NL1013461C2

NL1013461C2 - Inrichting zoals een verbrandingsmotor of een compressor.

Info

Publication number: NL1013461C2
Application number: NL1013461A
Authority: NL
Inventors: Frank Hendrikus Bern Gerritsen
Original assignee: Frank Hendrikus Bernardus Gerr
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-03

Description

“ r

Titel: Inrichting zoals een verbrandingsmotor of een compressor

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting zoals een verbrandingsmotor of een compressor, voorzien van ten minste één zuiger-cilindersamenstel en een krukassamenstel. Er zijn verschillende methoden bekend 5 waarmee de koppeling tussen rechtlijnige beweging van de zuiger en de rotatie van de krukas tot stand wordt gebracht. Zo kan de zuiger aan het krukassamenstel worden gekoppeld door middel van een drijfstang, die zwenkbaar aan de zuiger en roteerbaar aan de kruk van het krukassamenstel 10 is verbonden. Een nadeel van deze overbrenging is, dat wanneer de zuiger zich in zijn bovenste dode punt bevindt, het koppel op de krukas relatief gering is en de kracht op de zuiger relatief groot. De omzetting van verbrandings-energie in rotatie-energie, indien de inrichting een motor 15 betreft, of van rotatie-energie in compressie-energie, indien de inrichting een compressor betreft, is daardoor inefficiënt. Dit is nadelig voor het energieverbruik van een inrichting voorzien van een dergelijke overbrenging.

Het is bekend uit DE 298 19 086 UI dat de 20 overbrenging tussen zuiger en krukas efficiënter wordt door de drijfstang, die zwenkbaar aan de zuiger is verbonden, indirect aan de kruk van het krukassamenstel te koppelen door middel van een rondsel waarvan een uitwendige vertanding op een inwendige vertanding van een tandkrans 25 aangrijpt. Daarbij is de drijfstang roteerbaar aan een excenteras van het rondsel, en de kruk van het krukassamenstel roteerbaar aan een centrale rotatieas van het rondsel verbonden. In deze bekende overbrenging uit DE 298 19 086 UI is de verhouding tussen de diameter van het 30 rondsel tot de diameter van de tandkrans 1:2. De bekende inrichting heeft het naddel dat de uit- en inlaattijd voor het legen respectievelijk vullen van de cilinder relatief kort zijn. Dat heeft tot gevolg, dat de vullingsgraad van een dergelijke inrichting relatief moeilijk controleerbaar 1013461 2 ( r 1 t is. Daardoor is het rendement van dergelijke inrichtingen niet optimaal. Dat maakt ze duur in het gebruik en slecht voor het milieu.

De onderhavige uitvinding beoogt een inrichting van 5 het in de aanhef beschreven type, die veel efficiënter is dan de reeds bekende inrichtingen.

De inrichting is volgens de uitvinding voorzien van ten minste één zuiger-cilindersamenstel en een krukassamenstel omvattende tenminste één kruk en ten minste 10 één krukas, waarbij het ten minste ene zuiger- cilindersamenstel is voorzien van een zuiger, een cilinder, en een drijfstang, waarbij een kruk van de krukas aandrijfbaar aan de zuiger is verbonden door middel van een rondsel en de drijfstang, waarbij een uitwendige vertanding 15 van het rondsel op een, bij deze uitwendige vertanding van het rondsel passende inwendige vertanding van een tandkrans aangrijpt, waarbij de kruk van de krukas roteerbaar aan een centrale rotatieas van het rondsel is verbonden, waarbij de drijfstang roteerbaar aan een zich evenwijdig aan de 20 centrale rotatieas uitstrekkende excenteras van het rondsel is verbonden, waarbij de zuiger zwenkbaar aan de drijfstang is verbonden, waarbij de verhouding tussen de diameter van het rondsel en de diameter van de tandkrans 2:7 is.

Derhalve is na twee rotaties van de krukas het rondsel 25 zeven keer volledig om zijn centrale rotatieas geroteerd, waarbij het rondsel twee keer de tandkrans heeft doorlopen. Indien de inrichting een motor betreft, kan de eerste rotatie van het rondsel worden gebruikt voor de arbeidsslag, de tweede en derde rotatie voor de 30 uitlaatslag, de vierde en vijfde rotatie voor de inlaatslag, en de zesde en zevende rotatie voor de compressieslag. Daardoor zijn de uit- en de inlaatslag van een dergelijke inrichting groter dan bij een conventionele viertaktmotor, zodat een betere vulling en leging van de 35 cilinder kan worden verkregen. Dat maakt deze motor zeer zuinig in het brandstofverbruik.

101 3461 3

Volgens een nadere uitwerking sluit een langshartlijn van de drijfstang een hoek in met een langshartlijn de kruk wanneer de zuiger zich in het bovenste dode punt bevindt. Dit heeft het grote voordeel, 5 dat een kracht op de zuiger en een koppel op de krukas reeds aan elkaar worden overgebracht indien de zuiger zich in het bovenste dode punt bevindt.

Bij voorkeur snijdt een langshartlijn van de cilinder de krukas, waarbij de kruk een hoek van 25° 10 insluit met de langshartlijn van de cilinder wanneer de zuiger zich in het bovenste dode punt bevindt. Deze hoek verschaft een zeer gunstige positie van het rondsel op de tandkrans in elk van slagen van de inrichting, wat ten goede komt aan het energieverbruik.

15 De excenteras bevindt zich daarbij bij voorkeur op de grootst mogelijke afstand van de krukas wanneer de zuiger zich in het bovenste dode punt bevindt. Zo bevindt het rondsel zich in de meest ideale positie voor een efficiënte kracht-koppeloverbrenging in de arbeidsslag van 20 de inrichting. Ook dit komt ten goede aan het brandstofverbruik.

De krukas kan via een overbrenging aan een hoofdas worden verbonden. In het geval van een verbrandingsmotor kunnen de koppels van verscheidene krukassen, verbonden met 25 één of meer zuiger-cilindersamenstellen, aan de hoofdas worden toegevoerd. Zo kunnen grote vermogens door de hoofdas worden geleverd, doordat de vermogens van de aangekoppelde krukassen zijn gecombineerd. In het geval van een compressor kan het vermogen van één hoofdas aan 30 verscheidene krukassen worden toegevoerd, zodat verscheidene zuiger-cilindersamenstellen, verbonden met deze krukassen, kunnen worden aangedreven.

De uitvinding zal nader worden verduidelijkt aan de hand van een tweetal uitvoeringsvoorbeelden die hierna, 35 onder verwijzing naar de tekening, zullen worden beschreven.

101 3461 4 ( * t

Figuur 1 toont een doorsnede-aanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een zuiger-cilindersamenstel en een krukassamenstel, waarbij de zuiger zich in het bovenste dode punt bevindt; 5 figuur 2 toont een doorsnede-aanzicht over lijn II- II uit figuur 1; figuur 3 toont een soortgelijk doorsnede-aanzicht als is weergegeven in figuur 2 van een tweede ui tvoeringsvoorbeeld; 10 figuur 4 toont een schematische weergave van de arbeidsslag van het in figuur 1 beschreven uitvoeringsvoorbeeld; figuur 5 toont een schematische weergave van de uitlaatslag van het in figuur 1 beschreven 15 uitvoeringsvoorbeeld; figuur 6 toont een schematische weergave van de inlaatslag van het in figuur 1 beschreven uitvoeringsvoorbeeld; figuur 7 toont een schematische weergave van de 20 compressieslag van het in figuur 1 beschreven uitvoeringsvoorbeeld; en figuur 8 toont een diagram van de hoek die de kruk van de krukas met een langshartlijn van de cilinder insluit bij elk van de in figuren 4 tot en met 7 weergegeven 25 slagen.

Het in figuren 1 en 2 weergeven uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding toont een zuiger-cilindersamenstel voorzien van eenzuiger 4 en een cilinder 5, en een krukassamenstel omvattende een krukas 9 en een kruk 10. De 30 kruk 10 van de krukas 9 is aandrijfbaar aan de zuiger 4 verbonden door middel van een rondsel 1 en een drijfstang 3, waarbij een uitwendige vertanding van het rondsel 1 op een, bij deze uitwendige vertanding van het rondsel 1 passende inwendige vertanding van een tandkrans 2 35 aangrijpt. De kruk 10 is roteerbaar verbonden aan een centrale rotatieas 8 van het rondsel 1. De drijfstang 3 is 1013461 5 roteerbaar verbonden aan een evenwijdig aan de centrale rotatieas 8 uitstrekkende excenteras 7 van het rondsel 1.

De zuiger 4 is zwenkbaar verbonden aan de drijfstang 3. De verhouding tussen de diameter van het rondsel 1 tot de 5 diameter van de tandkrans 2 is 2:7. Bij deze diameterverhouding is het brandstofverbruik van het uitvoeringsvoorbeeld zeer laag.

In figuur 1 bevindt de zuiger 4 zich in het bovenste dode punt. De posities en de standen van de drijfstang 3, 10 het rondsel 1, en de kruk 10, zijn daarbij als volgt bepaald ten opzichte van het zuiger-cilindersamenstel (4, 5). Een langshartlijn 11 van de cilinder 5 snijdt de krukas 9. De kruk 10 sluit daarbij een hoek van 25° in met deze langshartlijn 11 van de cilinder 5. De excenteras 7 van het 15 rondsel 1 bevindt zich op de grootst mogelijke afstand van de krukas 9. De genoemde posities en standen van de drijfstang 3, het rondsel 1, en de kruk 10, bepalen de ideale uitvoering van het uitvoeringsvoorbeeld, zodat het brandstofverbruik minimaal is.

20 Het uitvoeringsvoorbeeld zoals weergegeven in figuur 1 bevindt zich op het ontstekingsmoment in het bovenste dode punt. De vier slagen van het uitvoeringsvoorbeeld, die op de ontsteking volgen, te weten de arbeidsslag A, de uitlaatslag B, de inlaatslag C en de compressieslag D, 25 worden beschreven in de figuren 4-8. Tijdens de arbeidsslag A roteert het rondsel 1 één keer om de centrale as 7 vanuit het bovenste dode punt BDP1. Bij de uitlaatslag B, de inlaatslag C en de compressieslag D, weergegeven in figuren 5, 6, 7, roteert het rondsel 1 vervolgens bij elke slag 30 twee keer om de centrale as 7. Daarbij bereikt het rondsel 1 na de uitlaatslag B een tweede boventste dode punt BDP2, en na de inlaatslag een onderste dode punt ODP. De krukas 9 draait meer dan tweehonderdvijf graden tijdens zowel de uitlaat- als de inlaatslag, zoals is weergegeven in figuur 35 8. Dat is zeer voordelig, omdat daardoor de uitlaat- en.de inlaatslag groter zijn dan bij conventionele 101 3461 t % 6 viertaktverbrandingsmotoren waarbij beide slagen zich over een krukhoek van honderdtachtiggraden uitstrekken. Daardoor kan de vullingsgraad van de motor beter worden gecontroleerd.

5 Figuur 3 toont een doorsnede-aanzicht van een tweede uitvoeringsvoorbeeld, waarbij de krukas 9 via een overbrenging een hoofdas 12 aandrijft. Zo kunnen de vermogens van verscheidene krukassen 9 worden toegevoerd aan de hoofdas 12. Daardoor kunnen grote vermogens worden 10 verwerkt.

Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden maar dat diverse wijzigingen binnen het raam van de uitvinding mogelijk zijn.

15 Zo kan de inrichting volgens de uitvinding in ieder type verbrandingsmotor of compressor worden toegepast. Daarbij kan de inrichting zijn voorzien van één of verscheidene zuiger-cilindersamenstellen 4, 5 en/of krukassamenstellen 9, 10.

20 De inrichting kan worden gebruikt met ieder denkbaar type brandstof indien de inrichting een verbrandingsmotor betreft, of compressiemedium indien de inrichting een compressor betreft.

1013461

Claims

1. Inrichting zoals een verbrandingsmotor of een compressor, voorzien van ten minste één zuiger-cilindersamenstel (4, 5) en een krukassamenstel (9, 10) omvattende tenminste één kruk (10) en ten minste één krukas 5 (9), waarbij het ten minste ene zuiger-cilindersamenstel (4, 5) is voorzien van een zuiger (4), een cilinder (5), en een drijfstang (3), waarbij een kruk (10) van de krukas (9) aandrijfbaar aan de zuiger (4) is verbonden door middel van een rondsel (1) en de drijfstang (3), waarbij een 10 uitwendige vertanding van het rondsel (1) op een, bij deze uitwendige vertanding van het rondsel (1) passende inwendige vertanding van een tandkrans (2) aangrijpt, waarbij de kruk (10) van de krukas (9) roteerbaar aan een centrale rotatieas (8) van het rondsel (1) is verbonden, 15 waarbij de drijfstang (3) roteerbaar aan een zich evenwijdig aan de centrale rotatieas (8) uitstrekkende excenteras (7) van het rondsel (1) is verbonden, waarbij de zuiger (4) zwenkbaar aan de drijfstang (3) is verbonden, met het kenmerk, dat de verhouding tussen de diameter van 20 het rondsel (1) en de diameter van de tandkrans (2) 2:7 is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een langshartlijn van de drijfstang (3) een hoek insluit met een langshartlijn de kruk (10) wanneer de zuiger zich in het bovenste dode punt bevindt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een langshartlijn (11) van de cilinder (5) de krukas (9) snijdt, waarbij de kruk (10) een hoek van 25° insluit met de langshartlijn (11) van de cilinder (5) wanneer de zuiger (4) zich in het bovenste dode punt 3 0 bevindt.

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de excenteras (7) van het rondsel (1) zich op de grootst mogelijke afstand van de krukas (9) 101 34 6 t bevindt wanneer de zuiger (4) zich in het bovenste dode punt bevindt.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de krukas (9) via een overbrenging aan 5 een hoofdas (12) is verbonden. 1013461