EP1982050A1 - Fluid-system für schwenkkolbenmaschinen - Google Patents

Fluid-system für schwenkkolbenmaschinen

Info

Publication number
EP1982050A1
EP1982050A1 EP07701867A EP07701867A EP1982050A1 EP 1982050 A1 EP1982050 A1 EP 1982050A1 EP 07701867 A EP07701867 A EP 07701867A EP 07701867 A EP07701867 A EP 07701867A EP 1982050 A1 EP1982050 A1 EP 1982050A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
piston
housing
fuel
oscillating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07701867A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arnold Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peraves AG
Original Assignee
Peraves AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peraves AG filed Critical Peraves AG
Publication of EP1982050A1 publication Critical patent/EP1982050A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
    • F01C9/005—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating in the space, e.g. around a fixed point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/04—Lubrication
    • F01C21/045—Control systems for the circulation of the lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007—Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation
    • F04C29/023—Lubricant distribution through a hollow driving shaft

Definitions

  • the invention relates to a fluid system for a rotary piston machine with at least two pivoting pistons arranged in a spherical housing and circulating around a housing-mounted central axis, each having two opposing piston arms and which during pivoting reciprocating pivoting movements about a perpendicular to the axis of rotation Run pivot axis in opposite directions, wherein at least two piston arms mounted guide members engage in at least one, formed in the housing, for controlling the pivoting movements certain guide.
  • oscillating-piston engines belong to the category of internal combustion engines in which the power strokes of the intake, compression, expansion and expulsion of the combustion mixture are effected by external or self-ignition by means of oscillating motions of the revolving pistons between two end positions according to the Otto or Diesel four-stroke method ,
  • Such a known from WO 2005/098202 A1 oscillating piston engine has fluid feeds from the piston side inside to the used as guide members, loose spherical or ellipsoidal shaped bodies of revolution.
  • loose guide members may also be fixedly connected to the piston, radially rotatable rollers may be present, as described for example in US 3,075,506 and WO 03/067033. Also for these guide members lubrication is provided or necessary.
  • an internal cooling by fluid is further indicated by fluid-filled cavities are arranged behind both the side surfaces and behind the inner piston surfaces which surround the working chambers, which are characterized by the heat transfer from the inner surfaces of the working chambers Heat up and pass this heat through the fluid circulation to the container and possibly to fluid cooling devices.
  • the bearings of the circulation Swivel axis and running on the inside of the housing sealing elements are lubricated.
  • the fluid system is to protect each other rubbing machine parts by adequate lubrication from excessive wear, improve the efficiency by reducing the breakdown resistance and possibly additionally provide a cooling by heat dissipation by heating fluid and discharge from the engine.
  • the object of the invention is in each case a fluid system for different applications and designs of the oscillating piston machines, characterized by simplicity, minimum fluid loss or consumption, suitable fluid means and minimal friction, i. low wear and thus long life and to exploit synergies between the fluid systems of lubrication, fuel supply and engine cooling.
  • the fluid system is provided for a reciprocating piston machine, which oscillating piston machine comprises at least two two-armed pivoting pistons arranged in a spherical housing and a revolving pivoting shaft rotatable about a housing-centered revolving axis, wherein the pivoting pistons on the revolving pivoting shaft are about a pivot axis perpendicular to the revolving axis are pivotally mounted such that the rotation of the rotary piston pivot about the axis of rotation about the axis of rotation together, and perform during rotation reciprocating pivotal movements about the pivot axis in opposite directions, with at least 2 piston mounted guide members in at least one, im Housing trained, to control the pivoting movements certain guide groove engage.
  • the pistons each comprise at least one fluid-flooded channel forming part of the fluid system.
  • the respective floodable channel surrounds at least one cavity formed in or on the respective piston and / or at least one in formed bore of the respective piston, wherein the introduction of the fluid from a container through the housing takes place at least one end of the rotary pivot shaft and the respective cavity in or on the respective piston and / or the respective bore in the respective piston via holes in the Circulating pivot shaft are flooded and wherein from the respective cavity and / or the respective bore a discharge of the fluid in the direction of the housing inside facing piston surfaces takes place, so that both caused by the rotation of the rotary pivot shaft centrifugal force to a suction causes the initiation as well as pressure in the discharge lines at the piston surface and thus an automatic fluid circulation via drain openings is set to the container in motion.
  • the introduction of the fluid is advantageously carried out by a Kalibrierdüse, which determines the fluid passage ⁇ volumetrically.
  • a return valve can be connected upstream of the introduction, which prevents the return flow of fluid, for example due to evaporation, from the machine due to evaporation.
  • the introduction into the circulation pivot shaft can be made either via at least one axial bore at the shaft end or at least one radial bore in the storage.
  • Kalottendeckel Kalottendeckeln
  • the working chamber inner surfaces are backed with holes or chambers emanating from these cavities, which likewise fill with fluid and take over heat from the working chamber inner surfaces.
  • this heat transfer can lead to vaporization of the fluid and thus divert a very large amount of heat from the pistons, which have at least one discharge to the inside of the guide members in the piston outer side.
  • calibrated connection bores (hereinafter "calibration bores") in the sealing ring or sealing strip retaining grooves
  • the sealing of these sealing elements to the working chambers or prechambers is improved by means of fluid filling of the retaining grooves and hydraulic contact pressure and, on the other hand, the gap between the sealing element and the ball inner housing is ensured by gap losses.
  • diesel fuel in particular for compression-ignition engines or to effect lubrication by oil admixture with petrol in simple, smaller engines.
  • these fluids are conducted instead of engine oil on the described circuit through the internal engine and then to the fuel tank or to the injection or carburetor.
  • diesel fuel instead of cooling liquid mixture such as water + antifreeze, which is conducted from the fuel tank into the cooling jacket of the housing and then cooled again via a cooler through which air flows and returned to the tank.
  • Fig. 1 is a side view of an oscillating-piston engine with two at one. ner circulating pivot shaft arranged piston and a erfindungsge- baussen fluid system;
  • FIG. 2 shows the oscillating-piston machine cut in the direction of rotation axis direction according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows the oscillating-piston machine cut in the direction of the pivot axis according to FIG. 1, the pistons being shown in a section along the pivot axis inside the machine;
  • FIG. 4 shows a diagrammatic / perspective view of an overall system of a reciprocating piston engine, which comprises a further embodiment of the fluid system according to the invention in combination with an engine-fuel injection and an engine cooling system, all preferably with diesel fuel powered by the same fuel tank, with injection,
  • FIGS. 1-3 show a rotary piston machine 100 with a fluid system 60 according to the invention.
  • the oscillating piston engine 100 includes i.a. a spherical housing 19, a rotatable about a central axis arranged around the housing 23 rotatably mounted at their ends in the housing wall rotary pivot shaft 25 and two attached to the circulating pivot shaft 25 pivoting piston 4.
  • Each of the pivot piston 4 has two with respect to the revolving axis 23 diametrically opposed piston arms 4.1 and 4.2 and is pivotally mounted on the revolving pivot shaft 25 about a pivot axis 24 perpendicular to the axis of rotation 23 such that the pivot piston 4 rotate together with a rotation of the revolving pivot shaft 25 about the revolving axis 23 around the revolving axis 23 and in addition Revolve reciprocating pivotal movements about the pivot axis 24 in opposite directions.
  • 4 guide members 5 are mounted on at least two pistons, which engage in at least one formed in the housing 19, for controlling the pivoting movements certain guide groove 17.
  • the guide members 5 are each loose spherical rotary bodies, which are each mounted on the piston side in a formed on one of the piston 4 holding pan 39, wherein the holding pan 39 - is formed hemispherical - in accordance with the shape of the respective rotating body 39.
  • the guide members 5 can also be realized as radial rollers, wherein the rollers can be held in a rolling or sliding bearing part formed on the respective piston 4.
  • Such arrangements of guide members in the form of rotational bodies or rollers are also disclosed, for example, in WO 2005/098202 and WO 03/067033, respectively.
  • the volume of the respective working chamber 4.1 'or 4.2' depends on the instantaneous position of the pistons 4 and fluctuates during circulation of the revolving pivot shaft 25 and the piston 4 around the revolving axis 23 periodically between a minimum value and a maximum value.
  • a fuel can be sprayed via an injection valve 20 (depending on the position of the pistons 4) optionally into the working chamber 4.1 'or the working chamber 4.2' and subsequently ignited in the respective working chamber, where the combustion of the fuel causes a pivotal movement of the pistons 4 in respectively opposite directions about the pivot axis 24 and correspondingly a circulation of the pistons 4 and the revolving pivot shaft 25 about the revolving axis 23.
  • sealing elements 6 Between the respective pistons 4 and the inside 2 of the housing 19 and the revolving pivot shaft 25 is provided; wherein the sealing elements 6 are respectively held in corresponding, formed in the piston 4 retaining grooves 7.
  • the oscillating piston engine 100 can be operated as a diesel engine (as indicated in FIGS. 1-3). Alternatively, the oscillating piston engine 100 may also be equipped with a spark plug (not shown in the figures) for igniting the fuel introduced into one of the working chambers 4.1 'or 4.2' in order to operate the oscillating piston engine 100 as a spark igniter.
  • a spark plug not shown in the figures
  • the fluid system 60 comprises a container 15 (flanged to the housing 19 in the present case) for a fluid, a system of channels formed in the interior of the oscillating piston engine 100 that can be flushed with the fluid and continuous for the fluid (which will be specified in more detail below a conduit 61 for introducing the fluid from the container 15 into said system of channels and a return flow of the fluid from said system of channels into the container 15 via fluid drainage openings 16 formed in the housing 19 closed circulation for the fluid to realize.
  • the flow of fluid through the interior of the oscillating piston engine 100 (along said system of channels) is organized as follows.
  • a calibration nozzle 9 for regulating the flow of the fluid and a check valve 37 (for preventing backflow into the container 15) is installed in the conduit 61, wherein the arrow on the line 61 in Fig. 1, the flow direction of the fluid.
  • the line 61 opens into an inlet opening 1 for the fluid in the wall of the housing 19.
  • the inlet opening 1 is open to one end 27 of the revolving pivot shaft 25 and allows the introduction of the fluid from the line 61 into (respectively at both Ends open) bores 26 which in the rotary pivot shaft 25 along the circumferential axis 23 (see Fig. 2) and along the pivot axis 24 (see Fig. 3) extend and intersect each other in the middle of its longitudinal extent. In this way, a flow of the fluid in the revolving pivot shaft 25 along the revolving axis 23 and the pivot axis 24 is possible.
  • a cavity 28 (with the shape of a spherical segment) formed, which via an opening at one end of the bore 26 or, at the closed ends of the bore 26 at the pivot shaft part of the circulation pivot shaft 25 through the thrust bearing 50 is flooded with the fluid.
  • the two shown in Figure 3, arranged at opposite ends of the rotary pivot shaft 25 cavities 28 are each formed on different pistons 4 and therefore in pivotal movements of the two pistons 4 respectively in opposite directions. each perform a rotational movement about the pivot axis 24.
  • Each of the pistons 4 has in each case in the piston arms 4.1 and 4.2 in the vicinity of the working chamber inner sides 14 a plurality of bores 30, each of one of Cavities 28 are flooded with the fluid. Of the holes 30 in turn lead different calibration holes 10 to the retaining grooves 7 for the sealing elements 6 and leads 31 under the respectiveêtsgliedem. 5
  • the fluid may consist of the retaining grooves 7 (via gaps respectively formed between one of the sealing members 6 and the corresponding retaining groove 7) and the leads 31 (via gaps formed respectively between one of the guide members 5 and the corresponding retaining cup 39) escape the respective piston 4 to the housing inside 2 and, for example, to the guide grooves 17 long.
  • a drainage groove 51 is formed in each case, in which the fluid can flow past the respective guide member 5 to the already mentioned drainage openings 16 and from there into the container 15.
  • the oscillating-piston engine 100 has cavities 18 for a cooling fluid on the outside of the housing 19, wherein the cooling fluid can penetrate into the cavities 18 via a cooling-fluid introduction opening 34 (see FIGS. 3 and 4) Leave the cavities 18 via a cooling fluid outlet opening 35 (see FIGS. 1 and 3).
  • FIG. 4 shows the oscillating piston engine 100 already described in connection with FIGS. 1-3 in conjunction with another fluid system 70 designed according to the invention.
  • the system 70 in the present case is combined with a fuel injection and with a cooling system wherein the fluid system 70 for introducing a fluid via a (connecting) line 32 in the inlet port 1 and the cooling system for introducing a (cooling) fluid via a (connecting) line 42 into the cooling fluid inlet opening 34th and the fuel injection for introducing fuel through a (connecting) line 52 into the injection valve 20 is used.
  • the (connecting) lines 32, 42 and 52 are all connected to a fuel tank 11 which supplies the fluid system 70, the cooling system and the fuel injection ' with a fluid, preferably diesel fuel.
  • the fluid system 70 also includes a (connecting) conduit 33 between the container 15 and the fuel tank 11 to provide a return flow of the fluid passing through the intake manifold. Opening 1 supply fluid to the fuel tank 11 to ensure.
  • a (connection) line 43 between (not visible in Fig. 4, but shown in Fig. 3) cooling fluid outlet opening 35 and the fuel tank 11 provides correspondingly eiuien reflux of the introduced into the cooling fluid inlet port 34 fluid to the fuel tank 11.
  • the lines 32, 42 and 52 are each provided with its own (conveyor) pump 8 or 36 and 38, respectively.
  • the lines 33 and 43 are each equipped with their own heat sinks 21 and 22 for the back to the fuel tank 11 running fluid.
  • the arrows on the lines 32, 33, 42, 43 and 52 in Fig. 4 each indicate the flow direction of the fluid.
  • the fluid flow rate is determined by the fluid inlet pressure to Einleitöff- 1, the adjustable or replaceable calibration 9, the viscosity of the fluid, the inner diameter of the ' housing 19, the speed of the oscillating piston engine 100 and the cross section of the calibration holes 10 to the Sealing elements 6 and to the guide members 5 determined.
  • diesel fuel can also be used for lubrication and the fluid system can be connected to the fuel tank 11 as in the example according to FIG. 4.
  • the compounds 32, 33 by means of fine-mesh sieves 12 to prevent rupture-preventing.
  • the fluid gap losses in the sealing elements 6 on the antechamber 13 or working chamber inner sides 14 cause mixing with the Otto fuel supplied by the fuel system and loss lubrication such as achieved in two-stroke engines for the lubrication of the sealing elements 6, while shaft bearings 46, thrust bearings 50 and guide members 5 are supplied by the fluid circulation via discharge openings 16 in the guide grooves 17.
  • the fluid system can also be used for external cooling of the oscillating piston engine by the cooling cavities 18 are flooded outside the ball housing 19 through the cooling fluid inlet opening 34 with fluid and through the cooling fluid outlet opening 35 with or without intermediate main radiator 22, a return line 43 to the fuel tank 11 takes place.
  • the auto-ignition engine since diesel fuel is suitable both as a lubricating fluid for lubrication in the internal engine and as a cooling fluid for external cooling of the engine, especially diesel fuel is characterized by suitable properties for these applications in particular with regard to lubricity, viscosity and boiling point.

Abstract

Das Fluid-System ist für eine Schwenkkolbenmaschine (100) bestimmt, welche mindestens 2 in einem kugelförmigen Gehäuse (19) angeordnete und um eine gehäusemittig angebrachte Umlaufachse (23) gemeinsam umlaufende, zweiarmige Schwenkkolben (4) aufweist, wobei die Schwenkkolben beim Umlaufen hin- und hergehende Schwenkbewegungen um eine zur Umlaufachse (23) senkrechte Schwenkachse (24) gegensinnig ausführen und an mindestens 2 Kolben (4) angebrachte Führungsglieder (5) in mindestens eine, im Gehäuse (19) ausgebildete, zum Steuern der Schwenkbewegungen dienende Führungsnut (17) eingreifen. Das Fluid-System (70) umfasst mindestens eine mittige, in der Nähe eines Endes der Umlaufachse (23) liegende Einleitöffnung (1) für ein Fluid, für das Fluid durchgängige Hohlräume und/oder Bohrungen (10) in den Kolben (4) sowie einen Fluid-Ablass auf der Aussenseite (3) des jeweiligen Kolbens. Eine Rotation der Kolben (4) um die Umlaufachse (23) bewirkt einen Druckunterschied, der sich als Sog bei der Einleitöffnung (1) und als Druck im Ablassbereich (16) auswirkt und damit eine pumpenlose oder mit geringem Vordruck auskommende Fluid-Zirkulation ermöglicht. Das Fluid-System dient beispielsweise zur Schmierung der Schwenkkolbenmaschine (100) und kann - bei einer Verwendung von Kraftstoff als Fluid - gemeinsam mit einer Kraftstoffversorgung und mit einer Kühlung der Schwenkkolbenmaschine aus einem KrafstoffBehälter mit Fluid versorgt werden.

Description

Fluid-System für Schwenkkolbenmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Fluid-System für eine Schwenkkolbenmaschine mit mindestens 2 in einem kugelförmigen Gehäuse angeordneten und um eine gehäusemittig angebrachte Umlaufachse gemeinsam umlaufenden Schwenkkolben, die je zwei gegenüberliegende Kolbenarme aufweisen und welche beim Umlaufen hin- und her- gehende Schwenkbewegungen um eine zur Umlaufachse senkrechte Schwenkachse gegensinnig ausführen, wobei an mindestens zwei Kolbenarmen angebrachte Führungsglieder in mindestens eine, im Gehäuse ausgebildete, zum Steuern der Schwenkbewegungen bestimmte Führungsnut eingreifen.
Diese Schwenkkolbenmaschinen gehören zur Gattung der Verbrennungsmaschinen, bei denen die Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Expandierens und Ausstos- sens des Verbrennungsgemisches nach dem Otto- oder Diesel-Viertakt-Verfahren mit Fremd- bzw. Selbstzündung durch Schwenkbewegungen der umlaufenden Kolben zwischen zwei Endstellungen bewirkt werden.
Eine solche aus der WO 2005/098202 A1 bekannte Schwenkkolbenmaschine weist Fluid-Zuführungen von der Kolbenseite innen zu den als Führungsglieder verwendeten, losen kugel- oder ellipsoid-förmigen Rotationskörpern auf. Anstelle dieser losen Führungsglieder können auch fest zu den Kolben verbundene, radial drehbare Rollen vorhanden sein, wie diese beispielsweise in der US 3 075 506 und der WO 03/067033 beschrieben sind. Auch für diese Führungsglieder ist eine Schmierung vorgesehen bzw. notwendig. Bei der ersten der obgenannten Schwenkkolbenmaschinen ist weiter eine Innenkühlung durch Fluid angegeben, indem sowohl hinter den Seitenflächen als auch hinter den inneren Kolbenflächen, welche die Arbeits- kammern umschliessen, mit Fluid gefüllte Hohlräume angeordnet sind, welche sich durch den Wärmeübergang von den Innenflächen der Arbeitskammern her erwärmen und diese Wärme über die Fluid-Zirkulation zum Behälter und ggf. an Fluid- Kühlvorrichtungen weitergeben. Zudem müssen die Lager der Umlauf- Schwenkachse sowie die auf der Gehäuse-Innenseite laufenden Dichtelemente geschmiert werden. Das Fluidsystem soll sich aneinander reibende Maschinenteile durch adäquate Schmierung vor übermässiger Abnützung schützen, durch Herabsetzung des Durchdrehwiderstands den Wirkungsgrad verbessern sowie ggf. zusätz- lieh eine Kühlung durch Wärmeabfuhr mittels Erhitzung von Fluid und Ableitung aus dem Motor gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es, für unterschiedliche Anwendungen und Ausführungen der Schwenkkolbenmaschinen jeweils ein Fluidsystem, gekennzeichnet durch Ein- fachheit, minimalen Fluid-Verlust bzw. -Verbrauch, passende Fluid-Mittel und minimale Reibung, d.h. geringer Abnützung und damit langer Lebensdauer zu schaffen und Synergien zwischen den Fluidsystemen von Schmierung, Kraftstoff-Versorgung und Motorkühlung auszunützen.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein Fluid-System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Fluid-System ist für eine Schwenkkolbenmaschine vorgesehen, welche Schwenkkolbenmaschine mindestens 2 in einem kugelförmigen Gehäuse angeord- nete zweiarmige Schwenkkolben und eine um eine gehäusemittig angeordnete Umlaufachse drehbare Umlauf-Schwenkwelle umfasst, wobei die Schwenkkolben an der Umlauf-Schwenkwelle um eine zur Umlaufachse senkrechte Schwenkachse derart schwenkbar befestigt sind, dass die Schwenkkolben bei einer Drehung der Umlauf- Schwenkwelle um die Umlaufachse um die Umlaufachse gemeinsam umlaufen, und beim Umlaufen hin- und hergehende Schwenkbewegungen um die Schwenkachse gegensinnig ausführen, wobei an mindestens 2 Kolben angebrachte Führungsglieder in mindestens eine, im Gehäuse ausgebildete, zum Steuern der Schwenkbewegungen bestimmte Führungsnut eingreifen. Die Kolben umfassen jeweils mindestens einen mit einem Fluid beflutbaren Kanal, welcher einen Bestandteil des Fluid- Systems bildet.
Gemäss der Erfindung umtasst der jeweilige beflutbare Kanal mindestens einen in oder an dem jeweiligen Kolben ausgebildeten Hohlraum und/oder mindestens eine in dem jeweiligen Kolben ausgebildete Bohrung, wobei die Einleitung des Fluids von einem Behälter durch das Gehäuse an mindestens einem Ende der Umlauf- Schwenkwelle erfolgt und der jeweilige Hohlraum in oder an dem jeweiligen Kolben und/oder die jeweilige Bohrung in dem jeweiligen Kolben über Bohrungen in der Um- lauf-Schwenkwelle beflutbar sind und wobei aus dem jeweiligen Hohlraum und/oder der jeweiligen Bohrung eine Ableitung des Fluids in Richtung der der Gehäuse- Innenseite zugewandten Kolbenoberflächen erfolgt, sodass durch die bei einer Rotation der Umlauf-Schwenkwelle entstehende Fliehkraft sowohl ein Sog an der Einleitung wie auch Druck in den Ableitungen bei der Kolbenoberfläche bewirkt und damit eine selbsttätige Fluid-Zirkulation über Abfluss-Öffnungen zum Behälter in Gang gesetzt wird.
Die Einleitung des Fluids wird vorteilhaft durch eine Kalibrierdüse vorgenommen, welche den Fluid-Durchgang^ volumenmässig bestimmt. Zudem kann ein Rück- schiagventil der Einleitung vorgeschaltet werden, welches den Rückfluss von Fluid, beispielsweise bei Druckanstieg zufolge Verdampfung, aus der Maschine verhindert. Weiter ist es zweckmässig, die Verteilung im Innenmotor über Bohrungen in der Umlauf-Schwenkwelle, welche sich mittig kreuzartig treffen, vorzunehmen. Die Einleitung in die Umlauf-Schwenkwelle kann entweder über mindestens eine Axialbohrung am Wellenende oder mindestens eine Radial-Bohrung in der Lagerung vorgenommen werden. Dabei ist es vorteilhaft, Wälz-, insbesondere Nadellager an der Umlauf- Schwenkwelle auf der Umlaufachse und Nadelkränze auf der Aussenseite der Kolben auf der Schwenkachsenseite der Schwenkwelle vorzusehen, weil so nur geringe Fluid-Mengen zur Lager-Schmierung notwendig sind. Ein Fluid-Bedarf für diese La- ger kann durch Abdichtung und Dauerschmierung sogar vollständig vermieden werden. Aus der Umlauf-Schwenkwelle kann über mindestens eine Radial-Bohrung das Lager am dem Einleitungsende entgegengesetzten Wellenteil geschmiert werden. Aus dem Schwenkwellenteil wird Fluid über je mindestens eine Radialbohrung und eine Rundnut und/oder eine axial verlaufende Schmiernut in den Kolben und durch die bevorzugt als Nadelkränze ausgebildeten Axiallager, welche die Fliehkräfte der Kolben aufnehmen, in Hohlräume geleitet, die beispielsweise mit kugelförmigen, an den jeweiligen Kolben befestigten Kalottendeckeln (im Folgenden „Kugelkalottendeckel") an den jeweiligen Kolben ausgebildet werden können. In diesen an die Ar- beitskammern angrenzenden, durch die Kolbenseitenflächen davon getrennten Hohlräumen erfolgt eine Aufheizung des Fluids und damit ein Wärmeübergang zu diesem.
Weiter sind die Arbeitskammer-Innenflächen mit von diesen Hohlräumen ausgehenden Bohrungen oder Kammern hinterfüttert, die sich ebenfalls mit Fluid füllen und Wärme von den Arbeitskammer-Innenflächen übernehmen. Bei Hochleistungsmaschinen kann dieser Wärmeübergang bis zur Verdampfung des Fluids führen und damit eine sehr grosse Wärmemenge aus den Kolben ableiten, welche über mindes- tens eine Ableitung zur Innenseite der Führungsglieder in der Kolbenaussenseite verfügen. Durch die Rotation der losen Führungsglieder oder durch Spaltverluste bei festen Rollenführungen kommt Fluid-Zirkulation von der Einlassöffnung durch den Innnenmotor zustande, bei welcher Wellen- und Kolbenlager sowie Führungsglieder und Führungsnuten kontinuierlich geschmiert werden und durch die Zirkulation weiter zu den Abflussöffnungen in den Führungsnuten Wärme laufend zum Behälter und durch dessen Aussengehäuseflächen oder ggf. über einen Fluid-Kühler abgeführt wird. Zur Schmierung der Dichtringe und Dichtleisten ist es vorteilhaft, aus den Hohlräumen der Kugelkalottendeckel oder aus dem Hohlraum der Bohrungen hinter den Arbeitskammer-Innenflächen kalibrierte Verbindungs-Bohrungen (im Folgenden „Ka- librierbohrungen") in die Dichtring- oder Dichtleisten-Haltenuten vorzusehen. Damit wird einerseits die Abdichtung dieser Dichtelemente zu den Arbeits- bzw. Vorkammern mittels Fluid-Befüllung der Haltenuten und hydraulischem Anpressdruck verbessert und andererseits durch Spaltverluste die Schmierung zwischen Dichtelement und Kugel-Innengehäuse gewährleistet. ' '
Als Fluid kommen normalerweise Motorenöle wie bei Hubkolbenmotoren in Frage. Es ist auch möglich, insbesondere bei Selbstzündermotoren dafür Dieselkraftstoff zu verwenden oder etwa bei einfachen, kleineren Maschinen eine Schmierung durch Ölzumischung mit Ottokraftstoff zu bewirken. Dabei werden diese Fluide anstelle von Motorenöl auf dem beschriebenen Kreislauf durch den Innenmotor und anschlies- send zum Kraftstofftank oder zur Einspritzung bzw. Vergaser geleitet. Weiter ist es, etwa bei Selbstzündermotoren, erfindungsgemäss auch möglich, für die Motorgehäuse-Flüssigkeitskühlung statt Kühlflüssigkeitsgemisch wie etwa Wasser + Frostschutzmittel jeweils Dieselkraftstoff zu verwenden, der vom Kraftstofftank in den Kühlmantel des Gehäuses geleitet und dann über einen mit Luft durchström- ten Kühler wieder abgekühlt und in den Tank zurückgeleitet wird. Bei einer solchen Ausführung des Fluidsystems ist also für Schmierung, Kühlung und Kraftstoff- Versorgung nur ein einziger Behälter notwendig, in welchem der Ausgang für die Kraftstoff-Versorgung zweckmässigerweise über einem für die Kühlung und die Schmierung ausreichenden Reservestand abgenommen wird, sodass die Maschine bis zum Kraftstoffmangel sicher geschmiert und gekühlt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Seiten-Gesamtansicht einer Schwenkkolbenmaschine mit zwei an ei- . ner Umlauf-Schwenkwelle angeordneten Kolben und einem erfindungsge- mässen Fluid-System;
Fig. 2 die in Umlaufachsenrichtung geschnittene Schwenkkolbenmaschine ge- mäss Fig. 1 ;
Fig. 3 die in Schwenkachsenrichtung geschnittene Schwenkkolbenmaschine ge- mäss Fig. 1 , wobei im Innern der Maschine die Kolben in einem Schnitt entlang der Schwenkachse dargestellt sind;
Fig. 4 eine schematisch/perspektivische Ansicht eines Gesamt-Systems einer Schwenkkolbenmaschine, welches eine weitere Ausführungsform des er- findungsgemässen Fluid-Systems in Kombination mit einer Motor-Kraftstoff- Einspritzung und einem Motorkühl-System umfasst, alle bevorzugt mit Die- sel-Kraftstoff vom gleichen Kraftstoff Behälter versorgt, wobei Einspritzung,
Fluid-Zuführung und Kühlsystem je mit eigenen Förderpumpen und die Rücklaufleitungen von Schmierung und Kühlsystem je mit eigenen Kühlkörpern versehen sind. Die Fig. 1-3 zeigen eine Schwenkkolbenmaschine 100 mit einem erfindungsgemäs- sen Fluid-System 60.
Die Schwenkkolbenmaschine 100 umfasst u.a. ein kugelförmiges Gehäuse 19, eine um eine gehäusemittig angeordnete Umlaufachse 23 drehbare, an ihren Enden in der Gehäusewand gelagerte Umlauf-Schwenkwelle 25 und zwei and der Umlauf- Schwenkwelle 25 befestigte Schwenkkolben 4. Jeder der Schwenkkolben 4 weist zwei bezüglich der Umlaufachse 23 diametral gegenüberliegende Kolbenarme 4.1 und 4.2 auf und ist an der Umlauf-Schwenkwelle 25 um eine zur Umlaufachse 23 senkrechte Schwenkachse 24 derart schwenkbar befestigt sind, dass die Schwenkkolben 4 bei einer Drehung der Umlauf-Schwenkwelle 25 um die Umlaufachse 23 gemeinsam um die Umlaufachse 23 umlaufen und zusätzlich beim Umlaufen hin- und hergehende Schwenkbewegungen um die Schwenkachse 24 gegensinnig aus- führen. Um die jeweilige Lage der Kolben relativ zur Umiaufachse 23 bzw. zur Schwenkachse 24 zu kontrollieren, sind an mindestens zwei Kolben 4 Führungsglieder 5 angebracht, die in mindestens eine im Gehäuse 19 ausgebildete, zum Steuern der Schwenkbewegungen bestimmte Führungsnut 17 eingreifen.
Im vorliegenden Fall sind die Führungsglieder 5 jeweils lose kugelförmige Rotationskörper, die jeweils kolbenseitig in einer an einem der Kolben 4 ausgebildeten Haltepfanne 39 gelagert sind, wobei die Haltepfanne 39 - entsprechend der Form des jeweiligen Rotationskörpers 39 - halbkugelförmig ausgebildet ist. Alternativ können die Führungsglieder 5 auch als radiale Rollen realisiert werden, wobei die Rollen in ei- nem an dem jeweiligen Kolben 4 ausgebildeten Wälz- oder Gleitlagerteil gehalten werden können. Derartige Anordnungen von Führungsgliedern in Form von Rotationskörpern bzw. Rollen sind beispielsweise auch in WO 2005/098202 bzw. WO 03/067033 offenbart.
Der Zwischenraum zwischen den (benachbarten) Kolbenarmen 4.1 der beiden Kolben 4 und der Innenseite 2 de;s Gehäuses 19 bildet eine Arbeitskammer 4.1' und der (bezüglich der Umlauf-Schwenkwelle 25 gegenüberliegende) Zwischenraum zwischen den (benachbarten) Koibenarmen 4.2 der beiden Kolben 4 und der Innenseite 2 des Gehäuses 19 bildet eine Arbeitskammer 4.2'. Das Volumen der jeweiligen Arbeitskammer 4.1' bzw. 4.2' hängt von der momentanen Stellung der Kolben 4 ab und schwankt beim Umlaufen der Umlauf-Schwenkwelle 25 bzw. der Kolben 4 um die Umlaufachse 23 periodisch zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert.
Um die Schwenkkolbenmaschine 100 als Verbrennungsmotor zu betreiben, kann ein Kraftstoff über ein durch das Gehäuse 19 geführtes Einspritzventil 20 (je nach Stellung der Kolben 4) wahlweise in die Arbeitkammer 4.1' oder die Arbeitskammer 4.2' gespritzt und anschliessend in der jeweiligen Arbeitskammer gezündet werden, wo- bei die Verbrennung des Kraftstoffs eine Schwenkbewegung der Kolben 4 in jeweils entgegengesetzten Richtungen um die Schwenkachse 24 und entsprechend einen Umlauf der Kolben 4 bzw. der Umlauf-Schwenkwelle 25 um die Umlaufachse 23 ver- anlasst.
Zur Abdichtung der Arbeitskammern 4.1' bzw. 4.2' sind Dichtelemente 6 zwischen den jeweiligen Kolben 4 und der Innenseite 2 des Gehäuses 19 bzw. der Umlauf- Schwenkwelle 25 vorgesehen,; wobei die Dichtelemente 6 jeweils in entsprechenden, in den Kolben 4 ausgebildeten Haltenuten 7 gehalten sind.
Die Schwenkkolbenmaschine 100 kann (wie in den Fig. 1-3 angedeutet) als Selbstzünder betrieben werden. Alternativ kann die Schwenkkolbenmaschine 100 auch mit einer (in den Figuren nicht dargestellten) Zündkerze zum Zünden des in eine der Arbeitskammern 4.1' bzw. 4.2' eingebrachten Kraftstoffs ausgestattet werden, um die Schwenkkolbenmaschine 100 als Fremdzünder zu betreiben.
Das Fluid-System 60 umfasst einen (im vorliegenden Fall an das Gehäuse 19 angeflanschten) Behälter 15 für ein Fluid, ein im Innern der Schwenkkolbenmaschine 100 ausgebildetes, mit dem Fluid beflutbares und für das Fluid durchgängiges System von Kanälen (welches im Folgenden noch näher spezifiziert wird), eine Leitung 61 zum Einleiten des Fluids aus dem Behälter 15 in das genannte System von Kanälen und einen Rückfluss des Fluids aus dem genannten System von Kanälen in den Behälter 15 über im Gehäuse 19 ausgebildeten Abfluss-Öffnungen 16 für das Fluid, um einen geschlossenen Umlauf für das Fluid zu realisieren. Der Durchfluss des Fluids durch das Innere der Schwenkkolbenmaschine 100 (längs des genannten Systems der Kanäle) ist wie folgt organisiert.
Wie in Fig. 1 angedeutet, ist in der Leitung 61 eine Kalibrierdüse 9 zur Regulierung des Durchflusses des Fluids und ein Rückschlagventil 37 (zur Verhinderung eines Rückflusses in den Behälter 15) eingebaut, wobei der Pfeil an der Leitung 61 in Fig. 1 die Flussrichtung des Fluids kennzeichnet. Die Leitung 61 mündet in eine Einleitöffnung 1 für das Fluid in der Wand des Gehäuses 19. Die Einleitöffnung 1 ist zu ei- nem Ende 27 der Umlauf-Schwenkwelle 25 hin offen und ermöglicht die Einleitung des Fluids aus der Leitung 61 in (jeweils an beiden Enden offenen) Bohrungen 26, die in der Umlauf-Schwenkwelle 25 längs Umlaufachse 23 (siehe Fig. 2) und längs der Schwenkachse 24 (siehe Fig. 3) verlaufen und sich jeweils in der Mitte ihrer Längserstreckung durchkreuzen. Auf diese Weise ist ein Fluss des Fluids in der Um- lauf-Schwenkwelle 25 längs der Umlaufachse 23 und der Schwenkachse 24 möglich.
Von den Bohrungen 26 in der Umlauf-Schwenkwelle 25 ist ein Fluss des Fluids in Richtung der der Gehäuse-Innenseite 2 zugewandten Kolbenoberflächen 3 auf verschiedenen Wegen möglich.
An einer Seite des jeweiligen Kolbens 4 ist jeweils mittels eines (an dem jeweiligen Kolben 4 befestigten) Kugelkalottendeckels 29 ein Hohlraum 28 (mit der Form eines Kugelsegments) gebildet, der über eine Öffnung an einem Ende der Bohrung 26 oder, bei geschlossenen Enden der Bohrung 26 am Schwenkwellenteil der Umlauf- Schwenkwelle 25 durch das Axiallager 50 mit dem Fluid beflutbar ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die beiden in Fig. 3 dargestellten, an gegenüberliegenden Enden der Umlauf-Schwenkwelle 25 angeordneten Hohlräume 28 jeweils an verschiedenen Kolben 4 ausgebildet sind und deshalb bei Schwenkbewegungen der beiden Kolben 4 jeweils gegenläufig relativ; zueinander jeweils eine Drehbewegung um die Schwenkachse 24 ausführen.
Jeder der Kolben 4 weist jeweils in den Kolbenarmen 4.1 und 4.2 in der Nähe der Arbeitskammer-Innenseiten 14 mehrere Bohrungen 30 auf, die jeweils von einem der Hohlräume 28 aus mit dem Fluid beflutbar sind. Von den Bohrungen 30 wiederum führen verschieden Kalibrierbohrungen 10 zu den Haltenuten 7 für die Dichtelemente 6 und zu Ableitungen 31 unter den jeweiligen Führungsgliedem 5.
Das Fluid kann aus den Haltenuten 7 (über Spalte, die jeweils zwischen einem der Dichtelemente 6 und der entsprechenden Haltenut 7 ausgebildet sind) und den Ableitungen 31 (über Spalte, die jeweils zwischen einem der Führungsglieder 5 und der entsprechenden Haltepfanne 39 ausgebildet sind) aus dem jeweiligen Kolben 4 zur Gehäuse-Innenseite 2 entweichen und beispielsweise zu den Führungsnuten 17 ge- langen. Entlang jeder der Führungsnuten 17 ist jeweils eine Abflussnut 51 ausgebildet, in der das Fluid an den jeweiligen Führungsliedem 5 vorbei zu den bereits erwähnten Abflussöffnungen 16 und von dort in den Behälter 15 abfliessen kann.
Wie Fig. 2 weiterhin andeutet, weist die Schwenkkolbenmaschine 100 an der Aus- senseite des Gehäuses 19 Hohlräume 18 für ein Kühlfluid auf, wobei das Kühlfluid über eine Kühlfluid-Einleitöffnung 34 (siehe Fig. 3 und 4) in die Hohlräume 18 eindringen kann und die Hohlräume 18 über eine Kühlfluid-Austrittsöffnung 35 (siehe Fig. 1 und 3) verlassen kann.
Die Fig. 4 zeigt die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1-3 beschriebene Schwenkkolbenmaschine 100 in Verbindung mit einem anderen gemäss der Erfindung ausgestalteten Fluid-System 70. Das System 70 ist im vorliegenden Fall kombiniert mit einer Kraftstoff-Einspritzung und mit einem Kühlsystem, wobei das Fluid- System 70 zur Einleitung eines Fluids über eine (Verbindungs-) Leitung 32 in die Ein- leitöffnung 1 und das Kühlsystem zur Einleitung eines (Kühl-) Fluids über eine (Verbindungs-) Leitung 42 in die Kühlfluid-Einleitöffnung 34 und die Kraftstoff- Einspritzung zur Einleitung von Kraftstoff durch eine (Verbindungs-) Leitung 52 in das Einspritzventil 20 dient. Die (Verbindungs-) Leitungen 32, 42 und 52 sind alle mit einem Kraftstoffbehälter 11 verbunden, welcher das Fluid-System 70, das Kühlsystem und die Kraftstoff-Einspritzung' mit einem Fluid, bevorzugt Diesel-Kraftstoff, versorgt.
Das Fluid-System 70 umfasst auch eine (Verbindungs-) Leitung 33 zwischen dem Behälter 15 und dem Kraftstoffbehälter 11, um einen Rückfluss des durch die Einleit- Öffnung 1 zugeführten Fluids zum Kraftstoffbehälter 11 zu gewährleisten. Ein (Ver- bindungs-) Leitung 43 zwischen der (in Fig. 4 nicht erkennbaren, aber in Fig. 3 dargestellten) Kühlfluid-Austrittsöffnung 35 und dem Kraftstoffbehälter 11 sorgt entsprechend für eiiien Rückfluss des in die Kühlfluid-Einleitöffnung 34 eingeleiteten Fluids zum Kraftstoffbehälter 11. Die Leitungen 32, 42 und 52 sind jeweils mit einer eigenen (Förder-) Pumpe 8 bzw. 36 bzw. 38 versehen. Die Leitungen 33 und 43 sind jeweils mit eigenen Kühlkörpern 21 bzw. 22 für das zum Kraftstoffbehälter 11 zurück laufende Fluid ausgestattet. Die Pfeile an den Leitungen 32, 33, 42, 43 und 52 in Fig. 4 kennzeichnen jeweils die Flussrichtung des Fluids.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung und Ausbildung von Einleitöffnung 1 mittig oder nähe einer Seite der Umlaufachse 23 und Beflutung der Bohrungen 26 in der Umlauf-Schwenkwelle 25 an deren einem Ende 27 sowie Durchleitung gegen die der Gehäuse-Innenseite 2 zugewandten Kolbenoberflächen 3 wird Fluid während des Durchfliessens der rotierenden Schwenkkolben 4 von innen nach aussen beim Betrieb der Sc.hwenkkolbenmaschine einer zunehmenden Fliehkraft ausgesetzt, die im Quadrat zur Drehzahl ansteigt. Dadurch entsteht eine Druckdifferenz, die sich sowohl als Sog an der Einleitöffnung 1 wie auch als Druck unter den Führungsgliedern 5 und unter den Dicht-Elementen 6 ih deren Haltenuten 7 auswirkt. Daher ist im Falle einer erfindungsgemäss ausgeführten Fluid-Versorgung von Schwenkkolbenmaschinen nur ein geringer oder sogar überhaupt kein Zuführ-Förderdruck notwendig. Es genügt, bei einer kleinen Ansaughöhe ohne Zuführdruck pumpenlos oder, bei grosserem Ansaugwiderstand durch Höhe und durch ein Rückschlagventil 37 oder einen Filter mit einer einfachen, etwa durch die Druckschwankungen im Gehäuse 19 betä- tigten Membranpumpe 8 Schmierfluid zur Einleitöffnung 1 mit einem Druck von etwa 0,2 bar (20 kPa) zu leiten, um eine sichere Funktion des Fluid-Kreislaufs zu erreichen.
Die Fluid-Durchfluss-Geschwindigkeit wird durch den Fluid-Vordruck zur Einleitöff- nung 1 , die verstellbare oder auswechselbare Kalibrierdüse 9, die Viskosität des Fluids, den Innendurchmesser des' Gehäuses 19, die Drehzahl der Schwenkkolbenmaschine 100 sowie den Querschnitt der Kalibrierbohrungen 10 zu den Dichtelementen 6 und zu den Führungsgliedern 5 bestimmt. Durch genaue Abstimmung dieser regu- lierenden Elemente lassen sich sowohl sehr einfache Schmiersysteme als auch ein minimaler Fluid-Verbrauch realisieren.
Der Fluid-Abfluss erfolgt" hauptsächlich durch die auf die Führungsnuten 17 aufge- setzten Abflussnuten 51 zu den Abfluss-Öffnungen 16 in den Behälter 15. Aufwändige Hochdruck-Systeme, wie beispielsweise für gleitgelagerte Kurbelwellen an Hubkolbenmotoren, entfallen bei erfindungsgemässen Schwenkkolbenmaschinen.
Als Fluid kommt normales Motorenöl in Frage. Bei Selbstzündmotoren kann auch Diesel-Kraftstoff zur Schmierung verwendet und das Fluid-System - wie im Beispiel gemäss Fig. 4 ~ an den Kraftstoff-Behälter 11 angeschlossen werden. Zwecks Brandsicherheit sind in diesem Fall die Verbindungen 32, 33 mittels feinmaschiger Siebe 12 durchschlagsverhindernd zu trennen.
Bei kleineren, einfachen Fremdzündmotoren ist auch eine Trenn- oder Verlustschmierung wie bei Zweitaktmotoren möglich. Dabei wird beispielsweise selbstmischendes OeI durch die Kalibrierdüse 9, die zur Dosierung des Mischungsverhältnisses genau abgestimmt wird, aus dem Versorgungsbehälter 15 angesaugt und der Zufluss durch die Maschinendrehzahl über die davon abhängige Fliehkraft selbsttätig lastabhängig geregelt oder es wird vorgemischter Kraftstoff aus dem Tank 11 als Fluid verwendet und dann als Kraftstoff über Einspritzung oder Vergaser verbraucht. Bei der Variante mit dosiertem, selbst mischendem OeI wird durch die Fluid- Spaltverluste bei den Dichtelementen 6 auf den Vorkammer- 13 bzw. Arbeitskam- mer-lnneήseiten 14 eine Vermischung mit dem durch das Kraftstoffsystem zugeführ- ten Otto-Kraftstoff bewirkt und eine Verlustschmierung wie bei Zweitaktmotoren für die Schmierung der Dichtelemente 6 erzielt, während Wellenlager 46, Axiallager 50 und Führungsglieder 5 durch die Fluid-Zirkulation via Abflussöffnungen 16 in den Führungsnuten 17 versorgt werden. Eine Schmierung mit Zweitaktgemisch von Otto- Kraftstoff und 1-5% seibstmischendem OeI durch Vormischung im Kraftstoff-Behälter 11 und/oder Zumischung in der separaten Zuführung 32 zur Kalibrierdüse 9 und zur Einleitöffnung 1 , oder, bei geeigneten Materialpaarungen von Dichtelementen 6 mit Innengehäuse-Oberflächen 2 und abgedichteten Lagern, eine reine Otto-Kraftstoff- Schmierung sind ebenfalls möglich, wobei der Kraftstoff-Rückfluss aus den Abflussöffnungen 16 zu Einspritzung bzw. Vergaser abgeleitet wird.
Weiter kann das Fluidsystem auch zur Aussenkühlung der Schwenkkolbenmaschine herangezogen werden, indem die Kühl-Hohlräume 18 ausserhalb des Kugelgehäuses 19 durch die Kühlfluid-Einleitöffnung 34 mit Fluid beflutet werden und durch die Kühlfluid-Austrittsöffnung 35 mit oder ohne zwischengeschalteten Hauptkühler 22 eine Rückleitung 43 zum Kraftstoffbehälter 11 erfolgt. Besonders geeignet ist dafür der Selbstzündmotor, da sich Dieselkraftstoff sowohl als Schmier-Fluid für eine Schmierung im Innenmotor als auch als Kühlfluid für eine äussere Kühlung des Motors eignet, zumal Dieselkraftstoff sich durch für diese Anwendungen passende Eigenschaften insbesondere hinsichtlich Schmierfähigkeit, Viskosität und Siedepunkt auszeichnet. Vom Kraftstoff-Behälter 11 aus werden in diesem Fall über teilweise gemeinsame oder getrennte Zufuhr-Leitungen, wenn notwendige Fördermengen und Druckverhältnisse es erfordern, mit gemeinsamen oder eigenen Förderpumpen 8, 36, 38 sowohl das Kraftstoff-Einspritzventil 20 wie das Fluidsystem durch die Einleitöffnung 1 als auch das Aussenkühlsystem durch die Kühlfluid-Einleitöffnung 34 versorgt. Der Rückfluss von Fluid erfolgt durch eine direkte Verbindung oder durch einen Fluid-Kühler 21 zum Kraftstoff-Behälter 11 , während der Rückfluss des zur Aus- senkühlung verwendeten Kraftstoffs meist einen dazwischen geschalteten Hauptkühler 22 erforderlich machen wird. Auch hier sind zur Brandsicherheit feinmaschige Siebe 12 an geeigneten Stellen zwischen Maschinenseite und Kraftstoffbehälter vorzusehen.
Die Verwendung dieses kombinierten Kraftstoff-Schmier-Kühlsystems ist auch für mit Otto-Kraftstoff betriebene Fremdzündmotoren möglich. Allerdings muss sowohl für die Motorschmierung als auch für die Aussenkühlung mit Überdruck gearbeitet werden, damit der Siedepunkt des Otto-Kraftstoffs in den erwünschten Kühlmittel- Temperaturbereich angehoben wird. Dadurch werden die Anforderungen an Zulei- tungen, Förderpumpen, Steuerung der Druckverhältnisse sowie Kühler und Rückleitungen jedoch erheblich erhöht. Zudem sollten wegen der reduzierten Schmierfähigkeit von Otto-Kraftstoff abgedichtete Lager 46, 50 mit Selbstschmierung an der Umlauf-Schwenkwelle 25 verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Fluid-System (60, 70) für eine Schwenkkolbenmaschine (100), welche Schwenkkolbenmaschine mindestens 2 in einem kugelförmigen Gehäuse (19) angeordnete zweiarmige Schwenkkolben (4) und eine um eine gehäusemittig angeordnete Umlaufachse (23) drehbare Umlauf-Schwenkwelle (25) umfasst, wobei die Schwenkkolben (4) an der Umlauf-Schwenkwelle (25) um eine zur Umlaufachse (23) senkrechte Schwenkachse (24) derart schwenkbar befestigt sind, dass die Schwenkkolben bei einer Drehung der Umlauf-Schwenkwelle (25) um die Umlaufachse (23) gemeinsam um die Umlaufachse (23) umlaufen, und beim Umlaufen hin- und hergehende Schwenkbewegungen um die Schwenkachse (24) gegensinnig ausführen, wobei an mindestens 2 Kolben angebrachte Führungsglieder (5) in mindestens eine, im Gehäuse (19) ausgebildete, zum Steuern der Schwenkbewegungen bestimmte Führungsnut (17) eingreifen und wobei die Kolben jeweils mindestens einen mit Fluid beflutbaren Kanal (30) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitung (1) des von einem Behälter (11 , 15) zugeführten Fluids durch das Gehäuse (19) an mindestens einem Ende (27) der Umlauf-Schwenkwelle (25) er- folgt und über Bohrungen (26) in dieser Umlauf-Schwenkwelle mindestens ein Hohlraum (28) in oder an dem jeweiligen Kolben (4) und/oder mindestens eine Bohrung (30) in dem jeweiligen Kolben (4) beflutbar ist, wobei aus dem jeweiligen Hohlraum (28) und/oder der jeweiligen Bohrung (30) eine Ableitung des Fluids in Richtung der der Gehäuse-Innenseite (2) zugewandten Kolbenoberflächen (3) erfolgt, sodass durch die bei einer Rotation der Umlauf-Schwenkwelle (25) entstehende Fliehkraft sowohl ein Sog an der Einleitung (1) wie auch Druck in den Ableitungen bei der Kolbenoberfläche (3) bewirkt und damit eine selbsttätige Fluid-Zirkulation überAbfluss-Öffnungen (16) zum Behälter (11 , 15) in Gang gesetzt wird.
2. Fluid-System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in, vor oder nach der Fluid-Einleitung (1) eine Kalibrierdüse (9) zur Beeinflussung der Durchflussmenge des Fluids eingefügt ist.
3. Fluid-System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kalibrierbohrungen (10) von den Hohlräumen (28) oder den Bohrungen (30) zu Haltenuten (7) zu zwischen dem jeweiligen Kolben (4) und der Gehäuse- Innenwand (2) angeordneten Dichtelemente (6) führen, durch welche Kalibrierbohrungen (10) Fluid abfliessen, die Haltenuten (7) befüllen und damit Anpressduck und Wirksamkeit der Dichtelemente (6) erhöhen und durch Spaltverluste eine Schmierung dieser Dichtelemente (6) auf der Gehäuse-Innenwand (2) bewirken kann.
4. Fluid-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid ein sich mit Ottokraftstoff selbst mischendes OeI verwendet wird, wobei durch Anpassung der Kalibrierdüse (9) und durch die von der Drehzahl der Schwenkkolbenmaschi- ne abhängige Fliehkraft selbsttätig ein lastabhängiges Kraftstoff-Oelgemisch durch Oel-Spaltverluste an den Dichtelementen (6) zur Verlustschmierung dieser Dichtelemente (6) auf der Gehäuse-Innenwand (2) erzeugbar ist.
5. Fluid-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Führungsnuten (17) und Abfluss-Öffnungen (16) fliessende Fluid-Anteil zur Einspritzungs- bzw. Vergaserversorgung mitbenutzt wird.
6. Fluid-System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens je einer Bohrung (30) in den Kolben (4) Fluid in Richtung der Gehäuse-Innenwand (2) durch eine Kalibrierbohrung (10) abgeführt und zur Ableitung (31 ) unter die Führungsglieder (5) geleitet wird, wobei das Fluid im Fall von losen Rotationskörpern zur von der Führungsnut (17) abgewandten Seite des jeweiligen Rotationskörpers geleitet und der jeweilige Rotationskörper dadurch in einer an dem Kolben (4) ausgebildeten halbkugelförmigen Haltepfanne (39) geschmiert und durch den Fluiddruck spielfrei in der Führungsnut (17) gehal- ten wird, und im Fall von radialen Rollen diese in einem an dem Kolben (4) ausgebildeten Wälz- öder Gleitlagerteil geschmiert werden und in beiden Fällen die Auflage der Führungsglieder (5) in der Führungsnut (17) im Gehäuse ebenfalls mit dem Fluid beaufschlagt wird.
7. Fluid-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach der Fluid-Einleitung (1 ) ein Rückschlagventil (37) eingefügt ist, welches Zurückströmen von Fluid, insbesondere bei Verdamp- fungskühlung, aus dem Gehäuse (19) verhindert.
8. Fluid-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftstoff, vorzugsweise Diesel, als Fluid verwendet wird, indem eine Verbindungsleitung (32) zwischen einem Kraftstoff-Behälter (11) und der Fluid-Einleitung (1 ) die Fluid-Versorgung übernimmt und eine Rückfluss-Leitung (33) überschüssiges Fluid zum Kraftstoff-Behälter (11) zurück befördert.
9. Fluid-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motoren-Hauptkühlung der Schwenkkolbenmaschine durch einen Kraftstoff-Kreislauf mit einem Fluid aus einem gemeinsamen Kraftstoff- Behälter (11 ), vorzugsweise mit Diesel-Kraftstoff, über eine Kühlmittelpumpe (36) zu einer Kühlfluid-Einleitöffnung (34) und durch äussere Kühl-Hohlräume (18) zu einem Kühlfluidausgang (35) zurück zum Kraftstoff-Behälter (11) erfolgt.
10. Fluid-System nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Entnahme (52) für den Motorbetrieb aus dem Kraftstoff-Behälter (11 ) derart erfolgt, dass nach dem Ausgehen dieser Versorgung, d. h. beim Abstellen durch Kraftstoffmangel im Kraftstoff-Behälter (11) noch ausreichend Fluid für Schmierung und Kühlung vorhanden ist. ■ ' •
11. Fluid-System nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Rückfluss des Fluids von der Schwenkkolbenmaschine (100) zum Kraftstoff-Behälter (11) über einen Kühler (21 , 22) für das Fluid erfolgt.
EP07701867A 2006-02-10 2007-02-09 Fluid-system für schwenkkolbenmaschinen Withdrawn EP1982050A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2172006 2006-02-10
PCT/CH2007/000067 WO2007090314A1 (de) 2006-02-10 2007-02-09 Fluid-system für schwenkkolbenmaschinen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1982050A1 true EP1982050A1 (de) 2008-10-22

Family

ID=38101527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07701867A Withdrawn EP1982050A1 (de) 2006-02-10 2007-02-09 Fluid-system für schwenkkolbenmaschinen

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8322323B2 (de)
EP (1) EP1982050A1 (de)
JP (1) JP2009526158A (de)
KR (1) KR20080091860A (de)
CN (1) CN101384795B (de)
AU (1) AU2007214182A1 (de)
HK (1) HK1130084A1 (de)
RU (1) RU2477804C2 (de)
WO (1) WO2007090314A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT1733122E (pt) 2004-04-06 2008-08-07 Peraves Ag Motor de pistões rotativos e veículo equipado com um motor de pistões rotativos deste tipo
CA2642765A1 (en) * 2006-02-22 2007-08-30 Peraves Ag Sealing system for an oscillating-piston engine
DE102012111812B3 (de) * 2012-12-05 2013-12-12 Herbert Hüttlin Aggregat, insbesondere Verbrennungsmotor oder Kompressor

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2336225A (en) * 1939-09-07 1943-12-07 Red Hugh Mclean Rotary engine
US2621852A (en) * 1948-02-02 1952-12-16 Pisa Pietro Spherical rotary compressor
US3884601A (en) * 1973-09-24 1975-05-20 Gen Motors Corp Rotary engine rotor seal lubrication
JPS5627015A (en) * 1979-08-10 1981-03-16 Nissan Motor Co Ltd Diesel engine of light-oil lubrication type
EP0446232A4 (en) * 1988-11-30 1992-05-13 Murray, Jerome, L Rotary internal combustion engine
NO169672C (no) * 1989-01-09 1992-07-22 3 D Int As Kraftomsetningsmaskin med stempler som beveges parvis i forhold til hverandre i et sfaerisk hus.
US5127810A (en) * 1991-01-02 1992-07-07 Kolbinger Herman J Rotary pump or engine with spherical body
RU2062327C1 (ru) * 1992-03-23 1996-06-20 Государственно-общественный консорциум "Полином" Роторная компрессионная машина
GB2295857B (en) * 1994-12-07 1998-09-09 Michael V Rodrigues Satellite engine, compressor and motor
DE19639503C1 (de) * 1996-09-26 1998-01-15 Herbert Huettlin Schwenkkolbenmaschine
DE19900132A1 (de) 1998-12-29 2000-07-06 Case Germany Gmbh Brennkraftmaschine, insbesondere dieselmotorische Viertaktbrennkraftmaschine
US6579081B1 (en) * 1999-03-22 2003-06-17 Finpar Holding S.A. Spherical positive-displacement rotary machine
US6390052B1 (en) * 2000-10-17 2002-05-21 Mcmaster Motor Company Wobble engine
DE50208560D1 (de) * 2002-02-06 2006-12-07 Herbert Huettlin Schwenkkolbenmaschine
DE10361566B4 (de) * 2003-12-23 2006-09-07 Hüttlin, Herbert, Dr. h.c. Schwenkkolbenmaschine
US20050186100A1 (en) * 2004-02-23 2005-08-25 Paul Weatherbee Spherical fluid machines
PT1733122E (pt) 2004-04-06 2008-08-07 Peraves Ag Motor de pistões rotativos e veículo equipado com um motor de pistões rotativos deste tipo

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007090314A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008136395A (ru) 2010-03-20
JP2009526158A (ja) 2009-07-16
CN101384795B (zh) 2012-06-06
US20090151683A1 (en) 2009-06-18
RU2477804C2 (ru) 2013-03-20
US8322323B2 (en) 2012-12-04
WO2007090314A1 (de) 2007-08-16
AU2007214182A1 (en) 2007-08-16
HK1130084A1 (en) 2009-12-18
CN101384795A (zh) 2009-03-11
KR20080091860A (ko) 2008-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10145478B4 (de) Hubkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinder
EP1738062B1 (de) Ölversorgung für einen verbrennungsmotor
DE102005010775B3 (de) Schwenkkolbenmaschine
DE2437624C2 (de)
DE19827926A1 (de) Kraftstoffpumpe
DE10257914A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe
DE102007043595B4 (de) Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip
DE10256477A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe mit Förderpumpenbaugruppe
DE4243571C2 (de) Ölversorgung für den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
DE10051131B4 (de) Schmierungsstruktur für eine Brennkraftmaschine
DE112012004417T5 (de) Rotationskolben-Verbrennungsmotor
EP1982050A1 (de) Fluid-system für schwenkkolbenmaschinen
DE3913764C2 (de)
DE102006009197B4 (de) Schwenkkolbenmaschine
DD151487A5 (de) Kolbenmaschine,insbesondere kolbenpumpe
DE19806175C2 (de) Plunger-Brennkraftmaschine
DE102017201741B4 (de) Kolben-Pleuel-Vorrichtung zur direkten Kolbenschmierung und -kühlung
EP0461213A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe für brennkraftmaschinen.
DE102007026140A1 (de) Verbrennungsmotor mit rotierender Antriebskraftverteilung
EP0016381A1 (de) Luftgekühlter, drehschiebergesteuerter Viertakt-Verbrennungsmotor
DE3825372A1 (de) Drehkolbenmaschine
DE662553C (de) Drehkolbenbrennkraftmaschine
DE102016122903A1 (de) Gaspumpe mit Ölrückführung
EP0369461A1 (de) Brennkraftmaschine mit mindestens einem rotierenden Steuerelement je Zylinder
DE19632407A1 (de) Zweitakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080902

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE ES FR GB IT LI

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): CH DE ES FR GB IT LI

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20130903