöcken (1,2), sind in die Schräg-Hubscheibe (7), Kugelgelenke (8) eingearbeitet.
Diese Kugelgelenke (8) haben eine exentrische Führung (9) für die Kolbenachse (10) der jeweils zwei gegenüberliegenden, starr verbundenen Kolben (11). Durch die exentrische Führung (9) der Kolbenachse (10) über die Kugelgelenke (8) wird der sich ständig ändernde Radius der Schräg-Hubscheibe im Abstand zur axialen Kolbenführung konstant ausgeglichen und ermöglicht somit umlaufend eine Hubbewegung bei der die Kolben selbstführend arbeiten.
Erfinderisch ist hierbei das Gefüge wesentlicher Bauteile, die mechanisch verbunden als komplexe Einheit arbeiten (Fig. 2)
erstens:
Die Schrägscheibe (4) mit der verbundenen Achse (3) ist umgeben von der ringförmigen Hubscheibe (7) und mit dieser mechanisch durch Ring-Kugellagerung (6), beidseitig und frei drehend verbunden, jetzt eine Schräg-Hubscheibe ( Fig. 3).
Zweitens:
Die Schräg-Hubscheibe durch eingefaßte Kugelgelenke (8) mechanisch verbunden mit den jeweils zwei Axial gegenüberliegenden starr verbundenen Kolben (11), mehrfach auf der Schräg-Hubscheibe so angeordnet, jetzt eine Kolbenhub-Einheit (Fig. 4).
Drittens:
Die Kolbenhub-Einheit (Fig. 4) ist der wesentlichste Bestandteil der Technik. Weiterhin sind nur noch der obere und der untere Gehäuseblock (1, 2) mit den Zylinderbuchsen notwendig, die darüber hinaus übliche Ventilmechanik enthalten.
Diese verbundenen Bauteile bilden gemeinsam die Grundlage, die erfinderische Aufgabe zu lösen, und stellen gleichzeitig die technische Basis zur Nutzung als Verbrennungsmotor dar.
Die Kolbenhub-Einheit führt im Arbeitsablauf mit der Axialen Bewegung der Kolben, die Figur einer Sinusschwingung aus. Dabei werden auf beiden Seiten der Schräg-Hubscheibe immer gegenüberliegend, kräfteausgleichende Scheitelwerte erreicht, die vorhandene Fliehkräfte ausgleichen. Umlaufend ergibt sich somit ein dynamischer Arbeitsvorgang. (Fig. 2 to 4) show in section and as a view the structure of the piston stroke unit.
This swash plate (4) is surrounded on both sides at its outer edge, and edged in a U-shape, only by axial ring-ball bearing (6), freely rotatably connected to a lifting plate (7), which consists of two identical, mutually lying, firmly connected parts consists. As a result, the rotary movement of the drive axle (3) via the ball bearing (6) of the swash plate (4) to the lifting plate (7) is converted into a lifting movement of the non-rotating lifting plate, which is held by the piston pairs (11). This entire unit as an inclined lifting disc (Fig. 3) has the diameter of the work area. In the outer area of the inclined lifting disc (7), at the intersection of the axial center for the cylinder liners in the housing blocks (1,2), ball joints (8) are worked into the inclined lifting disc (7).
These ball joints (8) have an eccentric guide (9) for the piston axis (10) of the two opposite, rigidly connected pistons (11). Due to the eccentric guidance (9) of the piston axis (10) via the ball joints (8), the constantly changing radius of the inclined lifting disc is constantly compensated for at a distance from the axial piston guidance and thus enables a stroke movement in which the pistons operate in a self-guiding manner.
The structure of essential components that work mechanically connected as a complex unit is inventive (Fig. 2)
first:
The swash plate (4) with the connected axis (3) is surrounded by the annular lifting disc (7) and mechanically connected to it by ring-ball bearings (6), rotating on both sides and freely, now an inclined lifting disc (Fig. 3).
Secondly:
The inclined lifting disc is mechanically connected by a ball joint (8) to the two axially opposite rigidly connected pistons (11), arranged several times on the inclined lifting disc, now a piston stroke unit (Fig. 4).
Third:
The piston stroke unit (Fig. 4) is the most essential part of the technology. Furthermore, only the upper and the lower housing block (1, 2) with the cylinder bushes are necessary, which also contain the usual valve mechanism.
These connected components together form the basis for solving the inventive problem and at the same time represent the technical basis for use as an internal combustion engine.
The piston stroke unit performs the figure of a sinusoidal vibration with the axial movement of the pistons. In this case, force-compensating peak values are always achieved on both sides of the inclined lifting disc, which compensate for existing centrifugal forces. All in all, this results in a dynamic work process. -
(Fig. 5 und 6) zeigen Erfindungsgemäß
die technische Einrichtung für den Fahrbetrieb von Wasserfahrzeugen.
Die mit dieser Axial-Doppelkolben-Sternmaschine geförderte Luftmenge wird jetzt in die notwendige, technische Einrichtung für den Fahrbetrieb (Fig. 5 und 6) geleitet. Über gebräuchliche Ventiltechnik an den Gehäuseblöcken (1, 2) durch Rohrleitungen in mindestens eine Staukammer (12). Diese kann im (Fig. 5), aber auch unter dem Wasserfahrzeug (Fig.6) angebracht sein. Die mindestens zwei, daran befindlichen Austrittsdüsen (13) sind derart plaziert, das sie unterhalb des Fahrzeugbodens und unterhalb der Wasserlinie arbeiten. Sie haben einen Durchlaß in angemessenem Querschnitt, der auch bei gering geförderter Luftmenge einen Luftstau in den Staukammern (12) erzeugt, der sich bei erhöhter Drehzahl der Axial-Doppelkolben-Sternmaschine entsprechend erhöht und den Rückstoß vergrößert.
In Fahrtrichtung sind die Austrittsdüsen in vorgegebenem Abstand und notwendiger Länge von einem Mantelgehäuse (14) umgeben das am Fahrzeugboden (15) befestigt ist. Im vorderen Bereich des Mantelgehäuses ist die Ansaugöffnung (16) für das Betriebswasser, das durch den nach hinten austretenden Luftstrahl der Austrittsdüsen (13) angesaugt und dann mit der geförderten Luft verwirbelt, durch die Austrittsöffnung (17) des Mantelgehäuses (14) austritt und einen Rückstoß erzeugt. Das Rückstoßvolumen wird durch die Verwirbelung von Luft und Wasser, im Verhältnis zu der geförderten Luftmenge oder dem angesaugten Wasser, dadurch erheblich vergrößert und beschleunigt.
Hinter der Austrittsöffnung (17) der Mantelgehäuse (14), befinden sich im notwendigen Abstand, zwei einzeln verstellbare Ruderklappen (18) die den Rückstoßstrahl lenken. Für Links- und Rechtsfahrt, wenden auf der Stelle, Vorwärts- und Rückwärtsfahrt und bremsen. Sie können mechanisch oder motorisch gesteuert sein. (FIGS. 5 and 6) show according to the invention
the technical equipment for the operation of watercraft.
The air quantity conveyed with this axial double-piston star machine is now directed into the necessary technical equipment for the driving operation (FIGS. 5 and 6). Using customary valve technology on the housing blocks (1, 2) through pipes into at least one storage chamber (12). This can be installed in (Fig. 5), but also under the watercraft (Fig. 6). The at least two outlet nozzles (13) located there are placed in such a way that they work below the vehicle floor and below the water line. They have a passage with a suitable cross-section, which generates an air build-up in the storage chambers (12) even when the amount of air conveyed is small, which increases correspondingly with increased speed of the axial double-piston radial engine and increases the recoil.
In the direction of travel, the outlet nozzles are surrounded at a predetermined distance and necessary length by a casing (14) which is attached to the vehicle floor (15). In the front area of the jacket housing is the suction opening (16) for the process water, which is sucked in by the air jet emerging from the rear of the outlet nozzles (13) and then swirled with the conveyed air, exits through the outlet opening (17) of the jacket housing (14) and is one Recoil generated. The recoil volume is considerably increased and accelerated by the swirling of air and water in relation to the amount of air conveyed or the water drawn in.
Behind the outlet opening (17) of the casing (14), there are two individually adjustable rudder flaps (18) which guide the recoil jet at the necessary distance. For driving left and right, turning on the spot, driving forward and backward and braking. They can be controlled mechanically or by motor.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP98250150A EP0955454A1 (en) | 1998-05-05 | 1998-05-05 | Axial double piston star engine |
Applications Claiming Priority (1)
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EP98250150A EP0955454A1 (en) | 1998-05-05 | 1998-05-05 | Axial double piston star engine |
Publications (1)
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EP0955454A1 true EP0955454A1 (en) | 1999-11-10 |
Family
ID=8234588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP98250150A Withdrawn EP0955454A1 (en) | 1998-05-05 | 1998-05-05 | Axial double piston star engine |
Country Status (1)
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---|---|
EP (1) | EP0955454A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE440205C (en) * | 1922-05-18 | 1927-02-02 | Arvid Lind | Outboard engine |
GB704935A (en) * | 1951-08-08 | 1954-03-03 | Ricardo & Co Engineers | Improvements in or relating to reciprocating engines pumps or compressors |
DE2618556A1 (en) * | 1976-04-28 | 1977-11-10 | Wilhelm Schmid | Small dimensioned large swept volume IC engine - has two cylinder blocks around drive shaft and stationary eccentric swash plate |
US4448154A (en) * | 1979-04-30 | 1984-05-15 | Paradox International, Incorporated | Internal combustion engine |
-
1998
- 1998-05-05 EP EP98250150A patent/EP0955454A1/en not_active Withdrawn
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