WO2007009731A1 - Compressed gas rotary cylinder engine - Google Patents

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WO2007009731A1
WO2007009731A1 PCT/EP2006/007023 EP2006007023W WO2007009731A1 WO 2007009731 A1 WO2007009731 A1 WO 2007009731A1 EP 2006007023 W EP2006007023 W EP 2006007023W WO 2007009731 A1 WO2007009731 A1 WO 2007009731A1
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cylinder rotor
cylinder
gas
rotation
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PCT/EP2006/007023
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Josef Gail
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Josef Gail
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/08—Engines with star-shaped cylinder arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
    • F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
    • F01B13/068—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with an actuated or actuating element being at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B17/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by use of uniflow principle
    • F01B17/02—Engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves

Definitions

  • the invention relates to a compressed gas cylinder rotor motor.
  • cylinder rotor motors designed as internal combustion engines with a cylinder rotor rotatably mounted on a machine base about a first axis of rotation are known.
  • the cylinder rotor has a plurality of cylinders which are arranged at equal angular intervals around the first axis of rotation and in which pistons which are displaceable radially to the first axis of rotation are arranged.
  • a crankshaft rotatable about a second axis of rotation is mounted on the machine base so as to be offset parallel to the first axis of rotation about a predetermined eccentricity.
  • the crankshaft has an eccentric bearing which is fixed relative to it and on which the pistons are guided in pairs over rigid piston rods.
  • the eccentric bearings define third axes of rotation for the piston rods, which in turn are offset axially parallel to the second axis of rotation by the predetermined eccentricity.
  • a gas exchange control is assigned to the cylinder rotor, which controls the supply of the fresh gases to the combustion chambers and the outlet of the exhaust gases.
  • the internal combustion engine known from EP 0477 256 B1 has a cylinder rotor with cylinders which are open to the peripheral jacket and are sealed off by a peripheral wall of the machine base designed as a housing.
  • a fresh gas inlet channel is provided in the peripheral wall of the housing in the area of the top dead center position and an exhaust gas outlet channel in the area of the bottom dead center position.
  • disk-shaped rotary valves are arranged on axially both sides of the cylinder rotor, one of which is arranged in the fresh gas supply path and the other in the gas outlet path. The gas paths lead axially through the two rotary valves.
  • the fresh gas inlet path leads to an internal combustion engine via a rotary slide valve which is formed by the stationary bearing journal which supports the cylinder rotor and a bearing shoulder of the cylinder rotor.
  • the fresh gas channel of the rotary valve runs radially from the bearing journal into the bearing shoulder and opens into an inlet slot of each cylinder, which is released by pistons in the bottom dead center position.
  • Valves are assigned to the gas outlets of the cylinders, which are actuated via control belts depending on the rotation of the cylinder rotor.
  • the gas exchange controls of the known internal combustion engines are comparatively complex and take up a relatively large amount of space.
  • slide valves with axially adjacent, disc-shaped slide elements tend to have sealing problems, since sealing oil films and the like are thrown off when the cylinder rotor rotates.
  • the slide discs must be spring-loaded.
  • the object of the invention is to create a compressed gas cylinder rotor motor which has a simple and compact gas exchange control.
  • the invention is based on a compressed gas cylinder rotor motor, which comprises:
  • a machine base - a cylinder rotor rotatably mounted relative to the machine base about a first axis of rotation with a plurality of cylinders arranged at equal angular intervals around the first axis of rotation, in which pistons are arranged radially displaceable to the first axis of rotation, each of which in the cylinder has a radial pressure space limited internally
  • a crankshaft rotatably mounted relative to the machine base about a second axis of rotation offset parallel to the first axis of rotation by a predetermined eccentricity, on the eccentric bearings of which the pistons are preferably guided in pairs via piston rods, the eccentric bearings being fixed relative to one another and to the crankshaft third
  • axes of rotation which are offset axially parallel to the second axis of rotation by the predetermined eccentricity, and which supply a gas which is under pressure over time, essentially one after the other, and which discharge the gas after at least partial relaxation Gas exchange control.
  • the gas exchange control has on the axial side of the cylinder rotor a rotary slide valve with a slide element that is stationary relative to the machine base and a slide element that rotates together with the cylinder rotor, the stationary slide element having at least one with a gas inlet for supplying the compressed gas connected inlet control opening and at least one outlet control opening connected to a gas outlet for expanded gas and the rotating slide element has a control opening for each cylinder, which via a gas exchange channel common to the gas inlet and the gas outlet with the pressure chamber of the cylinder - A -
  • Such a rotary slide valve requires comparatively little installation space, since slide elements have to be provided only axially on one side of the cylinder rotor and, accordingly, gas exchange channels only have to be accommodated in the side walls of the cylinder rotor on only one axial side.
  • the rotating slide element coaxially surrounds the stationary slide element and the control openings connected to the pressure chambers via the gas exchange channels run radially. It is particularly advantageous that the coaxial design prevents sealing oil from being thrown off, so that the rotary slide valve is sufficiently pressure-tight even without a resilient bias of the slide elements.
  • the rotating slide element can expediently carry a cylindrical sealing sleeve which is provided with the control openings and which can consist of wear-reducing material and / or can be elastic to a certain extent.
  • sealing sleeve can also be used for the rotary mounting of the cylinder rotor, so that additional rotary bearings on the axial side of the rotary slide valve can be omitted.
  • a coaxial rotary slide valve of the above type can be relatively easily installed in the bearing area of the cylinder rotor, i.e. Realize near the crankshaft if the at least one inlet control opening and the at least one outlet control opening are designed as groove sections which extend in the circumferential direction and at a distance from one another on the outer circumference of the stationary slide element and communicate with the control openings of the rotating slide element.
  • the rotary slide valve enclosing the crankshaft can be accommodated on a relatively small diameter.
  • the Gas exchange controlled depending on the rotation of the cylinder rotor In the case of cylindrical rotor motors of the type explained above, the Gas exchange controlled depending on the rotation of the cylinder rotor.
  • a control angle of 360 ° is available for the inlet and outlet of the gas, and it has been found that the largest possible outlet angle is advantageous for the performance of the engine.
  • the outlet angle ie the angular range of the cylinder rotor rotation in which the pressure chambers of the cylinders are connected to the gas outlet in succession
  • the inlet angle ie the angular range in which the pressure spaces are connected to the gas inlet, is expediently of the order of 90 °, and is in principle smaller than the outlet angle.
  • the object of the invention is to ensure that the compressed gas cylinder rotor motor starts up safely.
  • the gas exchange control is designed as a rotary slide control with a slide element that is stationary relative to the machine base and a slide element that rotates together with the cylinder rotor, the stationary slide element displacing at least two in the direction of rotation of the rotating slide element, having an inlet control opening connected to a gas inlet for the supply of pressurized gas and at least one outlet control opening connected to a gas outlet for expanded gas and the rotating slide element having a control opening for each cylinder which is connected to the pressure chamber of the cylinder via a gas exchange channel common to the gas inlet and the gas outlet is and that A control valve is assigned to at least one of the inlet control openings, by means of which the supply of pressurized gas can be controlled independently of at least one other of the inlet control openings.
  • the inlet control openings following one another in the control sequence allow the reloading of the pressure chamber with compressed gas and thus torque control, in particular when the engine is started.
  • the compressed gas is loaded into the pressure chamber of the cylinder one after the other via the two inlet control openings, while the second inlet control opening can be closed for normal operation of the started engine.
  • the two intake control openings preferably have a control angle distance from one another which is greater than the control angle distance between the control openings of two adjacent cylinders. In this way, the compressed gas is supplied to the pressure chambers of different cylinders simultaneously via the two inlet control openings.
  • the rotary slide valve controlling the gas exchange can be of conventional design and in particular, as explained above, also have slide elements which are coaxial with one another and have radial compressed gas paths.
  • the rotating slide element can also be formed on a circumferential wall of the cylinder rotor that radially closes the pressure chambers and contains the common gas exchange channels, in which case the machine base is designed as a housing enclosing the cylinder rotor, the circumferential wall of which lies opposite the circumferential wall of the cylinder rotor
  • the control openings lie in radially extending gas paths from cylindrical peripheral surfaces, with which they can be sealed comparatively easily.
  • a lubricant film can also be used for sealing, since the lubricant is not thrown off.
  • the gas exchange channels run in the circumferential direction essentially obliquely in the circumferential wall of the cylinder rotor and, with respect to the control opening, lead prematurely in the direction of rotation into the pressure chamber. The resulting turbine effect when the pressure chambers are loaded with compressed gas increases the engine output.
  • the cylinder rotor is driven by the thrust that the pistons exert on the cylinders in the circumferential direction.
  • the thrust forces increase the friction of the pistons in the cylinders, which reduces the performance of the engine and increases wear.
  • the gearbox of the known engine is comparatively complex because the spur gear on the crankshaft meshes with a ring gear of the cylinder rotor.
  • spur gear has a first spur gear that is non-rotatably seated on the crankshaft and a second spur gear that surrounds the crankshaft and is non-rotatably coaxially connected to the cylinder rotor, with a third meshing with the first spur gear on the machine base Spur gear is rotatably mounted axially parallel, which is rotatably connected to a fourth spur gear meshing with the second spur gear.
  • a gearbox can be easily adapted to the power of the engine after it can be fitted axially to the side of the cylinder rotor and there is sufficient space in this area for gearwheels with a larger diameter.
  • the cylinder rotor rotates at half the speed of the crankshaft.
  • the distribution of the gear ratio of 2: 1 between the two pairs of spur gears can be chosen freely, but for reasons of standardization of the gear sizes it has proven to be favorable if the ratio of the pitch circle diameters of the first to the third spur gear is selected to be 1: 1 and the second to the fourth spur gear is selected to be 2: 1.
  • the pistons of conventional cylinder rotor motors are usually designed as pots that are open towards the crankshaft and in which lubricating oil that has been stripped off the cylinder walls can collect, which in some circumstances affects piston lubrication.
  • the piston has an essentially flat piston head, on which any lubricating oil that may collect can flow off toward the cylinder wall.
  • the piston is preferably designed as a hollow piston, the cavity of which is closed by a peripheral wall, a piston roof and a piston crown. Such a piston thermally insulates the crankshaft side from the pressure chamber side.
  • the piston is usually screwed to the piston rod assigned to it with a single, central screw.
  • a screw requires a sufficiently large material cross section in the area of the piston rod in order to be able to be dimensioned sufficiently strong. It has proven to be more favorable if at least some of the piston rods are offset from the center of the cylinder and carry a transversely projecting arm on their piston-side end, to which the piston is screwed by means of several, for example two, screws. In this way, the individual screws can be dimensioned smaller and, accordingly, the arm cross section can also be dimensioned smaller.
  • FIG. 2 shows an axial longitudinal section through the cylindrical rotor motor of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows an axial longitudinal section through a variant of the compressed gas cylinder rotor motor with six cylinders
  • Fig. 4 shows an axial cross section through the cylindrical rotor motor, seen along a line IV-IV in Fig. 3 and
  • Fig. 5 shows a cross section through a variant of one in the
  • the compressed gas cylinder rotor motor shown in FIGS. 1 and 2 comprises a housing 1 serving as a machine base with an essentially cylindrical interior 3, in which a likewise essentially cylindrical cylinder rotor 5 is arranged so as to be rotatable about an axis of rotation 7.
  • the cylinder rotor 5 has a concentric to the axis of rotation 7, at least approximately cylindrical peripheral wall 9, which is closely enclosed by the interior 3, and is via roller bearings 11 on bearing lugs 13, 15 of the
  • Housing 1 stored.
  • the cylinder rotor 5 comprises four cylinders 17, in each of which a piston 19 is arranged so as to be displaceable perpendicular to the axis of rotation 7.
  • the cylinders 17 or pistons 19 are aligned in pairs on opposite sides of the axis of rotation 7, i.e. coaxial, arranged.
  • the axes of the cylinder pairs are angularly offset from one another by 90 ° around the axis of rotation 7 and lie in the same axis-normal plane of the cylinder rotor 5, but can also be offset from one another in the direction of the axis of rotation 7.
  • the pistons 19 assigned to one another in pairs are rigidly connected to one another by piston rods 21.
  • a crankshaft 25 is rotatably mounted in roller bearings 23 about an axis of rotation 27 offset parallel to the axis of rotation 7 by an eccentricity e.
  • the crankshaft 25 has two stationary eccentric circular disks 29 arranged axially next to one another, which are seated in bearing openings 31 of the piston rods 21 and guide the piston rods 21 via needle bearings 33.
  • the eccentric circular discs 29 Eccentric bearing with eccentric rotary axes 35 which are parallel to the axis of rotation 27 of the crankshaft 25 but offset by the value of the eccentricity e relative to the axis of rotation 27.
  • the eccentric axes of rotation 35 of the two eccentric circular disks 29 are also offset by 90 ° relative to one another around the axis of rotation 27 .
  • the eccentric circular disks 29 have a radius which is greater than the eccentricity e and are connected to one another only in their radial overlap region. Thus, only circular areas of the remaining eccentric circular disks project beyond the circumferential surfaces of the individual eccentric circular disks 29.
  • the running surfaces of the needle bearings 33 are each formed directly by the peripheral surfaces of the eccentric circular discs 29 or the inner surfaces of the bearing openings 31. Further details and preferred configurations of the crankshaft 25 and its eccentric bearings are described in the patent EP 0 477 256 B1, to which express reference is made.
  • pressurized gas which is under an overpressure of, for example, 10 bar, starting with the top dead center position is fed.
  • the pressure spaces 37 which have their minimum volume in the top dead center position of the pistons 19, expand to their maximum volume in the bottom dead center position, the pressure energy of the compressed gas being converted into output energy of the crankshaft 25.
  • the at least partially expanded gas is pushed out of the pressure spaces 37.
  • the compressed gas can be any gas, such as air or, in particular, nitrogen. However, here and below, a compressed gas should also be understood to mean compressed steam, for example water vapor.
  • the gas exchange control comprises a rotary slide valve 39 formed on the outer periphery of the cylinder rotor 5 with two mutually coaxial, annular cylindrical slide elements 41, 43, of which the inner slide element 41 is connected to the peripheral wall 9 of the cylinder rotor 5, while the outer slide element 43 on the inner jacket 3 of the housing 1 sits.
  • the radially abutting circumferential surfaces of the slide elements 41, 43 are sealed against one another by an oil film of an oil lubrication (not shown in detail), which also lubricates the rotating components of the engine, and are sealed by axially laterally arranged sealing strips 44 (FIG. 2) against the oil film being thrown off.
  • an oil film of an oil lubrication (not shown in detail), which also lubricates the rotating components of the engine, and are sealed by axially laterally arranged sealing strips 44 (FIG. 2) against the oil film being thrown off.
  • two inlet control openings 45, 47 are formed in the outer slide element 43, offset with respect to one another in the circumferential direction
  • Compressed gas inlet 49 of the housing 1 are connected.
  • Slider element 43 also includes an outlet control opening 51 which is connected to an outlet 53 for the expanded gas. There is a separate one for each pressure chamber 37 in the inner slide element 41
  • Control opening 55 is provided which in the course of the rotation of the
  • Cylinder rotor 5 communicates successively with the control openings 45, 47 and 51.
  • the control openings 55 are connected to the associated pressure chamber 37 via gas exchange channels 57.
  • the gas is both supplied to and discharged from the pressure spaces 37 via the gas exchange channels 57.
  • the circumferential extent of the inlet control openings 45, 47 defines the inlet angle of the cylinders 17.
  • the inlet angle should be as small as possible, for example about 90 ° around a sufficiently large relaxation angle at which the compressed gas can relax and release its pressure energy to the engine. to be able to be dimensioned as large as possible, while the outlet angle is selected as large as possible, for example in the order of magnitude of 180 °, in order to keep energy losses as small as possible when the expanded gas is pushed out.
  • the inlet control opening 45 which is already active in the top dead center position, is connected directly to the compressed gas inlet 49, while the inlet control opening 47 following in the direction of rotation of the cylinder rotor 5 is connected to the compressed gas inlet 49 connected via a shunt channel 59, which contains a control valve 61, by means of which the compressed gas supply to the inlet control opening 47 can be selectively enabled or blocked independently of the compressed gas supply to the inlet control opening 45.
  • the inlet angle can be specifically extended for starting the engine via the control valve 61.
  • the inlet angle of the two inlet control openings 45, 47 is generally greater than the intermediate angle between cylinders 17 which follow one another in the circumferential direction, so that the inlet control openings 45, 47 do not feed the compressed gas together to the same pressure chamber 37 in any rotational position of the cylinder rotor 5. Rather, successive cylinders 17 are loaded simultaneously in the direction of rotation.
  • the gas exchange channels 57 run obliquely in the circumferential direction in the circumferential wall 9, leading in the direction of rotation leading into the pressure chamber 37 with respect to the control opening 55.
  • the compressed gases flowing into the pressure chamber 37 thus cause a turbine effect that increases the torque of the engine.
  • the crankshaft 25 is via a spur gear 63 rotatably coupled to the cylinder rotor 5.
  • the spur gear 63 is adjusted so that the pistons 19 guided via their piston rods 21 on the eccentric circular disks 29 of the crankshaft 25 exert essentially no thrust forces on the cylinders 17 of the cylinder rotor 5, which would otherwise be the case if the spur gear 63 were absent and the output power of the engine and increase wear.
  • the spur gear 63 includes a first spur gear 65 that is non-rotatably seated on the crankshaft 25 and a second spur gear 69 that is non-rotatably mounted on a bearing attachment 67 of the cylinder rotor 5 coaxially with its axis of rotation 7.
  • the first spur gear 65 meshes with an axis parallel to the axis of rotation 27 of the crankshaft 25 the housing 1 rotatably mounted third spur gear 71, which in turn is non-rotatably connected to a coaxial, fourth spur gear 73.
  • the fourth spur gear 73 meshes with the second spur gear 69. Due to the kinematics of the cylindrical rotor motor, the crankshaft 25 rotates at twice the speed relative to the speed of the cylindrical rotor 5. Accordingly, the ratio of the pitch circle diameters of the spur gears 69, 73 is chosen to be 2: 1, while the spur gears 65 and 71 have the same pitch circle diameter for the sake of simplicity. Since the spur gear 63 is constructed exclusively from spur gears, it can be implemented with comparatively little effort. The transmission ratio of the spur gear 63 can also be distributed differently between the pairs of spur gears.
  • the eccentric circular discs 29 and accordingly also the piston rods 21 are offset in the direction of the axis of rotation 27 of the crankshaft 25 against the axes of the cylinders 17.
  • an arm 75 projects across the middle of the cylinder and engages in a pocket 77 of the piston 19 in a form-fitting manner.
  • the piston 19 is screwed to the piston rod 21 or its arm 75 with the aid of two screws 79 arranged next to one another.
  • the screws 79 can have a smaller diameter compared to the fastening variant of a single screw and can accordingly also be accommodated in the case of piston rods of smaller dimensions.
  • mass compensation disks 81 are arranged in a rotationally fixed manner, which ensure an imbalance compensation.
  • the compressed gas cylinder engine of FIGS. 3 and 4 differs from the engine of FIGS. 1 and 2 primarily in that it is designed as a six-cylinder engine and the gas exchange control comprises a rotary slide valve 39a adjacent to the crankshaft 25a, which in turn has both the gas inlet and also controls the gas outlet and is arranged axially laterally of the cylinder rotor 5a on the side axially remote from the spur gear 63a.
  • the cylinder rotor 5a contains six cylinders 17a, in each of which a piston 19a is arranged to be displaceable perpendicular to the axis of rotation 7a.
  • the cylinders 17a or pistons 19a are arranged in pairs on opposite sides of the axis of rotation 7, the axes of the pairs of cylinders being angularly offset from one another by 120 ° around the axis of rotation 7 and lying in the same axis-normal plane of the cylinder rotor 5a.
  • the pistons 19a which are assigned to one another in pairs are rigidly connected to one another by piston rods 21a.
  • the three eccentric circular disks 29a are also offset by 120 ° relative to one another around the axis of rotation 27a.
  • the eccentric circular disks 29a are in turn firmly connected to the crankshaft 25a.
  • the rotary slide valve 39a in turn has slide elements 41a and 43a arranged coaxially one inside the other, the peripheral region of the bearing attachment 13a supporting the cylinder rotor 5a being used as the inner stationary slide element 43a. As best shown in FIG.
  • the inlet control openings 45a, 47a like the outlet control opening 51a, are machined into the circumferential surface of the bearing projection 13a as circumferential grooves that follow one another in the circumferential direction, the control openings 55a provided with the control openings 55a of the annular-cylindrical, rotating outer slide element 41a Communicate the course of the rotation of the cylinder rotor 5a.
  • Each pressure chamber 37a is assigned one of the control openings 55a of the slide element 41a rotating together with the cylinder rotor 5a and is connected to the pressure chamber 37a of the cylinder via a gas exchange channel 57a which is used both for the gas inlet and the gas outlet.
  • the gas exchange channel 57a extends from the area of the crankshaft 25a to the area of the peripheral wall 9a of the cylinder rotor 5a.
  • the compressed gas path runs radially to the essentially circular cylindrical sealing joint between the sliding elements 41a, 43a, which facilitates the sealing, since the sealing oil film used for sealing does not open up the sealing joint Is thrown off due to the rotational movement.
  • the sealing sleeve forming the rotating slide element 41 e can optionally take over the function of the bearing 11a after the sealing sleeve for the sealing function is lubricated anyway.
  • the bearing 11a can thus be omitted.
  • the mode of operation of the rotary slide valve 39a corresponds to the mode of operation of the previously described rotary slide valve 39, two inlet control openings 45a, 47a also being provided here, and the compressed gas supply to the downstream one in the direction of rotation Inlet control opening 47a can be blocked via a control valve (not shown) similar to control valve 61.
  • the rotary slide valve of FIGS. 3 and 4 can also be used with a four-cylinder cylinder engine and that the rotary slide valve 39 of FIGS. 1 and 2 can also be provided with a six-cylinder engine. It also goes without saying that the rotary slide valves of FIGS. 1 to 4 can also be used in motors which do not use a spur gear similar to the spur gear 63 and 63a.
  • the pistons of the engines explained with reference to FIGS. 1 to 4 have the shape of a pot open towards the crankshaft. Due to the rotation of the cylinder rotor, lubricating oil, which the pistons remove from the cylinders during operation, can collect in the pot, which can impair the lubrication function. This effect is avoided by the piston 19b shown in FIG. 5, which is closed off on the side of the piston rod 21b by a substantially flat bottom 83. Oil stripped from the cylinder wall flows along the flat floor back to the cylinder wall.
  • the piston 19b is designed as a hollow piston and contains a thermally insulating cavity 85.
  • the piston 19b is formed from two shells 87, 89, one of which forms the bottom wall 83 and the other a roof wall 91. The shells are held together by at least one screw 93 which simultaneously fixes the piston 19b to the piston rod 21b.
  • the rotary slide valve can optionally also be arranged axially to the side of the cylinder rotor in the region of the crankshaft.

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Abstract

The invention relates to a compressed gas rotary cylinder engine whose rotor (5), which rotates about a rotation axis (7), contains a number of cylinders (17) that, in turn, contain pistons (19) that can be radially displaced in relation to the rotation axis (7). The pistons (19) are connected via their rigid piston rods (21) to eccentric bearings (29) that are fixed to a crankshaft (25) that can eccentrically rotate in relation to the rotation axis (7). A rotary slide value (39) having slide elements (41, 43), which are coaxially arranged inside one another, is provided for the gas exchange. The rotary slide value (39) controls both the admission of gas as well as the exhausting of gas. Two admission control openings (45, 47) can be provided for admitting gas, of which one (47) can be closed independently of the other (45) via a valve (61).

Description

Druckgas-Zylinderläufermotor Compressed gas cylinder motor
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen Druckgas-Zylinderläufemnotor. Aus EP 0 477 256 B1 , EP 0 656 992 B1 und DE 25 36 739 A1 sind als Brennkraftmaschinen ausgebildete Zylinderläufermotoren mit einem an einer Maschinenbasis um eine erste Drehachse drehbar gelagerten Zylinderläufer bekannt. Der Zylinderläufer hat mehrere in gleichen Winkelabständen um die erste Drehachse herum angeordnete Zylinder, in welchen radial zu der ersten Drehachse verschiebbare Kolben angeordnet sind. An der Maschinenbasis ist um eine vorbestimmte Exzentrizität achsparallel zu der ersten Drehachse versetzt eine um eine zweite Drehachse drehbare Kurbelwelle gelagert. Die Kurbelwelle hat relativ zu ihr feststehende Exzenterlager, an welchen die Kolben paarweise über starre Kolbenstangen geführt sind. Die Exzenterlager definieren für die Kolbenstangen dritte Drehachsen, die wiederum um die vorbestimmte Exzentrizität gegen die zweite Drehachse achsparallel versetzt sind. Dem Zylinderläufer ist eine Gaswechselsteuerung zugeordnet, die die Zufuhr der Frischgase zu den Brennräumen und den Auslass der Abgase steuert.The invention relates to a compressed gas cylinder rotor motor. From EP 0 477 256 B1, EP 0 656 992 B1 and DE 25 36 739 A1, cylinder rotor motors designed as internal combustion engines with a cylinder rotor rotatably mounted on a machine base about a first axis of rotation are known. The cylinder rotor has a plurality of cylinders which are arranged at equal angular intervals around the first axis of rotation and in which pistons which are displaceable radially to the first axis of rotation are arranged. A crankshaft rotatable about a second axis of rotation is mounted on the machine base so as to be offset parallel to the first axis of rotation about a predetermined eccentricity. The crankshaft has an eccentric bearing which is fixed relative to it and on which the pistons are guided in pairs over rigid piston rods. The eccentric bearings define third axes of rotation for the piston rods, which in turn are offset axially parallel to the second axis of rotation by the predetermined eccentricity. A gas exchange control is assigned to the cylinder rotor, which controls the supply of the fresh gases to the combustion chambers and the outlet of the exhaust gases.
Die aus EP 0477 256 B1 bekannte Brennkraftmaschine hat einen Zylinderläufer mit zum Umfangsmantel offenen Zylindern, die durch eine Umfangswand der als Gehäuse ausgebildeten Maschinenbasis abgedichtet verschlossen sind. In der Umfangswand des Gehäuses ist im Bereich der oberen Totpunktstellung ein Frischgas-Einlasskanal und im Bereich der unteren Totpunktstellung ein Abgas-Auslasskanal vorgesehen. Bei der aus EP 0 656 992 B1 bekannten Brennkraftmaschine sind auf axial beiden Seiten des Zylinderläufers scheibenförmige Drehschieber angeordnet, von denen einer im Frischgaszuführungsweg und der andere im Gasauslassweg angeordnet ist. Die Gaswege führen hierbei in axialer Richtung durch die beiden Drehschieber. Bei der aus DE 25 36 739 A1 bekannten Brennkraftmaschine führt der Frischgaseinlassweg über einen Drehschieber, der von dem stationären, den Zylinderläufer tragenden Lagerzapfen und einem Lageransatz des Zylinderläufers gebildet ist. Der Frischgaskanal des Drehschiebers verläuft in diesem Fall radial von dem Lagerzapfen in den Lageransatz und mündet in einem in der unteren Totpunktstellung jeweils von Kolben freigegebenen Einlassschlitz jedes Zylinders. Den Gasauslässen der Zylinder sind Ventile zugeordnet, die über Steuerriemen abhängig von der Rotation des Zylinderläufers betätigt werden.The internal combustion engine known from EP 0477 256 B1 has a cylinder rotor with cylinders which are open to the peripheral jacket and are sealed off by a peripheral wall of the machine base designed as a housing. A fresh gas inlet channel is provided in the peripheral wall of the housing in the area of the top dead center position and an exhaust gas outlet channel in the area of the bottom dead center position. In the internal combustion engine known from EP 0 656 992 B1, disk-shaped rotary valves are arranged on axially both sides of the cylinder rotor, one of which is arranged in the fresh gas supply path and the other in the gas outlet path. The gas paths lead axially through the two rotary valves. In the known from DE 25 36 739 A1 The fresh gas inlet path leads to an internal combustion engine via a rotary slide valve which is formed by the stationary bearing journal which supports the cylinder rotor and a bearing shoulder of the cylinder rotor. In this case, the fresh gas channel of the rotary valve runs radially from the bearing journal into the bearing shoulder and opens into an inlet slot of each cylinder, which is released by pistons in the bottom dead center position. Valves are assigned to the gas outlets of the cylinders, which are actuated via control belts depending on the rotation of the cylinder rotor.
Die Gaswechselsteuerungen der bekannten Brennkraftmaschinen sind vergleichsweise aufwendig und beanspruchen relativ großen Bauraum. Darüber hinaus neigen Schieberventile mit axial nebeneinander geordneten, scheibenförmigen Schieberelementen zu Dichtungsproblemen, da abdichtende Ölfilme und dergleichen bei Rotation des Zylinderläufers abgeschleudert werden. Darüber hinaus müssen die Schieberscheiben federnd vorgespannt werden.The gas exchange controls of the known internal combustion engines are comparatively complex and take up a relatively large amount of space. In addition, slide valves with axially adjacent, disc-shaped slide elements tend to have sealing problems, since sealing oil films and the like are thrown off when the cylinder rotor rotates. In addition, the slide discs must be spring-loaded.
Aus DE 196 11 824 C 1 ist es ferner bekannt, Zylinderläufermotoren nicht nach Art einer Brennkraftmaschine zu betreiben, sondern mit Hilfe von Druckgas, welches den Druckräumen der Zylinder des Zylinderläufers über eine Gaswechselsteuerung zugeführt wird, wenn sich die Kolben im Bereich ihres oberen Totpunkts befinden. Das Druckgas entspannt sich im Verlauf der Bewegung der Kolben zum unteren Totpunkt hin. Bei dem Druckgas handelt es sich um Dampf, beispielsweise Wasserdampf. Auch bei diesem Zylinderläufermotor sind axial beiderseits des Zylinderläufers für die Gaswechselsteuerung axial vorgespannte Drehschieberventile vorgesehen, die den Gaseinlass und den Gasauslass steuern. Die Drehschieberventile sind hierbei über gesonderte Gaskanäle mit den Druckräumen verbunden.From DE 196 11 824 C 1 it is also known not to operate cylinder rotor motors in the manner of an internal combustion engine, but with the aid of compressed gas which is supplied to the pressure chambers of the cylinders of the cylinder rotor via a gas exchange control when the pistons are in the region of their top dead center . The compressed gas relaxes as the pistons move to bottom dead center. The compressed gas is steam, for example water vapor. In this cylinder rotor motor, too, axially preloaded rotary slide valves are provided on both sides of the cylinder rotor for the gas exchange control, which control the gas inlet and the gas outlet. The rotary slide valves are connected to the pressure chambers via separate gas channels.
Unter einem ersten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung einen Druckgas- Zylinderläufermotor zu schaffen, der eine einfache und kompakte Gaswechselsteuerung hat. Die Erfindung geht hierbei aus von einem Druckgas-Zylinderläufermotor, welcher umfasst:In a first aspect, the object of the invention is to create a compressed gas cylinder rotor motor which has a simple and compact gas exchange control. The invention is based on a compressed gas cylinder rotor motor, which comprises:
eine Maschinenbasis, - einen relativ zu der Maschinenbasis um eine erste Drehachse drehbar gelagerten Zylinderläufer mit mehreren in gleichen Winkelabständen um die erste Drehachse herum angeordneten Zylindern, in welchen radial zur ersten Drehachse verschiebbare Kolben angeordnet sind, von denen jeder in dem Zylinder einen Druckraum nach radial innen begrenzt, eine relativ zu der Maschinenbasis um eine zweite, um eine vorbestimmte Exzentrizität achsparallel zur ersten Drehachse versetzte Drehachse drehbar gelagerte Kurbelwelle, an deren Exzenterlagern die Kolben vorzugsweise paarweise über Kolbenstangen geführt sind, wobei die Exzenterlager relativ zueinander und zu der Kurbelwelle fest stehende dritte Drehachsen definieren, die um die vorbestimmte Exzentrizität gegen die zweite Drehachse achsparallel versetzt sind, und eine den Druckräumen im Wesentlichen zeitlich nacheinander unter Überdruck stehendes Gas zuführende und das Gas nach zumindest teilweiser Entspannung wieder abführende Gaswechselsteuerung.a machine base, - a cylinder rotor rotatably mounted relative to the machine base about a first axis of rotation with a plurality of cylinders arranged at equal angular intervals around the first axis of rotation, in which pistons are arranged radially displaceable to the first axis of rotation, each of which in the cylinder has a radial pressure space limited internally, a crankshaft rotatably mounted relative to the machine base about a second axis of rotation offset parallel to the first axis of rotation by a predetermined eccentricity, on the eccentric bearings of which the pistons are preferably guided in pairs via piston rods, the eccentric bearings being fixed relative to one another and to the crankshaft third Define axes of rotation which are offset axially parallel to the second axis of rotation by the predetermined eccentricity, and which supply a gas which is under pressure over time, essentially one after the other, and which discharge the gas after at least partial relaxation Gas exchange control.
Erfindungsgemäß ist bei einem solchen Zylinderläufermotor vorgesehen, dass die Gaswechselsteuerung auf axial einer Seite des Zylinderläufers ein Drehschieberventil mit einem relativ zur Maschinenbasis stationären Schieberelement und einem zusammen mit dem Zylinderläufer rotierenden Schieberelement aufweist, wobei das stationäre Schieberelement wenigstens eine mit einem Gaseinlass für die Zuführung des Druckgases verbundene Einlasssteueröffnung und wenigstens eine mit einem Gasauslass für entspanntes Gas verbundene Auslasssteueröffnung aufweist und das rotierende Schieberelement eine Steueröffnung für jeden Zylinder aufweist, die über einen für den Gaseinlass und den Gasauslass gemeinsamen Gaswechselkanal mit dem Druckraum des Zylinders - A -According to the invention, it is provided in such a cylinder rotor motor that the gas exchange control has on the axial side of the cylinder rotor a rotary slide valve with a slide element that is stationary relative to the machine base and a slide element that rotates together with the cylinder rotor, the stationary slide element having at least one with a gas inlet for supplying the compressed gas connected inlet control opening and at least one outlet control opening connected to a gas outlet for expanded gas and the rotating slide element has a control opening for each cylinder, which via a gas exchange channel common to the gas inlet and the gas outlet with the pressure chamber of the cylinder - A -
verbunden ist.connected is.
Ein solches Drehschieberventil kommt mit vergleichsweise wenig Bauraum aus, da nur auf axial einer Seite des Zylinderläufers Schieberelemente vorgesehen werden müssen und dementsprechend auch nur auf axial einer Seite Gaswechselkanäle in den Seitenwänden des Zylinderläufers untergebracht werden müssen.Such a rotary slide valve requires comparatively little installation space, since slide elements have to be provided only axially on one side of the cylinder rotor and, accordingly, gas exchange channels only have to be accommodated in the side walls of the cylinder rotor on only one axial side.
Zu kompakten und betriebssicheren Ausgestaltungen gelangt man, wenn das rotierende Schieberelement das stationäre Schieberelement koaxial umschließt und die über die Gaswechselkanäle mit den Druckräumen verbundenen Steueröffnungen radial verlaufen. Von Vorteil ist insbesondere, dass die koaxiale Bauweise das Abschleudern von Dichtungsöl verhindert, so dass das Drehschieberventil auch ohne federnde Vorspannung der Schieberelemente hinreichend druckdicht ist. Zweckmäßigerweise kann das rotierende Schieberelement eine mit den Steueröffnungen versehene zylindrische Dichthülse tragen, die aus verschleißminderndem Material bestehen kann oder/und in gewissem Ausmaß elastisch sein kann.Compact and reliable configurations are achieved if the rotating slide element coaxially surrounds the stationary slide element and the control openings connected to the pressure chambers via the gas exchange channels run radially. It is particularly advantageous that the coaxial design prevents sealing oil from being thrown off, so that the rotary slide valve is sufficiently pressure-tight even without a resilient bias of the slide elements. The rotating slide element can expediently carry a cylindrical sealing sleeve which is provided with the control openings and which can consist of wear-reducing material and / or can be elastic to a certain extent.
Insbesondere kann die Dichthülse auch zur Drehlagerung des Zylinderläufers ausgenutzt werden, so dass zusätzliche Drehlager auf der axialen Seite des Drehschieberventils entfallen können.In particular, the sealing sleeve can also be used for the rotary mounting of the cylinder rotor, so that additional rotary bearings on the axial side of the rotary slide valve can be omitted.
Ein koaxiales Drehschieberventil der vorstehenden Art lässt sich relativ einfach im Lagerbereich des Zylinderläufers, d.h. nahe der Kurbelwelle realisieren, wenn die wenigstens eine Einlasssteueröffnung und die wenigstens eine Auslasssteueröffnung als am Außenumfang des stationären Schieberelements in Umfangsrichtung und im Abstand voneinander sich erstreckende, mit den Steueröffnungen des rotierenden Schieberelements kommunizierende Nutabschnitte ausgebildet sind. Das die Kurbelwelle umschließende Drehschieberventil kann auf einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser untergebracht werden.A coaxial rotary slide valve of the above type can be relatively easily installed in the bearing area of the cylinder rotor, i.e. Realize near the crankshaft if the at least one inlet control opening and the at least one outlet control opening are designed as groove sections which extend in the circumferential direction and at a distance from one another on the outer circumference of the stationary slide element and communicate with the control openings of the rotating slide element. The rotary slide valve enclosing the crankshaft can be accommodated on a relatively small diameter.
Bei Zylinderläufermotoren der vorstehend erläuterten Art wird der Gaswechsel abhängig von der Rotation des Zylinderläufers gesteuert. Für den Einlass und den Auslass des Gases steht ein Steuerwinkel von 360° zur Verfügung, wobei sich herausgestellt hat, dass ein möglichst großer Auslasswinkel für die Leistungsfähigkeit des Motors von Vorteil ist. Insbesondere hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Auslasswinkel, d.h. derjenige Winkelbereich der Zylinderläuferdrehung, in welchem die Druckräume der Zylinder nacheinander mit dem Gasauslass verbunden sind, in der Größenordnung von 180° liegt. Der Einlasswinkel, d.h. der Winkelbereich, in welchem die Druckräume mit dem Gaseinlass verbunden sind, liegt zweckmäßigerweise in der Größenordnung von 90°, ist also prinzipiell kleiner als der Auslasswinkel.In the case of cylindrical rotor motors of the type explained above, the Gas exchange controlled depending on the rotation of the cylinder rotor. A control angle of 360 ° is available for the inlet and outlet of the gas, and it has been found that the largest possible outlet angle is advantageous for the performance of the engine. In particular, it has proven to be expedient if the outlet angle, ie the angular range of the cylinder rotor rotation in which the pressure chambers of the cylinders are connected to the gas outlet in succession, is in the order of magnitude of 180 °. The inlet angle, ie the angular range in which the pressure spaces are connected to the gas inlet, is expediently of the order of 90 °, and is in principle smaller than the outlet angle.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass der Einlasswinkel nicht zu stark verkleinert werden kann, da ansonsten das Drehmoment des Zylinderläufermotors und insbesondere sein Anlaufdrehmoment soweit abnimmt, dass es zu Problemen beim Anlaufen des Motors kommen kann.However, it has been shown that the inlet angle cannot be reduced too much, since otherwise the torque of the cylindrical rotor motor and in particular its starting torque will decrease to such an extent that there may be problems when starting the motor.
Unter einem zweiten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung für ein sicheres Anlaufen des Druckgas-Zylinderläufermotors zu sorgen.In a second aspect, the object of the invention is to ensure that the compressed gas cylinder rotor motor starts up safely.
Ausgehend von dem vorangegangen erläuterten Druckgas- Zylinderläufermotor wird dies dadurch erreicht, dass die Gaswechselsteuerung als Drehschiebersteuerung mit einem relativ zur Maschinenbasis stationären Schieberelement und einem zusammen mit dem Zylinderläufer rotierenden Schieberelement ausgebildet ist, wobei das stationäre Schieberelement wenigstens zwei in Drehrichtung des rotierenden Schieberelements gegeneinander versetzte, mit einem Gaseinlass für die Zuführung von Druckgas verbundenen Einlasssteueröffnungen und wenigstens eine mit einem Gasauslass für entspanntes Gas verbundene Auslasssteueröffnung aufweist und das rotierende Schieberelement eine Steueröffnung für jeden Zylinder aufweist, die über einen für den Gaseinlass und den Gasauslass gemeinsamen Gaswechselkanal mit dem Druckraum des Zylinders verbunden ist, und dass wenigstens einer der Einlasssteueröffnungen ein Steuerventil zugeordnet ist, mittels dem die Zufuhr von Druckgas unabhängig von wenigstens einer anderen der Einlasssteueröffnungen steuerbar ist. Die in der Steuerfolge hintereinander folgenden Einlasssteueröffnungen erlauben das wahlweise Nachladen des Druckraums mit Druckgas und damit eine Drehmomentsteuerung insbesondere beim Anlaufen des Motors. Für das Anlaufen wird das Druckgas über beide Einlasssteueröffnungen zeitlich nacheinander in den Druckraum des Zylinders geladen, während für den Normalbetrieb des angelaufenen Motors die zweite Einlasssteueröffnung geschlossen werden kann.On the basis of the compressed gas cylinder rotor motor explained above, this is achieved in that the gas exchange control is designed as a rotary slide control with a slide element that is stationary relative to the machine base and a slide element that rotates together with the cylinder rotor, the stationary slide element displacing at least two in the direction of rotation of the rotating slide element, having an inlet control opening connected to a gas inlet for the supply of pressurized gas and at least one outlet control opening connected to a gas outlet for expanded gas and the rotating slide element having a control opening for each cylinder which is connected to the pressure chamber of the cylinder via a gas exchange channel common to the gas inlet and the gas outlet is and that A control valve is assigned to at least one of the inlet control openings, by means of which the supply of pressurized gas can be controlled independently of at least one other of the inlet control openings. The inlet control openings following one another in the control sequence allow the reloading of the pressure chamber with compressed gas and thus torque control, in particular when the engine is started. For starting, the compressed gas is loaded into the pressure chamber of the cylinder one after the other via the two inlet control openings, while the second inlet control opening can be closed for normal operation of the started engine.
Die beiden Einlasssteueröffnungen haben bevorzugt einen Steuerwinkelabstand voneinander, der größer als der Steuerwinkelabstand zwischen den Steueröffnungen von zwei benachbarten Zylindern ist. Auf diese Weise wird das Druckgas über die beiden Einlasssteueröffnungen den Druckräumen verschiedener Zylinder gleichzeitig zugeführt.The two intake control openings preferably have a control angle distance from one another which is greater than the control angle distance between the control openings of two adjacent cylinders. In this way, the compressed gas is supplied to the pressure chambers of different cylinders simultaneously via the two inlet control openings.
Das den Gaswechsel steuernde Drehschieberventil kann herkömmlich ausgebildet sein und insbesondere auch wie vorangegangen erläutert zueinander koaxiale Schieberelemente mit radialen Druckgaswegen haben. In einer Variante kann das rotierende Schieberelement jedoch auch an einer die Druckräume radial abschließenden, die gemeinsamen Gaswechselkanäle enthaltenden Umfangswand des Zylinderläufers ausgebildet sein, wobei dann die Maschinenbasis als den Zylinderläufer umschließendes Gehäuse ausgebildet ist, dessen der Umfangswand des Zylinderläufers gegenüberliegende Umfangswand dieThe rotary slide valve controlling the gas exchange can be of conventional design and in particular, as explained above, also have slide elements which are coaxial with one another and have radial compressed gas paths. In a variant, however, the rotating slide element can also be formed on a circumferential wall of the cylinder rotor that radially closes the pressure chambers and contains the common gas exchange channels, in which case the machine base is designed as a housing enclosing the cylinder rotor, the circumferential wall of which lies opposite the circumferential wall of the cylinder rotor
Einlasssteueröffnungen sowie die wenigstens eine Auslasssteueröffnung des stationären Schieberelements enthält. Auch in dieser Ausgestaltung liegen die Steueröffnungen in radial verlaufenden Gaswegen von zylindrischen Umfangsflächen, womit sie sich vergleichsweise einfach abdichten lassen. Insbesondere kann zur Abdichtung auch ein Schmiermittelfilm ausgenutzt werden, da das Schmiermittel nicht abgeschleudert wird. Die Gaswechselkanäle verlaufen in der Umfangswand des Zylinderläufers in Umfangsrichtung im Wesentlichen schräg und münden, bezogen auf die Steueröffnung, in Drehrichtung voreilend in den Druckraum. Die sich auf diese Weise beim Laden der Druckräume mit Druckgas ergebende Turbinenwirkung erhöht die Motorleistung.Contains inlet control openings and the at least one outlet control opening of the stationary slide element. In this embodiment, too, the control openings lie in radially extending gas paths from cylindrical peripheral surfaces, with which they can be sealed comparatively easily. In particular, a lubricant film can also be used for sealing, since the lubricant is not thrown off. The gas exchange channels run in the circumferential direction essentially obliquely in the circumferential wall of the cylinder rotor and, with respect to the control opening, lead prematurely in the direction of rotation into the pressure chamber. The resulting turbine effect when the pressure chambers are loaded with compressed gas increases the engine output.
Ohne zusätzliche Maßnahmen wird der Zylinderläufer durch den Schub angetrieben, den die Kolben in Umfangsrichtung auf die Zylinder ausüben. Die Schubkräfte erhöhen die Reibung der Kolben in den Zylindern, was die Leistung des Motors mindert und den Verschleiß erhöht. Um die Kolbenreibung zu mindern, ist es aus DE 25 36 739 A bekannt, den Zylinderläufer über ein Zahnradgetriebe mit der Kurbelwelle drehfest zu kuppeln, welches die Zylinder von Schubkräften der Kolben entlastet. Das Getriebe des bekannten Motors ist vergleichsweise aufwendig gestaltet, denn das auf der Kurbelwelle sitzende Stirnrad kämmt mit einem Hohlrad des Zylinderläufers.Without additional measures, the cylinder rotor is driven by the thrust that the pistons exert on the cylinders in the circumferential direction. The thrust forces increase the friction of the pistons in the cylinders, which reduces the performance of the engine and increases wear. To reduce the piston friction, it is known from DE 25 36 739 A to rotate the cylinder rotor via a gear transmission with the crankshaft, which relieves the cylinders of thrust forces of the pistons. The gearbox of the known engine is comparatively complex because the spur gear on the crankshaft meshes with a ring gear of the cylinder rotor.
Zu kostengünstigeren Lösungen auf der Basis von ausschließlich Stimzahnrädem gelangt man, wenn das Stirnradgetriebe ein drehfest auf der Kurbelwelle sitzendes erstes Stirnrad sowie ein die Kurbelwelle umschließendes, mit dem Zylinderläufer drehfest koaxial verbundenes zweites Stirnrad aufweist, wobei an der Maschinenbasis ein mit dem ersten Stirnrad kämmendes drittes Stirnrad achsparallel drehbar gelagert ist, welches mit einem mit dem zweiten Stirnrad kämmenden vierten Stirnrad drehfest verbunden ist. Ein solches Getriebe kann ohne Weiteres der Leistung des Motors angepasst werden, nachdem es axial seitlich des Zylinderläufers angebaut werden kann und in diesem Bereich hinreichend Platz auch für Zahnräder mit größerem Durchmesser vorhanden ist.Cost-effective solutions based solely on spur gears can be achieved if the spur gear has a first spur gear that is non-rotatably seated on the crankshaft and a second spur gear that surrounds the crankshaft and is non-rotatably coaxially connected to the cylinder rotor, with a third meshing with the first spur gear on the machine base Spur gear is rotatably mounted axially parallel, which is rotatably connected to a fourth spur gear meshing with the second spur gear. Such a gearbox can be easily adapted to the power of the engine after it can be fitted axially to the side of the cylinder rotor and there is sufficient space in this area for gearwheels with a larger diameter.
Bei Motoren der vorstehend erläuterten Art rotiert der Zylinderläufer mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle. Die Aufteilung des Übersetzungsverhältnisses von 2:1 auf die beiden Stirnradpaare kann an sich frei gewählt werden, doch hat es sich aus Gründen der Standardisierung der Zahnradgrößen als günstig erwiesen, wenn das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser des ersten zum dritten Stirnrad gleich 1:1 und des zweiten zum vierten Stirnrad gleich 2:1 gewählt ist.In engines of the type explained above, the cylinder rotor rotates at half the speed of the crankshaft. The distribution of the gear ratio of 2: 1 between the two pairs of spur gears can can be chosen freely, but for reasons of standardization of the gear sizes it has proven to be favorable if the ratio of the pitch circle diameters of the first to the third spur gear is selected to be 1: 1 and the second to the fourth spur gear is selected to be 2: 1.
Die Kolben herkömmlicher Zylinderläufermotoren sind üblicherweise als zur Kurbelwelle hin offene Töpfe ausgebildet, in welchen sich von den Zylinderwänden abgestreiftes Schmieröl sammeln kann, was unter Umständen die Kolbenschmierung beeinträchtigt. In einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Kolben einen insgesamt im Wesentlichen flachen Kolbenboden, auf dem eventuell sich sammelndes Schmieröl zur Zylinderwand hin abfließen kann. Der Kolben ist hierbei bevorzugt als Hohlkolben ausgebildet, dessen Hohlraum durch eine Umfangswand, ein Kolbendach und einen Kolbenboden abgeschlossen ist. Ein solcher Kolben isoliert die Kurbelwellenseite thermisch von der Druckraumseite.The pistons of conventional cylinder rotor motors are usually designed as pots that are open towards the crankshaft and in which lubricating oil that has been stripped off the cylinder walls can collect, which in some circumstances affects piston lubrication. In a preferred embodiment, the piston has an essentially flat piston head, on which any lubricating oil that may collect can flow off toward the cylinder wall. The piston is preferably designed as a hollow piston, the cavity of which is closed by a peripheral wall, a piston roof and a piston crown. Such a piston thermally insulates the crankshaft side from the pressure chamber side.
Üblicherweise ist der Kolben an der ihm zugeordneten Kolbenstange mit einer einzigen, zentralen Schraube angeschraubt. Eine solche Schraube bedingt einen hinreichend großen Materialquerschnitt im Bereich der Kolbenstange, um hinreichend stark dimensioniert werden zu können. Als günstiger hat es sich erwiesen, wenn zumindest eine Teilanzahl der Kolbenstangen gegen die Zylindermitte versetzt ist und an ihrem kolbenseitigen Ende einen quer abstehenden Arm tragen, an dem der Kolben mittels mehrerer, beispielsweise zwei Schrauben angeschraubt ist. Auf diese Weise können die einzelnen Schrauben kleiner dimensioniert werden und dementsprechend kann auch der Armquerschnitt geringer bemessen sein.The piston is usually screwed to the piston rod assigned to it with a single, central screw. Such a screw requires a sufficiently large material cross section in the area of the piston rod in order to be able to be dimensioned sufficiently strong. It has proven to be more favorable if at least some of the piston rods are offset from the center of the cylinder and carry a transversely projecting arm on their piston-side end, to which the piston is screwed by means of several, for example two, screws. In this way, the individual screws can be dimensioned smaller and, accordingly, the arm cross section can also be dimensioned smaller.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Here shows:
Fig. 1 einen Axialquerschnitt durch einen vierzylindrigen Druckgas-1 shows an axial cross section through a four-cylinder compressed gas
Zylinderläufermotor; Fig. 2 einen Axiallängsschnitt durch den Zylinderläufermotor der Fig. 1 ;Cylindrical rotor motor; FIG. 2 shows an axial longitudinal section through the cylindrical rotor motor of FIG. 1;
Fig. 3 einen Axiallängsschnitt durch eine Variante des Druckgas- Zylinderläufermotors mit sechs Zylindern;3 shows an axial longitudinal section through a variant of the compressed gas cylinder rotor motor with six cylinders;
Fig. 4 einen Axialquerschπitt durch den Zylinderläufermotor, gesehen entlang einer Linie IV-IV in Fig. 3 undFig. 4 shows an axial cross section through the cylindrical rotor motor, seen along a line IV-IV in Fig. 3 and
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Variante eines in denFig. 5 shows a cross section through a variant of one in the
Zylinderläufermotoren der Fig. 1 bis 4 verwendbaren Kolbens.1 to 4 usable pistons.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Druckgas-Zylinderläufermotor umfasst ein als Maschinenbasis dienendes Gehäuse 1 mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Innenraum 3, in welchem ein ebenfalls im Wesentlichen zylindrischer Zylinderläufer 5 um eine Drehachse 7 drehbar angeordnet ist.The compressed gas cylinder rotor motor shown in FIGS. 1 and 2 comprises a housing 1 serving as a machine base with an essentially cylindrical interior 3, in which a likewise essentially cylindrical cylinder rotor 5 is arranged so as to be rotatable about an axis of rotation 7.
Der Zylinderläufer 5 hat eine zur Drehachse 7 konzentrische, zumindest angenähert zylindrische Umfangswand 9, die von dem Innenraum 3 eng umschlossen ist, und ist über Wälzlager 11 an Lageransätzen 13, 15 desThe cylinder rotor 5 has a concentric to the axis of rotation 7, at least approximately cylindrical peripheral wall 9, which is closely enclosed by the interior 3, and is via roller bearings 11 on bearing lugs 13, 15 of the
Gehäuses 1 gelagert.Housing 1 stored.
Der Zylinderläufer 5 umfasst vier Zylinder 17, in welchen je ein Kolben 19 senkrecht zur Drehachse 7 verschiebbar angeordnet ist. Die Zylinder 17 bzw. Kolben 19 sind paarweise auf einander gegenüberliegenden Seiten der Drehachse 7 zueinander fluchtend, d.h. gleichachsig, angeordnet. Die Achsen der Zylinderpaare sind hierbei um 90° um die Drehachse 7 herum gegeneinander winkelversetzt und liegen in derselben achsnormalen Ebene des Zylinderläufers 5, können aber auch in Richtung der Drehachse 7 gegeneinander versetzt sein. Die einander paarweise zugeordneten Kolben 19 sind durch Kolbenstangen 21 starr miteinander verbunden.The cylinder rotor 5 comprises four cylinders 17, in each of which a piston 19 is arranged so as to be displaceable perpendicular to the axis of rotation 7. The cylinders 17 or pistons 19 are aligned in pairs on opposite sides of the axis of rotation 7, i.e. coaxial, arranged. The axes of the cylinder pairs are angularly offset from one another by 90 ° around the axis of rotation 7 and lie in the same axis-normal plane of the cylinder rotor 5, but can also be offset from one another in the direction of the axis of rotation 7. The pistons 19 assigned to one another in pairs are rigidly connected to one another by piston rods 21.
In dem Gehäuse 1 ist in Wälzlagern 23 eine Kurbelwelle 25 um eine zur Drehachse 7 um eine Exzentrizität e achsparallel versetzte Drehachse 27 drehbar gelagert. Die Kurbelwelle 25 trägt feststehend zwei axial nebeneinander angeordnete Exzenter-Kreisscheiben 29, die in Lageröffnungen 31 der Kolbenstangen 21 sitzen und die Kolbenstangen 21 über Nadellager 33 führen. Die Exzenter-Kreisscheiben 29 definieren Exzenterlager mit zur Drehachse 27 der Kurbelwelle 25 achsparalleler, jedoch um den Wert der Exzentrizität e gegen die Drehachse 27 versetzten Exzenter-Drehachsen 35. Die Exzenter-Drehachsen 35 der beiden Exzenter- Kreisscheiben 29 sind ebenfalls um 90° gegeneinander um die Drehachse 27 herum winkelversetzt. Die Exzenter-Kreisscheiben 29 haben einen Radius, der größer ist als die Exzentrizität e und sind ausschließlich in ihrem radialen Überlappungsbereich miteinander verbunden. Über die Umfangsflächen der einzelnen Exzenter-Kreisscheiben 29 stehen damit ausschließlich Kreisbereiche der übrigen Exzenter-Kreisscheiben vor. In der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung sind die Laufflächen der Nadellager 33 jeweils unmittelbar durch die Umfangsflächen der Exzenter- Kreisscheiben 29 bzw. die Innenflächen der Lageröffnungen 31 gebildet. Weitere Einzelheiten und bevorzugte Ausgestaltungen der Kurbelwelle 25 und ihrer Exzenterlager sind in dem Patent EP 0 477 256 B1 beschrieben, auf das ausdrücklich Bezug genommen wird.In the housing 1, a crankshaft 25 is rotatably mounted in roller bearings 23 about an axis of rotation 27 offset parallel to the axis of rotation 7 by an eccentricity e. The crankshaft 25 has two stationary eccentric circular disks 29 arranged axially next to one another, which are seated in bearing openings 31 of the piston rods 21 and guide the piston rods 21 via needle bearings 33. Define the eccentric circular discs 29 Eccentric bearing with eccentric rotary axes 35 which are parallel to the axis of rotation 27 of the crankshaft 25 but offset by the value of the eccentricity e relative to the axis of rotation 27. The eccentric axes of rotation 35 of the two eccentric circular disks 29 are also offset by 90 ° relative to one another around the axis of rotation 27 . The eccentric circular disks 29 have a radius which is greater than the eccentricity e and are connected to one another only in their radial overlap region. Thus, only circular areas of the remaining eccentric circular disks project beyond the circumferential surfaces of the individual eccentric circular disks 29. In the preferred embodiment shown, the running surfaces of the needle bearings 33 are each formed directly by the peripheral surfaces of the eccentric circular discs 29 or the inner surfaces of the bearing openings 31. Further details and preferred configurations of the crankshaft 25 and its eccentric bearings are described in the patent EP 0 477 256 B1, to which express reference is made.
Die Kolben 19 begrenzen zusammen mit den sie umgebenden Zylindern 17 und der Umfangswand 9 des Zylinderläufers 5 jeweils Druckräume 37, in die über eine nachstehend noch näher erläuterte Gaswechselsteuerung für den Betrieb des Motors unter einem Überdruck von beispielsweise 10 bar stehendes Druckgas beginnend mit der oberen Totpunktstellung zugeführt wird. Im Verlauf der Drehung des Zylinderläufers 5 expandieren die Druckräume 37, die in der oberen Totpunktstellung der Kolben 19 ihr minimales Volumen haben, bis auf ihr maximales Volumen in der unteren Totpunktstellung, wobei die Druckenergie des Druckgases in Abtriebsenergie der Kurbelwelle 25 umgesetzt wird. Während der nachfolgenden Kontraktionsphase der Druckräume 37 wird das zumindest teilweise entspannte Gas aus den Druckräumen 37 ausgeschoben.The pistons 19, together with the cylinders 17 surrounding them and the peripheral wall 9 of the cylinder rotor 5, each delimit pressure chambers 37, into which, via a gas exchange control system for the operation of the engine, which is explained in more detail below, pressurized gas which is under an overpressure of, for example, 10 bar, starting with the top dead center position is fed. In the course of the rotation of the cylinder rotor 5, the pressure spaces 37, which have their minimum volume in the top dead center position of the pistons 19, expand to their maximum volume in the bottom dead center position, the pressure energy of the compressed gas being converted into output energy of the crankshaft 25. During the subsequent contraction phase of the pressure spaces 37, the at least partially expanded gas is pushed out of the pressure spaces 37.
Bei dem Druckgas kann es sich um ein beliebiges Gas, wie zum Beispiel Luft oder insbesondere um Stickstoff handeln. Unter einem Druckgas soll aber hier und im Folgenden aber auch Druckdampf, beispielsweise Wasserdampf, verstanden werden. Die Gaswechselsteuerung umfasst ein am Außenumfang des Zylinderläufers 5 ausgebildetes Drehschieberventil 39 mit zwei zueinander koaxialen, kreisringzylindrischen Schieberelementen 41 , 43, von denen das innere Schieberelement 41 mit der Umfangswand 9 des Zylinderläufers 5 verbunden ist, während das äußere Schieberelement 43 am Innenmantel 3 des Gehäuses 1 sitzt. Die radial aneinanderliegenden Umfangsflächen der Schieberelemente 41 , 43 sind durch einen Ölfilm einer nicht näher dargestellten, auch die rotierenden Komponenten des Motors schmierenden Ölschmierung gegeneinander abgedichtet und durch axial seitlich angeordnete Dichtleisten 44 (Fig. 2) gegen Abschleudern des Ölfilms abgedichtet.The compressed gas can be any gas, such as air or, in particular, nitrogen. However, here and below, a compressed gas should also be understood to mean compressed steam, for example water vapor. The gas exchange control comprises a rotary slide valve 39 formed on the outer periphery of the cylinder rotor 5 with two mutually coaxial, annular cylindrical slide elements 41, 43, of which the inner slide element 41 is connected to the peripheral wall 9 of the cylinder rotor 5, while the outer slide element 43 on the inner jacket 3 of the housing 1 sits. The radially abutting circumferential surfaces of the slide elements 41, 43 are sealed against one another by an oil film of an oil lubrication (not shown in detail), which also lubricates the rotating components of the engine, and are sealed by axially laterally arranged sealing strips 44 (FIG. 2) against the oil film being thrown off.
Für die Zuführung des Druckgases zu den Druckräumen 37 sind in dem äußeren Schieberelement 43 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt zwei Einlasssteueröffnungen 45, 47 ausgebildet, die mit einemFor the supply of the pressurized gas to the pressure chambers 37, two inlet control openings 45, 47 are formed in the outer slide element 43, offset with respect to one another in the circumferential direction
Druckgaseinlass 49 des Gehäuses 1 verbunden sind. Das äußereCompressed gas inlet 49 of the housing 1 are connected. The outer
Schieberelement 43 enthält darüber hinaus eine Auslasssteueröffnung 51 , die mit einem Auslass 53 für das entspannte Gas verbunden ist. In dem inneren Schieberelement 41 ist für jeden Druckraum 37 gesondert eineSlider element 43 also includes an outlet control opening 51 which is connected to an outlet 53 for the expanded gas. There is a separate one for each pressure chamber 37 in the inner slide element 41
Steueröffnung 55 vorgesehen, die im Verlauf der Rotation desControl opening 55 is provided which in the course of the rotation of the
Zylinderläufers 5 nacheinander mit den Steueröffnungen 45, 47 und 51 kommuniziert. Die Steueröffnungen 55 sind über Gaswechselkanäle 57 mit dem zugeordneten Druckraum 37 verbunden. Über die Gaswechselkanäle 57 wird das Gas den Druckräumen 37 sowohl zugeführt als auch aus diesen wieder abgeführt.Cylinder rotor 5 communicates successively with the control openings 45, 47 and 51. The control openings 55 are connected to the associated pressure chamber 37 via gas exchange channels 57. The gas is both supplied to and discharged from the pressure spaces 37 via the gas exchange channels 57.
Die Umfangserstreckung der Einlasssteueröffnungen 45, 47 legt den Einlasswinkel der Zylinder 17 fest. Entsprechendes gilt für den Umfangswinkel der Auslasssteueröffnung 51 , der den Auslasswinkel bestimmt. Der Einlasswinkel sollte möglichst klein sein, z.B. etwa 90° um einen hinreichend großen Entspannungswinkel, in welchem das Druckgas sich entspannen und seine Druckenergie an den Motor abgeben kann, möglichst groß bemessen zu können, während der Auslasswinkel möglichst groß, beispielsweise in der Größenordnung von 180° gewählt ist, um Energieverluste beim Ausschieben des entspannten Gases möglichst klein zu halten.The circumferential extent of the inlet control openings 45, 47 defines the inlet angle of the cylinders 17. The same applies to the circumferential angle of the outlet control opening 51, which determines the outlet angle. The inlet angle should be as small as possible, for example about 90 ° around a sufficiently large relaxation angle at which the compressed gas can relax and release its pressure energy to the engine. to be able to be dimensioned as large as possible, while the outlet angle is selected as large as possible, for example in the order of magnitude of 180 °, in order to keep energy losses as small as possible when the expanded gas is pushed out.
Es hat sich gezeigt, dass der Verkleinerung des Einlasswinkels Grenzen gesetzt sind, wenn der Motor aus dem Stillstand sicher anlaufen soll. Um das Drehmoment des Motors steuern zu können, und insbesondere das Drehmoment beim Anlaufen wählbar erhöhen zu können, ist die bereits in der oberen Totpunktstellung wirksame Einlasssteueröffnung 45 direkt mit dem Druckgaseinlass 49 verbunden, während die in Drehrichtung des Zylinderläufers 5 nachfolgende Einlasssteueröffnung 47 mit dem Druckgaseinlass 49 über einen Nebenschlusskanal 59 verbunden, der ein Steuerventil 61 enthält, mittels dem die Druckgaszufuhr zu der Einlasssteueröffnung 47 unabhängig von der Druckgaszufuhr zu der Einlasssteueröffnung 45 wahlweise freigegeben oder gesperrt werden kann. Über das Steuerventil 61 kann der Einlasswinkel auf diese Weise für das Anlaufen des Motors gezielt verlängert werden.It has been shown that there are limits to reducing the intake angle if the engine is to start safely from standstill. In order to be able to control the torque of the engine, and in particular to be able to selectively increase the torque when starting, the inlet control opening 45, which is already active in the top dead center position, is connected directly to the compressed gas inlet 49, while the inlet control opening 47 following in the direction of rotation of the cylinder rotor 5 is connected to the compressed gas inlet 49 connected via a shunt channel 59, which contains a control valve 61, by means of which the compressed gas supply to the inlet control opening 47 can be selectively enabled or blocked independently of the compressed gas supply to the inlet control opening 45. In this way, the inlet angle can be specifically extended for starting the engine via the control valve 61.
Der Einlasswinkel der beiden Einlasssteueröffnungen 45, 47 ist insgesamt größer als der Zwischenwinkel zwischen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zylindern 17, so dass die Einlasssteueröffnung 45, 47 in keiner Drehposition des Zylinderläufers 5 das Druckgas gemeinsam demselben Druckraum 37 zuführen. Vielmehr werden in Drehrichtung aufeinanderfolgende Zylinder 17 gleichzeitig geladen.The inlet angle of the two inlet control openings 45, 47 is generally greater than the intermediate angle between cylinders 17 which follow one another in the circumferential direction, so that the inlet control openings 45, 47 do not feed the compressed gas together to the same pressure chamber 37 in any rotational position of the cylinder rotor 5. Rather, successive cylinders 17 are loaded simultaneously in the direction of rotation.
Wie am besten Fig. 1 zeigt, verlaufen die Gaswechselkanäle 57 in Umfangsrichtung schräg in der Umfangswand 9, wobei sie bezogen auf die Steueröffnung 55 in Drehrichtung voreilend in den Druckraum 37 münden. Die in den Druckraum 37 einströmenden Druckgase bewirken damit einen Turbineneffekt, der das Drehmoment des Motors erhöht.As best shown in FIG. 1, the gas exchange channels 57 run obliquely in the circumferential direction in the circumferential wall 9, leading in the direction of rotation leading into the pressure chamber 37 with respect to the control opening 55. The compressed gases flowing into the pressure chamber 37 thus cause a turbine effect that increases the torque of the engine.
Wie am besten Fig. 2 zeigt, ist die Kurbelwelle 25 über ein Stirnradgetriebe 63 drehfest mit dem Zylinderläufer 5 gekuppelt. Das Stirnradgetriebe 63 ist so justiert, dass die über ihre Kolbenstangen 21 an den Exzenter- Kreisscheiben 29 der Kurbelwelle 25 geführten Kolben 19 im Wesentlichen keine Schubkräfte auf die Zylinder 17 des Zylinderläufers 5 ausüben, was ansonsten bei fehlendem Stirnradgetriebe 63 der Fall wäre und die Abtriebsleistung des Motors verringern und den Verschleiß erhöhen würde. Das Stirnradgetriebe 63 umfasst hierzu ein auf der Kurbelwelle 25 drehfest sitzendes erstes Stirnrad 65 sowie ein an einem Lageransatz 67 des Zylinderläufers 5 gleichachsig zu dessen Drehachse 7 drehfest sitzendes zweites Stirnrad 69. Das erste Stirnrad 65 kämmt mit einem achsparallel zur Drehachse 27 der Kurbelwelle 25 an dem Gehäuse 1 drehbar gelagerten dritten Stirnrad 71 , das seinerseits drehfest mit einem gleichachsigen, vierten Stirnrad 73 verbunden ist. Das vierte Stirnrad 73 kämmt mit dem zweiten Stirnrad 69. Auf Grund der Kinematik des Zylinderläufermotors rotiert die Kurbelwelle 25 mit doppelter Drehzahl bezogen auf die Drehzahl des Zylinderläufers 5. Dementsprechend ist das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser der Stirnräder 69, 73 gleich 2:1 gewählt, während die Stirnräder 65 und 71 der Einfachheit halber gleichen Teilkreisdurchmesser haben. Da das Stirnradgetriebe 63 ausschließlich aus Stirnzahnrädern aufgebaut ist, lässt es sich mit vergleichsweise geringem Aufwand realisieren. Das Übersetzungsverhältnis des Stirnradgetriebes 63 kann aber auch anders auf die Stimradpaare verteilt sein.As best shown in FIG. 2, the crankshaft 25 is via a spur gear 63 rotatably coupled to the cylinder rotor 5. The spur gear 63 is adjusted so that the pistons 19 guided via their piston rods 21 on the eccentric circular disks 29 of the crankshaft 25 exert essentially no thrust forces on the cylinders 17 of the cylinder rotor 5, which would otherwise be the case if the spur gear 63 were absent and the output power of the engine and increase wear. For this purpose, the spur gear 63 includes a first spur gear 65 that is non-rotatably seated on the crankshaft 25 and a second spur gear 69 that is non-rotatably mounted on a bearing attachment 67 of the cylinder rotor 5 coaxially with its axis of rotation 7. The first spur gear 65 meshes with an axis parallel to the axis of rotation 27 of the crankshaft 25 the housing 1 rotatably mounted third spur gear 71, which in turn is non-rotatably connected to a coaxial, fourth spur gear 73. The fourth spur gear 73 meshes with the second spur gear 69. Due to the kinematics of the cylindrical rotor motor, the crankshaft 25 rotates at twice the speed relative to the speed of the cylindrical rotor 5. Accordingly, the ratio of the pitch circle diameters of the spur gears 69, 73 is chosen to be 2: 1, while the spur gears 65 and 71 have the same pitch circle diameter for the sake of simplicity. Since the spur gear 63 is constructed exclusively from spur gears, it can be implemented with comparatively little effort. The transmission ratio of the spur gear 63 can also be distributed differently between the pairs of spur gears.
Die Exzenter-Kreisscheiben 29 und dementsprechend auch die Kolbenstangen 21 sind in Richtung der Drehachse 27 der Kurbelwelle 25 gegen die Achsen der Zylinder 17 versetzt. Vom kolbennahen Ende der Kolbenstange 21 steht ein Arm 75 quer über die Zylindermitte hinweg ab, der in eine Tasche 77 des Kolbens 19 formschlüssig eingreift. Der Kolben 19 ist mit Hilfe von zwei nebeneinander angeordneten Schrauben 79 an der Kolbenstange 21 bzw. ihrem Arm 75 angeschraubt. Die Schrauben 79 können, verglichen mit der Befestigungsvariante einer einzigen Schraube, einen kleineren Durchmesser haben und lassen sich dementsprechend auch bei schwächer dimensionierten Kolbenstangen unterbringen. Nachzutragen ist, dass axial beiderseits der Exzenter-Kreisscheiben 29 auf der Kurbelwelle 25 Massenausgleichsscheiben 81 drehfest angeordnet sind, die für einen Unwuchtausgleich sorgen.The eccentric circular discs 29 and accordingly also the piston rods 21 are offset in the direction of the axis of rotation 27 of the crankshaft 25 against the axes of the cylinders 17. From the end of the piston rod 21 near the piston, an arm 75 projects across the middle of the cylinder and engages in a pocket 77 of the piston 19 in a form-fitting manner. The piston 19 is screwed to the piston rod 21 or its arm 75 with the aid of two screws 79 arranged next to one another. The screws 79 can have a smaller diameter compared to the fastening variant of a single screw and can accordingly also be accommodated in the case of piston rods of smaller dimensions. It is to be added that axially on both sides of the eccentric circular disks 29 on the crankshaft 25, mass compensation disks 81 are arranged in a rotationally fixed manner, which ensure an imbalance compensation.
Im Folgenden werden Varianten des Druckgas-Zylinderläufermotors erläutert. Gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der Fig. 1 und 2 bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Für die Erläuterung einschließlich eventueller Varianten wird auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen.Variants of the compressed gas cylinder rotor motor are explained below. Components having the same effect are designated by the reference numerals of FIGS. 1 and 2 and provided with a letter to distinguish them. For the explanation, including possible variants, reference is made to the preceding description.
Der Druckgas-Zylinderläufermotor der Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem Motor der Fig. 1 und 2 in erster Linie dadurch, dass er als Sechszylindermotor ausgebildet ist und die Gaswechselsteuerung ein der Kurbelwelle 25a benachbartes Drehschieberventil 39a umfasst, welches wiederum sowohl den Gaseinlass als auch den Gasauslass steuert und axial seitlich des Zylinderläufers 5a auf der dem Stirnradgetriebe 63a axial abgewandten Seite angeordnet ist.The compressed gas cylinder engine of FIGS. 3 and 4 differs from the engine of FIGS. 1 and 2 primarily in that it is designed as a six-cylinder engine and the gas exchange control comprises a rotary slide valve 39a adjacent to the crankshaft 25a, which in turn has both the gas inlet and also controls the gas outlet and is arranged axially laterally of the cylinder rotor 5a on the side axially remote from the spur gear 63a.
Der Zylinderläufer 5a enthält sechs Zylinder 17a, in welchen wiederum je ein Kolben 19a senkrecht zur Drehachse 7a verschiebbar angeordnet ist. Die Zylinder 17a bzw. Kolben 19a sind paarweise auf einander gegenüberliegenden Seiten der Drehachse 7 zueinander fluchtend angeordnet, wobei die Achsen der Zylinderpaare um 120° um die Drehachse 7 herum gegeneinander winkelversetzt sind und in derselben achsnormalen Ebene des Zylinderläufers 5a liegen. Auch bei der Variante der Fig. 3 und 4 sind die einander paarweise zugeordneten Kolben 19a durch Kolbenstangen 21a starr miteinander verbunden. Auch die drei jeweils Exzenterlager definierenden Exzenter-Kreisscheiben 29a sind ebenfalls um 120° gegeneinander um die Drehachse 27a herum winkelversetzt. Die Exzenter-Kreisscheiben 29a sind wiederum fest mit der Kurbelwelle 25a verbunden. Auch in diesem Zusammenhang wird auf die Erläuterungen in EP 0 477 256 B1 verwiesen. Das Drehschieberventil 39a hat wiederum koaxial ineinander angeordnete Schieberelemente 41a und 43a, wobei als inneres stationäres Schieberelement 43a der Umfangsbereich des den Zylinderläufer 5a lagernden, gehäusefesten Lageransatzes 13a ausgenutzt wird. Die Einlasssteueröffnungen 45a, 47a sind, wie am besten Fig. 4 zeigt, ebenso wie die Auslasssteueröffnung 51a in die Umfangsfläche des Lageransatzes 13a als in Umfangsrichtung aufeinander folgende Umfangsnuten eingearbeitet, die mit den Steueröffnungen 55a des kreisringzylindrischen, rotierenden äußeren Schieberelements 41a vorgesehenen Steueröffnungen 55a im Verlauf der Rotation des Zylinderläufers 5a kommunizieren. Hierbei ist jedem Druckraum 37a eine der Steueröffnungen 55a des zusammen mit dem Zylinderläufer 5a rotierenden Schieberelements 41a zugeordnet und über einen sowohl für den Gaseinlass als auch den Gasauslass gemeinsam genutzten Gaswechselkanal 57a mit dem Druckraum 37a des Zylinders verbunden. Der Gaswechselkanal 57a reicht hierbei vom Bereich der Kurbelwelle 25a bis in den Bereich der Umfangswand 9a des Zylinderläufers 5a. Wie auch bei dem Drehschieberventil 39 der Fig. 1 und 2 verläuft auch bei dem Drehschieberventil 39a der Druckgasweg radial zu der im Wesentlichen kreiszylindrischen Dichtfuge zwischen den Schieberelementen 41a, 43a, was die Abdichtung erleichtert, da der zur Abdichtung mit ausgenutzte Schmierölfilm der Dichtungsfuge nicht auf Grund der Rotationsbewegung abgeschleudert wird.The cylinder rotor 5a contains six cylinders 17a, in each of which a piston 19a is arranged to be displaceable perpendicular to the axis of rotation 7a. The cylinders 17a or pistons 19a are arranged in pairs on opposite sides of the axis of rotation 7, the axes of the pairs of cylinders being angularly offset from one another by 120 ° around the axis of rotation 7 and lying in the same axis-normal plane of the cylinder rotor 5a. In the variant of FIGS. 3 and 4, the pistons 19a which are assigned to one another in pairs are rigidly connected to one another by piston rods 21a. The three eccentric circular disks 29a, each defining eccentric bearings, are also offset by 120 ° relative to one another around the axis of rotation 27a. The eccentric circular disks 29a are in turn firmly connected to the crankshaft 25a. In this context too, reference is made to the explanations in EP 0 477 256 B1. The rotary slide valve 39a in turn has slide elements 41a and 43a arranged coaxially one inside the other, the peripheral region of the bearing attachment 13a supporting the cylinder rotor 5a being used as the inner stationary slide element 43a. As best shown in FIG. 4, the inlet control openings 45a, 47a, like the outlet control opening 51a, are machined into the circumferential surface of the bearing projection 13a as circumferential grooves that follow one another in the circumferential direction, the control openings 55a provided with the control openings 55a of the annular-cylindrical, rotating outer slide element 41a Communicate the course of the rotation of the cylinder rotor 5a. Each pressure chamber 37a is assigned one of the control openings 55a of the slide element 41a rotating together with the cylinder rotor 5a and is connected to the pressure chamber 37a of the cylinder via a gas exchange channel 57a which is used both for the gas inlet and the gas outlet. The gas exchange channel 57a extends from the area of the crankshaft 25a to the area of the peripheral wall 9a of the cylinder rotor 5a. As with the rotary slide valve 39 of FIGS. 1 and 2, with the rotary slide valve 39a the compressed gas path runs radially to the essentially circular cylindrical sealing joint between the sliding elements 41a, 43a, which facilitates the sealing, since the sealing oil film used for sealing does not open up the sealing joint Is thrown off due to the rotational movement.
Die das rotierende Schieberelement 41 e bildende Dichthülse kann gegebenenfalls die Funktion des Lagers 11a übernehmen, nachdem die Dichthülse für die Abdichtfunktion ohnehin geschmiert ist. Das Lager 11a kann damit entfallen.The sealing sleeve forming the rotating slide element 41 e can optionally take over the function of the bearing 11a after the sealing sleeve for the sealing function is lubricated anyway. The bearing 11a can thus be omitted.
Die Funktionsweise des Drehschieberventils 39a entspricht der Funktionsweise des vorangegangen erläuterten Drehschieberventils 39, wobei auch hier zwei Einlasssteueröffnungen 45a, 47a vorgesehen sind und die Druckgaszuführung zu der in Drehrichtung nachfolgenden Einlasssteueröffnung 47a über ein (nicht dargestelltes) Steuerventil ähnlich dem Steuerventil 61 sperrbar ist.The mode of operation of the rotary slide valve 39a corresponds to the mode of operation of the previously described rotary slide valve 39, two inlet control openings 45a, 47a also being provided here, and the compressed gas supply to the downstream one in the direction of rotation Inlet control opening 47a can be blocked via a control valve (not shown) similar to control valve 61.
Es versteht sich, dass das Drehschieberventil der Fig. 3 und 4 auch bei einem Vierzylinder-Zylinderläufermotor benutzt werden kann und dass das Drehschieberventil 39 der Fig. 1 und 2 auch bei einem Sechszylindermotor vorgesehen sein kann. Es versteht sich ferner, dass die Drehschieberventile der Fig. 1 bis 4 auch bei Motoren genutzt werden können, die kein Stirnradgetriebe ähnlich den Stirnradgetrieben 63 und 63a nutzen.It goes without saying that the rotary slide valve of FIGS. 3 and 4 can also be used with a four-cylinder cylinder engine and that the rotary slide valve 39 of FIGS. 1 and 2 can also be provided with a six-cylinder engine. It also goes without saying that the rotary slide valves of FIGS. 1 to 4 can also be used in motors which do not use a spur gear similar to the spur gear 63 and 63a.
Die Kolben der anhand der Fig. 1 bis 4 erläuterten Motoren haben die Form eines zur Kurbelwelle hin offenen Topfs. Auf Grund der Rotation des Zylinderläufers kann sich Schmieröl, welches die Kolben im Betrieb von den Zylindern abstreifen, in dem Topf sammeln, was die Schmierfunktion beeinträchtigen kann. Diesen Effekt vermeidet der in Fig. 5 dargestellte Kolben 19b, der auf der Seite der Kolbenstange 21b durch einen im Wesentlichen ebenen Boden 83 abgeschlossen ist. Von der Zylinderwand abgestreiftes Öl fließt entlang des ebenen Bodens zurück zur Zylinderwand.The pistons of the engines explained with reference to FIGS. 1 to 4 have the shape of a pot open towards the crankshaft. Due to the rotation of the cylinder rotor, lubricating oil, which the pistons remove from the cylinders during operation, can collect in the pot, which can impair the lubrication function. This effect is avoided by the piston 19b shown in FIG. 5, which is closed off on the side of the piston rod 21b by a substantially flat bottom 83. Oil stripped from the cylinder wall flows along the flat floor back to the cylinder wall.
Der Kolben 19b ist als Hohlkolben ausgebildet und enthält einen thermisch isolierenden Hohlraum 85. Der Kolben 19b ist hierzu aus zwei Schalen 87, 89 geformt, von denen eine die Bodenwand 83 und die andere eine Dachwand 91 bildet. Die Schalen werden durch wenigstens eine den Kolben 19b zugleich an der Kolbenstange 21b befestigende Schraube 93 zusammengehalten. Das Drehschieberventil kann gegebenenfalls auch axial seitlich des Zylinderläufers im Bereich der Kurbelwelle angeordnet sein. The piston 19b is designed as a hollow piston and contains a thermally insulating cavity 85. For this purpose, the piston 19b is formed from two shells 87, 89, one of which forms the bottom wall 83 and the other a roof wall 91. The shells are held together by at least one screw 93 which simultaneously fixes the piston 19b to the piston rod 21b. The rotary slide valve can optionally also be arranged axially to the side of the cylinder rotor in the region of the crankshaft.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Druckgas-Zylinderläufermotor, umfassend - eine Maschinenbasis (1a), einen relativ zu der Maschinenbasis (1a) um eine erste Drehachse (7a) drehbar gelagerten Zylinderläufer (5a) mit mehreren in gleichen Winkelabständen um die erste Drehachse (7a) herum angeordneten Zylindern (17a), in welchen radial zur ersten Drehachse (7a) verschiebbare Kolben (19a) angeordnet sind, von denen jeder in dem Zylinder (17a) einen Druckraum (37a) nach radial innen begrenzt, eine relativ zu der Maschinenbasis (1a) eine zweite, um eine vorbestimmte Exzentrizität (e) achsparallel zur ersten Drehachse (7a) versetzte Drehachse (27a) drehbar gelagerte KurbelwelleCompressed gas cylinder rotor motor, comprising - a machine base (1a), a cylinder rotor (5a) rotatably mounted relative to the machine base (1a) about a first axis of rotation (7a) with a plurality of cylinders arranged at equal angular intervals around the first axis of rotation (7a) (17a), in which pistons (19a) which are displaceable radially to the first axis of rotation (7a) are arranged, each of which delimits a pressure space (37a) radially inwards in the cylinder (17a), one second relative to the machine base (1a) , to a predetermined eccentricity (e) axially parallel to the first axis of rotation (7a) offset axis of rotation (27a) rotatably mounted crankshaft
(25a), an deren Exzenterlagern (29a) die Kolben (19a) vorzugsweise paarweise über Kolbenstangen (21a) geführt sind, wobei die Exzenterlager (29a) relativ zueinander und zu der(25a), on the eccentric bearings (29a) of which the pistons (19a) are preferably guided in pairs over piston rods (21a), the eccentric bearings (29a) being relative to one another and to the
Kurbelwelle (25a) feststehende dritte Drehachsen (35a) definieren, die um die vorbestimmte Exzentrizität (e) gegen die zweite Drehachse (27a) achsparallel versetzt sind, und einer den Druckräumen (37a) im Wesentlichen zeitlich nacheinander unter Überdruck stehendes Gas zuführende und das Gas nach zumindest teilweiser Entspannung wieder abführende Gaswechselsteuerung (39a), dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderläufer (5a) die Druckräume (37a) der Zylinder (17a) radial außen abschließt, dass die Gaswechselsteuerung auf axial einer Seite des Zylinderläufers (5a) ein Drehschieberventil (39a) mit einem relativ zurDefine crankshaft (25a) fixed third axes of rotation (35a), which are offset axially parallel to the second axis of rotation (27a) by the predetermined eccentricity (e), and a gas which pressurizes the pressure chambers (37a) essentially one after the other in time and pressurizes the gas after at least partial relaxation of the gas exchange control (39a), characterized in that the cylinder rotor (5a) closes the pressure chambers (37a) of the cylinders (17a) radially on the outside, that the gas exchange control has a rotary slide valve (39a) on one axial side of the cylinder rotor (5a) ) with a relative to the
Maschinenbasis (1) stationären Schieberelement (43) und einem zusammen mit dem Zylinderläufer (5a) rotierenden Schieberelement (41a) aufweist, wobei das stationäre Schieberelement (43a) eine Steueröffnung (55a) für jeden Zylinder (11a) aufweist, die über einen für den Gaseinlass und den Gasauslass gemeinsamen Gaswechselkanal (57a) mit dem Druckraum (37a) des Zylinders (17a) verbunden ist.Machine base (1) has a stationary slide element (43) and a slide element (41a) rotating together with the cylinder rotor (5a), the stationary slide element (43a) having a Control opening (55a) for each cylinder (11a), which is connected to the pressure chamber (37a) of the cylinder (17a) via a gas exchange duct (57a) common to the gas inlet and the gas outlet.
2. Zylinderläufermotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Schieberelement (41a) das stationäre Schieberelement (43a) koaxial umschließt und die über die Gaswechselkanäle (57a) mit den Druckräumen (37a) verbundenen Steueröffnungen (55a) radial verlaufen.2. Cylinder rotor motor according to claim 1, characterized in that the rotating slide element (41a) coaxially surrounds the stationary slide element (43a) and the control openings (55a) connected to the pressure chambers (37a) via the gas exchange channels (57a) run radially.
3. Zylinderläufermotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Schieberelement (41a) eine mit den Steueröffnungen (55a) versehene zylindrische Dichthülse aufweist.3. Cylinder rotor motor according to claim 2, characterized in that the rotating slide element (41a) has a cylindrical sealing sleeve provided with the control openings (55a).
4. Zylinderläufermotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse zugleich eine Lagerhülse für die Drehlagerung des Zylinderläufers (5a) an dem stationären Schieberelement (43a) bildet.4. Cylinder rotor motor according to claim 3, characterized in that the sealing sleeve also forms a bearing sleeve for the rotary bearing of the cylinder rotor (5a) on the stationary slide element (43a).
5. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einlasssteueröffnung (45a, 47a) und die wenigstens eine Auslasssteueröffnung (51a) als am Außenumfang des stationären Schieberelements (43a) in Umfangsrichtung und im Abstand voneinander sich erstreckende, mit den Steueröffnungen (55a) des rotierenden Schieberelements (41a) kommunizierende Nutabschnitte ausgebildet sind.5. Cylinder rotor motor according to one of claims 2 to 4, characterized in that the at least one inlet control opening (45a, 47a) and the at least one outlet control opening (51a) extend in the circumferential direction and at a distance from one another on the outer circumference of the stationary slide element (43a), groove sections communicating with the control openings (55a) of the rotating slide element (41a) are formed.
6. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Schieberelement (43a) ein Lager (11a) für den Zylinderläufer (5a) oder/und ein Lager (23a) für die6. Cylinder rotor motor according to one of claims 2 to 5, characterized in that the stationary slide element (43a) has a bearing (11a) for the cylinder rotor (5a) and / or a bearing (23a) for the
Kurbelwelle (25a) bildet oder trägt. Crankshaft (25a) forms or carries.
7. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (39a) als Schmiermittel geschmiertes Drehschieberventil ausgebildet ist.7. Cylinder rotor motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotary slide valve (39a) is designed as a lubricant-lubricated rotary slide valve.
8. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Schieberelement (43a) in Drehrichtung des rotierenden Schieberelements (41a) gegeneinander versetzt wenigstens zwei Einlasssteueröffnungen (45a, 47a) aufweist, und dass wenigstens einer (47a) dieser Einlasssteueröffnungen ein Steuerventil (61) zugeordnet ist, mittels dem die Zufuhr von Druckgas unabhängig von wenigstens einer anderen (45a) der Einlasssteueröffnungen steuerbar ist.8. Cylinder rotor motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the stationary slide element (43a) has at least two inlet control openings (45a, 47a) offset from one another in the direction of rotation of the rotating slide element (41a), and that at least one (47a) of these inlet control openings a control valve (61) is assigned, by means of which the supply of compressed gas can be controlled independently of at least one other (45a) of the inlet control openings.
9. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderläufer (5a) Zylinderdächer (9a) aufweist, die die Druckräume (37a) der Zylinder (17a) radial außen abschließen und dass die gemeinsamen Gaswechselkanäle (57a) an den Zylinderdächern (9a) münden.9. Cylinder rotor motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cylinder rotor (5a) has cylinder roofs (9a) which close off the pressure spaces (37a) of the cylinders (17a) radially on the outside and that the common gas exchange channels (57a) on the Cylinder roofs (9a) open.
10. Druckgas-Zylinderläufermotor, umfassend eine Maschinenbasis( 1), einen relativ zu der Maschinenbasis (1 ) um eine erste Drehachse (7) drehbar gelagerten Zylinderläufer (5) mit mehreren in gleichen Winkelabständen um die erste Drehachse (7) herum angeordneten Zylindern (17), in welchen radial zur ersten10. Compressed gas cylinder rotor motor, comprising a machine base (1), a cylinder rotor (5) rotatably mounted relative to the machine base (1) about a first axis of rotation (7) with a plurality of cylinders arranged at equal angular intervals around the first axis of rotation (7) 17), in which radial to the first
Drehachse (7a) verschiebbare Kolben (19) angeordnet sind, von denen jeder in dem Zylinder (17) einen Druckraum (37) nach radial innen begrenzt, eine relativ zu der Maschinenbasis (1) eine zweite, um eine vorbestimmte Exzentrizität (e) achsparallel zur ersten DrehachsePistons (19) which can be displaced are arranged in the axis of rotation (7a), each of which delimits a pressure space (37) radially inward in the cylinder (17), a second one parallel to the machine base (1) by a predetermined eccentricity (e) to the first axis of rotation
(7) versetzte Drehachse (27) drehbar gelagerte Kurbelwelle (25), an deren Exzenterlagern (29) die Kolben (19) vorzugsweise paarweise über Kolbenstangen (21 ) geführt sind, wobei die Exzenterlager (29) relativ zueinander und zu der Kurbelwelle (25) feststehende dritte Drehachsen (35) definieren, die um die vorbestimmte Exzentrizität (e) gegen die zweite Drehachse (27) achsparallel versetzt sind, - und eine den Druckräumen (37) im Wesentlichen zeitlich nacheinander unter Überdruck stehendes Gas zuführende und das Gas nach zumindest teilweiser Entspannung wieder abführende Gaswechselsteuerung (39), dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswechselsteuerung als Drehschiebersteuerung (39) mit einem relativ zur Maschinenbasis (1) stationären Schieberelement (43) und einem zusammen mit dem Zylinderläufer (5) rotierenden Schieberelement (41) ausgebildet ist, wobei das stationäre Schieberelement (43) wenigstens zwei in Drehrichtung des rotierenden Schieberelements (51) gegeneinander versetzte, mit einem Gaseinlass(7) offset axis of rotation (27) rotatably mounted crankshaft (25), on the eccentric bearings (29) of which the pistons (19) are preferably guided in pairs over piston rods (21), the Eccentric bearings (29) define fixed third axes of rotation (35) relative to each other and to the crankshaft (25), which are offset axially parallel to the second axis of rotation (27) by the predetermined eccentricity (e) - and essentially to the pressure chambers (37) Gas exchange control (39) supplying gas under pressure in time and discharging the gas after at least partial relaxation, characterized in that the gas exchange control as a rotary slide control (39) with a slide element (43) stationary relative to the machine base (1) and one together with the Cylinder rotor (5) rotating slide element (41) is formed, wherein the stationary slide element (43) offset at least two in the direction of rotation of the rotating slide element (51) with a gas inlet
(49) für die Zuführung von Druckgas verbundene Einlasssteueröffnung (45, 47) und wenigstens eine mit einem Gasauslass (53) für entspanntes Gas verbundene Auslasssteueröffnung (51) aufweist und das rotierende Schieberelement (41) eine Steueröffnung (55) für jeden Zylinder (17) aufweist, die über einen für den Gaseinlass und den(49) for the supply of pressurized gas connected inlet control opening (45, 47) and at least one outlet control opening (51) connected to a gas outlet (53) for expanded gas and the rotating slide element (41) has a control opening (55) for each cylinder (17 ) which has one for the gas inlet and the
Gasauslass gemeinsamen Gaswechselkanal (57) mit dem Druckraum (37) des Zylinders (17) verbunden ist, und dass wenigstens einer (47) der Einlasssteueröffnungen ein Steuerventil (61) zugeordnet ist, mittels dem die Zufuhr von Druckgas unabhängig von wenigstens einer anderen (45) derGas outlet common gas exchange channel (57) is connected to the pressure chamber (37) of the cylinder (17) and that at least one (47) of the inlet control openings is assigned a control valve (61) by means of which the supply of compressed gas is independent of at least one other (45 ) the
Einlasssteueröffnungen steuerbar ist.Inlet control ports are controllable.
11. Zylinderläufermotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Schieberelement (41) an einer die Druckräume (37) radial abschließenden, die gemeinsamen Gaswechselkanäle (57) enthaltenden Umfangswand (9) des Zylinderläufers (5) ausgebildet ist und dass die Maschinenbasis als den Zylinderläufer (5) umschließendes Gehäuse (1 ) ausgebildet ist, dessen der Umfangswand (9) des Zylinderläufers (5) gegenüberliegende Umfangswand (3) die Einlasssteueröffnungen (45, 47) sowie die wenigstens eine Auslasssteueröffnung (51) des stationären Schieberelements (43) aufweist.11. Cylinder rotor motor according to claim 10, characterized in that the rotating slide element (41) is formed on a circumferential wall (9) of the cylinder rotor (5) which radially closes the pressure chambers (37) and contains the common gas exchange channels (57) and that the machine base is designed as the cylindrical rotor (5) enclosing housing (1) is formed, the Circumferential wall (9) of the cylinder rotor (5) opposite circumferential wall (3), the inlet control openings (45, 47) and the at least one outlet control opening (51) of the stationary slide element (43).
12. Zylinderläufermotor nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswechselkanäle (57) in der Umfangswand (9) des Zylinderläufers (5) in Umfangsrichtung im Wesentlichen schräg verlaufen und - bezogen auf die Steueröffnung (55) - in Drehrichtung voreilgend in den Druckraum (37) münden.12. Cylinder rotor motor according to claim 11, characterized in that the gas exchange channels (57) in the circumferential wall (9) of the cylinder rotor (5) extend substantially obliquely in the circumferential direction and - with respect to the control opening (55) - in the direction of rotation leading into the pressure chamber ( 37) flow out.
13. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Einlasssteueröffnungen (45, 47) einen Steuerwinkelabstand von einander haben, der größer als der Steuerwinkelabstand zwischen den Steueröffnungen (55) von zwei benachbarten Zylindern (17) ist.13. Cylinder rotor motor according to one of claims 8 to 12, characterized in that the at least two inlet control openings (45, 47) have a control angular distance from one another which is greater than the control angular distance between the control openings (55) of two adjacent cylinders (17).
14. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (25) und der Zylinderläufer (5) über ein axial seitlich des Zylinderläufers (5) angeordnetes, die Kolben14. Cylinder rotor motor according to one of claims 1 to 13, characterized in that the crankshaft (25) and the cylinder rotor (5) via an axially arranged laterally to the cylinder rotor (5), the pistons
(19) von Zylinderschubkräften in Drehrichtung des Zylinderläufers (5) im Wesentlichen entlastendes Stirnradgetriebe (63) drehfest miteinander verbunden ist.(19) of cylinder thrust forces in the direction of rotation of the cylinder rotor (5) substantially relieving spur gear (63) is rotatably connected to each other.
15. Zylinderläufermotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnradgetriebe (63) ein drehfest auf der Kurbelwelle (25) sitzendes erstes Stirnrad (65) sowie ein die Kurbelwelle (25) umschließendes, mit dem Zylinderläufer (5) drehfest koaxial verbundenes zweites Stirnrad (69) aufweist und dass an der Maschinenbasis (1) ein mit dem ersten Stirnrad (63) kämmendes drittes Stirnrad (71) achsparallel drehbar gelagert ist, welches mit einem mit dem zweiten Stirnrad (69) kämmenden vierten Stirnrad (73) drehfest verbunden ist. 15. Cylinder rotor motor according to claim 14, characterized in that the spur gear (63) has a rotationally fixed on the crankshaft (25) first spur gear (65) and a crankshaft (25) enclosing with the cylinder rotor (5) rotatably coaxially connected second spur gear (69) and that on the machine base (1) a third spur gear (71) meshing with the first spur gear (63) is rotatably mounted axially parallel, which is rotatably connected to a fourth spur gear (73) meshing with the second spur gear (69) .
16. Zylinderläufermotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser des ersten (65) zum dritten (71) Stirnrad gleich 1 :1 und des zweiten (69) zum vierten (73) Stirnrad gleich 2:1 ist.16. Cylinder rotor motor according to claim 15, characterized in that the ratio of the pitch circle diameter of the first (65) to the third (71) spur gear is 1: 1 and the second (69) to the fourth (73) spur gear is 2: 1.
17. Zylinderläufermotor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stirnrad (69) auf einem zum ersten Stirnrad (65) axial vorstehenden Lageransatz (67) des Zylinderläufers (5) sitzt.17. Cylinder rotor motor according to claim 15 or 16, characterized in that the second spur gear (69) on a to the first spur gear (65) axially projecting bearing boss (67) of the cylinder rotor (5).
18. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (19b) als Hohlkolben ausgebildet sind, deren Hohlraum (85) durch eine Umfangswand, ein Kolbendach (91 ) und einen Kolbenboden (83) abgeschlossen ist.18. Cylinder rotor motor according to one of claims 1 to 17, characterized in that the pistons (19b) are designed as hollow pistons, the cavity (85) of which is closed by a peripheral wall, a piston roof (91) and a piston crown (83).
19. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (19b) einen im Wesentlichen flachen Kolbenboden (83) hat.19. Cylinder rotor motor according to one of claims 1 to 18, characterized in that the piston (19b) has a substantially flat piston head (83).
20. Zylinderläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilanzahl der Kolbenstangen (21) gegen die Zylindermitte versetzt ist und an ihrem kolbenseitigen Ende einen quer abstehenden Arm (75) trägt, an dem der Kolben (19) mittels mehrerer Schrauben (79) angeschraubt ist. 20. Cylinder rotor motor according to one of claims 1 to 19, characterized in that at least some of the piston rods (21) are offset from the cylinder center and at their piston-side end carries a transversely projecting arm (75) on which the piston (19) by means several screws (79) is screwed on.
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