WO2010010094A2 - Kolbenmaschine - Google Patents

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WO2010010094A2
WO2010010094A2 PCT/EP2009/059374 EP2009059374W WO2010010094A2 WO 2010010094 A2 WO2010010094 A2 WO 2010010094A2 EP 2009059374 W EP2009059374 W EP 2009059374W WO 2010010094 A2 WO2010010094 A2 WO 2010010094A2
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the invention relates to a piston engine which comprises a piston which can be moved back and forth in at least one working chamber with inlet and outlet openings and a crank mechanism, which is connected to the piston and arranged in a crankcase, comprising a connecting rod and a crankshaft articulated thereto.
  • Piston machines of the type mentioned which are used as working machines in the form of piston pumps and reciprocating compressors or as engines in the form of internal combustion engines, compressed gas engines or hydraulic motors for the implementation of pressure generated in the working space in motion, are well known.
  • the sealingly guided in a cylinder piston are connected via a hinged to the piston head connecting rod articulated to a crankshaft, the rotational movement in a reciprocating motion - or vice versa - is converted.
  • a power stroke of the piston corresponds to a rotational movement of the crankshaft through 360 °.
  • the core of the invention is in other words in the arrangement of at least one acting as a double piston, pivotable about a pivot plate with double-effective working surface in a adapted to the shape and size and the tilt angle of this plate working space in which the working surfaces opposite side walls each Ein and exhaust valves are provided.
  • the double-piston swivel plate is arranged via a connecting rod with one in a crankcase
  • crankshaft Connected crankshaft and performs at a crankshaft revolution of 180 ° pivotal movement with two power strokes, namely suction on the one side of the plate and compression or ejection on the other side of the plate.
  • the thus formed piston engine which can be used both as a pump or compressor and as an internal combustion engine, is characterized by an efficient function and a simple and compact design.
  • the pivot axis is formed by a rotary cylinder held in a bearing housing connecting the working chamber and the crankcase, which separates the working chamber and the crankcase and, on its region located in the working chamber, the double-piston pivot plate and on its in the crankcase lying Area the connecting rod are rigidly attached.
  • crankshaft journal of the crankshaft engages in a connecting rod formed in the connecting rod loop Guide groove, so that the double-piston pivot plates in a complete revolution of the crankshaft two reciprocating pivoting movements and - when working as a working machine - four working cycles (twice suction and two times compressing or ejecting the fluid) run.
  • the piston engine thus formed can also work as a compressed gas engine, resulting in four strokes at 720 ° crank angle compared to a conventional four-stroke internal combustion engine with a piston engine designed according to the invention.
  • each working chamber is covered with a curved according to the movement path of the double-piston pivot plate cover plate, so that between this and the double-piston pivot plate remains a constant small gap.
  • this gap width is adjustable with the aid of two eccentrics or an eccentric and pivotable about a pivot cover plate, so that the piston engine can be driven with simultaneous cooling effect in part or zero load.
  • sealing means in particular sealing strips are attached to the front and side surfaces of the double-piston pivot plate and in the region of the bearing housing, to seal the working chamber parts formed on both sides of the double piston pivot plate against each other and against the crankcase.
  • the work surfaces of the double-piston pivot plate and, accordingly, the working chamber may vary in shape and size, for example, rectangular, trapezoidal, triangular or semicircular, designed to thereby influence the temperature and pressure profile or to be able to take the delivery volume.
  • the cross-sectional profile of the double-piston swivel plate can also be variable, for example rectangular, diamond-shaped, concave or convex, or designed as a hollow body.
  • the pivot angle of the double piston pivot plate which is preferably between 50 and 60 °, vary, whereby the crank radius and the center distance of the pivot axis and crankshaft are affected.
  • the connecting rod can also be in a different
  • Angle to the double-piston pivot plate and this receiving working chamber be arranged so as to ensure an adapted to the respective circumstances optimal utilization of the available space.
  • the pleu- rod can also be arranged at an angle of 0 ° to the double piston pivot plate, that is, immediately laterally from the working chamber and connected to a projecting out of the working chamber end of the rotary cylinder.
  • several working chambers can be arranged connected in series with attached to a common elongated rotary cylinder double-piston pivot plates.
  • two or more working chambers with double-piston pivot plates mounted on the circumference of one and the same rotary cylinder can be arranged opposite one another or, for example, star-shaped, wherein the drive is connected to a double piston pivot plate with an integral connecting rod or one connected to the rotary cylinder , Conrod designed as a connecting rod.
  • the two or more double-piston pivot plates mounted on the rotary cylinder and the respective working chambers have different sizes, so that, for example, several pumps with different delivery rates and pressures or compressors with multiple-stage compression can be operated.
  • the individual working chambers can function differently as a power and / or work machine, each with a different function.
  • one working chamber can be operated as a motor, while the other working chambers of the multi-chamber system function, for example, as an air compressor and / or as a vacuum pump.
  • Other combinations of different power and / or work machines are conceivable.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a piston machine with a double-piston pivot plate pivotable in a working chamber
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a further piston machine rotated by 90 ° with respect to FIG. 1, but with a crankcase formed parallel and laterally to the working chamber;
  • Fig. 3 is a section AA of Fig. 3;
  • Fig. 4 is a longitudinal section of the piston engine of Figure 1, but with two working chambers and a second working chamber arranged in parallel crankcase and in a second piston plate integrated connecting rod; and
  • Fig. 5 is a sectional view of a multi-chamber system designed as a piston engine with four on the rotary cylinder star-shaped working chambers.
  • the piston engine comprises a housing 1 having a working chamber 2, a bearing housing 3 and a
  • crankcase 4 which has a circular segment-shaped cross-section, according to the shape of the circular segment by two angularly arranged side walls 5, 6, a front end wall (not shown) and a rear end wall 7 and a corresponding to the circular segment-shaped cross-section curved cover plate 8 and a Rotary cylinder 9 limited.
  • cover plate 8 opposite ends of the side walls 5, 6 is followed by one of two opposite bearing shells (quarter shells 10) formed bearing housing 3, from which a closed, partially filled with an oil sump 12 crankcase 4 goes out.
  • the rotatable about an axis of rotation 14 rotary cylinder 9 is mounted, in such a way that the working chamber 2 with respect to the crankcase 4 hermetically - for example, in the bearing housing 3 integ- ruled sealing strips 13 - is sealed.
  • a double-piston pivot plate 15 and a connecting rod 16 are rigidly attached or integrally formed diametrically opposite one another.
  • the connecting rod 16 has a guide groove 17 which extends over its entire length and into which a crank pin 18 of a crankshaft 19 rotatably mounted in the crankcase 4 engages.
  • the double-piston pivot plate 15 is located in the working chamber 2 and is sealingly, for example by means of sealing strips 13, with its upper edge on the inner surface of the curved cover plate 8 and with its two side edges on the two end walls 7 of the working chamber 2 at.
  • the curved cover plate 8, which limits the working chamber 2 upwards, can be arranged to be slightly adjustable in height, for example by means of the fulcrum 20 and the eccentric 21.
  • inlet valves 22, 24 and exhaust valves 23, 25 are respectively formed.
  • the above-described piston engine can operate as a piston pump or as a piston compressor as follows, but also as an internal or external combustion engine not described here in the function:
  • crankshaft 19 two pivotal movements, that is from the left dead center on the left side wall 5 to the right dead center on the right side wall 6 and back, executes.
  • the double piston in the function as a piston pump or compressor or engine at a crankshaft revolution of 360 ° four cycles, that is, twice sucking and twice compressing or discharging, or two work cycles performed in the engine.
  • the oil sump 12 takes over the lubrication of the crank mechanism, that is, the guide groove 17 and the sliding in this crank pin 18, which may be formed, moreover, with rolling bearings and sliding blocks.
  • the above-mentioned eccentric 21 and the articulation of the cover plate 8 in a pivot point 20 allow an adjustment of the play between the upper edge of the double-piston pivot plate 15 and the cover plate 8, so that operation of the piston pump can be set in partial or zero load and the working chamber 2 is cooled and a tight running of the double-piston swivel plate can be prevented and beyond a load-free start-up possible becomes light.
  • one or more working chambers can run without load, so that the operation of the piston engine can be adapted to different performance requirements and also a cooling effect can be achieved.
  • the piston machine previously described in the function as a piston pump can equally be operated as an engine with compressed gas or external or internal combustion, the - compared to a conventional internal combustion engine with only one stroke at 720 ° crankshaft revolution - in a smaller, lighter and simpler structure four working cycles guaranteed.
  • the connecting rod 16 can not only be arranged in the 180 ° angular position shown in FIG. 1, but also at different angles to the double piston pivot plate 15, so that space-saving installation positions can be realized.
  • Figures 2 and 3 show an even more compact embodiment of the embodiment shown in FIG. 1 piston engine, in which the angle between the double-piston pivot plate 15 and the connecting rod 16 is 0 ° and the crankcase 4 parallel to the working chamber 2 and in this and her movable double piston pivot plate 15 is arranged.
  • the bearing journal 26 held in the drive pin 27 of the rotary cylinder 9 is connected to the parallel to the double-piston pivot plate 15 arranged connecting rod 16, in the guide groove 17 of the crank pin 18 of the crankshaft 19 engages.
  • crankshaft 19 which faces away from the crankcase 4, there may be further working chambers with a corresponding number of rotary cylinders extending in the longitudinal direction and with these respectively connected double piston pivoting plates (not shown in each case). ), all of which are driven by one and the same crankshaft 19.
  • FIG. 4 shows yet another embodiment of a piston machine formed with two working chambers 2 that are opposite one another from the rotary cylinder 9. Belonging to each working chamber 2, synchronously driven in the respective other direction double piston pivot plates 15, 15 'are opposite to the Drehzy- cylinder 9 attached.
  • the connecting rod is an integral part of the formed with a guide groove 17 double-piston pivot plate 15 ', which has a correspondingly greater thickness and thus also, as shown in FIG. 4, correspondingly larger dimensions of the working chamber 2' has.
  • the second working chamber 2 'and the second double-piston pivot plate 15' can also be arranged with respect to the first working chamber 2 in a different angular position.
  • FIG. 5 A comparison with the piston engine shown in FIG. 4 even more advanced embodiment in which four work shuntn 2, 2 'about a common, with a plurality of synchronously actuated double piston pivot plates 15, 15' formed rotary cylinder 9 are arranged around, is shown in Fig. 5 , Also in this example, the connecting rod is in a working chamber 2 'and a double ⁇ piston pivot plate 15' integrated. But it is also conceivable, a separate connecting rod in a crankcase below or next to a working chamber, as shown in Figures 1 and 2, to arrange.
  • the invention is not limited to the previously described embodiment.
  • a variety of modifications and design variants are conceivable, for example, the shape and design and dimensioning of the double-piston pivot plate 15, 15 ' and the working chamber 2 or the course of the guide groove 17, which may be curved in one or the other direction or bent at an angle, concern so as to change the driving forces or to influence the pressure and temperature course or the delivery volume.
  • the operating angle of the working chamber preferably between 50 and 60 °, and, accordingly, the pivoting angle of the double piston pivot plate 15, 15 'and the crankshaft 11 of the crankpin 18, may vary.

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Abstract

Bei einer Kolbenmaschine ist der Kolben als Doppelkolben-Schwenkplatte (15) mit beidseitig wirksamen Arbeitsflächen ausgebildet, die zwischen zwei im Winkel zueinander angeordneten, jeweils Ein- und Auslassventile (22, 23; 24, 25) aufweisenden Seitenwänden (5, 6) einer im Querschnitt im Wesentlichen kreissegmentförmigen Arbeitskammer (2) um eine Schwenkachse (14) verschwenkbar ist und mit einem in einem von dem Arbeitsraum (2) abdichtend getrennten Kurbelgehäuse (4) angeordneten Kurbelgetriebe verbunden ist. Die Doppelkolben-Schwenkplatte (15) ist über einen mit dieser verbundenen Drehzylinder (9) mit einer als Pleuelschlaufe ausgeführten, eine Führungsnut (17) aufweisenden Pleuelstange (16) verbunden. Ein und demselben über die Pleuelstange betätigten Drehzylinder können zwei oder mehrere Arbeitskammern am Umfang oder hintereinander zugeordnet sein. Bei einer Drehbewegung der Kurbelwelle von 180° führt die jeweilige Doppelkolben-Schwenkplatte eine Schwenkbewegung und dabei gleichzeitig die beiden Arbeitstakte Ansaugen/Arbeiten und Verdichten/Ausstoßen aus. Die effizient arbeitende und vielseitig einsetzbare Kolbenmaschine ist einfach und kompakt ausgebildet.

Description

Kolbenmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, die einen in mindestens einer Arbeitskammer mit Ein- und Auslassöffnungen abdichtend hin und her bewegbaren Kolben und ein mit dem Kolben verbundenes, in einem Kurbelgehäuse angeordnetes Kurbelgetriebe aus einer Pleuelstange und einer an dieser angelenkten Kurbelwelle umfasst.
Kolbenmaschinen der eingangs erwähnten Art, die als Arbeitsmaschinen in Form von Kolbenpumpen und Kolbenverdichtern oder als Kraftmaschinen in Form von Verbren- nungsmotoren, Druckgasmotoren oder Hydraulikmotoren zur Umsetzung von im Arbeitsraum erzeugtem Druck in Bewegung eingesetzt werden, sind hinreichend bekannt. Die in einem Zylinder abdichtend geführten Kolben sind über eine am Kolbenboden angelenkte Pleuelstange gelenkig mit einer Kurbelwelle verbunden, deren Rotationsbewegung in eine hin und her gehende Bewegung - oder umgekehrt - umgewandelt wird. Üblicherweise entspricht ein Arbeitstakt des Kolbens einer Rotationsbewegung der Kurbelwelle um 360°. Bekannt sind auch Doppelkolbenmaschinen mit zwei Arbeits- räumen, bei denen die obere und die untere Stirnfläche ein und desselben Kolbens jeweils einen Arbeitsraum begrenzt und der über einen Kreuzkopf mit der Pleuelstange verbundene Kolben somit während einer Umdrehung der Kurbelwelle zwei Arbeitstakte ausführt. Die Fertigung von nach diesem Prinzip ausgebildeten Kolbenmaschinen, die zudem einen relativ großen Platzbedarf haben, ist wegen des komplizierten Aufbaus und der schwierigen Abdichtung zwischen den Arbeitsräumen und dem Kurbelgehäuse aufwendig. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenmaschine der eingangs erwähnten Art anzugeben, die effizient arbeitet und einfach und kompakt sowie fertigungstechnisch vorteilhaft ausgebildet und vielseitig einsetzbar ist.
Der Kern der Erfindung besteht mit anderen Worten in der Anordnung mindestens einer als Doppelkolben fungierenden, um einen Drehpunkt schwenkbaren Platte mit beidseitig wirksamer Arbeitsfläche in einem an die Form und Größe und den Schwenkwinkel dieser Platte angepassten Arbeitsraum, in dessen den Arbeitsflächen gegenüberliegenden Seitenwänden jeweils Ein- und Auslassventile vorgesehen sind. Die Doppelkolben-Schwenkplatte ist über eine Pleu- elstange mit einer in einem Kurbelgehäuse angeordneten
Kurbelwelle verbunden und führt bei einer Kurbelwellenumdrehung von 180° eine Schwenkbewegung mit gleichzeitig zwei Arbeitstakten, nämlich Ansaugen auf der einen Plattenseite und Verdichten bzw. Ausstoßen auf den anderen Plattenseite aus. Die so ausgebildete Kolbenmaschine, die sowohl als Pumpe oder Verdichter als auch als Verbrennungsmotor eingesetzt werden kann, zeichnet sich durch eine effiziente Funktion und eine einfache sowie kompakte Bauweise aus .
Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung wird die Schwenkachse durch einen in einem die Arbeitskammer und das Kurbelgehäuse verbindenden Lagergehäuse gehaltenen Drehzylinder gebildet, der die Arbeitskammer und das Kurbelgehäuse trennt und auf dessen in der Arbeitskammer liegendem Bereich die Doppelkolben-Schwenkplatte und auf dessen im Kurbelgehäuse liegendem Bereich die Pleuelstange starr befestigt sind.
Der Kurbelzapfen der Kurbelwelle greift in eine in der Pleuelschlaufe ausgeführten Pleuelstange ausgebildete Führungsnut ein, so dass die Doppelkolben-Schwenkplatten bei einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle zwei jeweils hin und her gehende Schwenkbewegungen und - bei der Funktion als Arbeitsmaschine - vier Arbeitstakte (zweimal Ansaugen und zweimal Verdichten bzw. Ausstoßen des Fluids) ausführen. Gleichermaßen kann die so ausgebildete Kolbenmaschine auch als Druckgas-Kraftmaschine arbeiten, wobei sich bei 720° Kurbelwinkel gegenüber einem herkömmlichen Viertakt-Verbrennungsmotor mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenmaschine vier Arbeitstakte ergeben.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jede Arbeitskammer mit einer entsprechend der Bewegungsbahn der Doppelkolben-Schwenkplatte gewölbten Deckplatte abgedeckt, so dass zwischen dieser und der Doppelkolben- Schwenkplatte ein gleichbleibender geringer Spalt verbleibt. Diese Spaltweite ist jedoch mit Hilfe von zwei Exzentern oder einem Exzenter und der um einen Drehpunkt verschwenkbaren Deckplatte verstellbar, so dass die Kolbenmaschine bei gleichzeitiger Kühlwirkung auch in Teiloder Nulllast gefahren werden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung sind an den Stirn- und Seitenflächen der Doppelkolben-Schwenkplatte sowie im Bereich des Lagergehäuses Dichtungsmittel, insbesondere Dichtleisten angebracht, um die auf beiden Seiten der Doppelkolben-Schwenkplatte gebildeten Arbeitskammerteile gegeneinander und gegenüber dem Kurbelgehäuse abzudich- ten.
Die Arbeitsflächen der Doppelkolben-Schwenkplatte und dementsprechend auch die Arbeitskammer können in Form und Größe unterschiedlich, beispielsweise rechteckig, trapez- förmig, dreieckig oder halbkreisförmig, gestaltet sein, um dadurch Einfluss auf den Temperatur- und Druckverlauf oder das Fördervolumen nehmen zu können. Auch das Querschnittsprofil der Doppelkolben-Schwenkplatte kann variabel, beispielsweise rechteckig, rautenförmig, konkav oder konvex gewölbt, gestaltet sein oder als Hohlkörper ausge- führt sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsnut in der Pleuelstange zur Beeinflussung der Kolbenbewegung und des Fördervolumens sowie des Druck- und Tempera- turverlaufs entweder gerade oder nach der einen oder der anderen Seite gekrümmt oder abgeknickt verlaufend ausgebildet.
In Ausgestaltung der Erfindung kann auch der Schwenkwin- kel der Doppelkolben-Schwenkplatte, der vorzugsweise zwischen 50 und 60° liegt, variieren, wodurch der Kurbelradius und der Mittenabstand von Schwenkachse und Kurbelwelle beeinflusst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die als
Pleuelschlaufe ausgeführte Pleuelstange integraler Bestandteil der eine entsprechende Führungsnut aufweisenden Doppelkolben-Schwenkplatte sein.
Die Pleuelstange kann auch in einem unterschiedlichen
Winkel zur Doppelkolben-Schwenkplatte und der diese aufnehmenden Arbeitskammer angeordnet sein, um so eine an die jeweiligen Verhältnisse angepasste optimale Ausnutzung des vorhandenen Bauraums zu gewährleisten. Die Pleu- elstange kann auch in einem Winkel von 0° zur Doppelkolben-Schwenkplatte, das heißt unmittelbar seitlich von der Arbeitskammer angeordnet und mit einem aus der Arbeitskammer heraus ragenden Ende des Drehzylinders verbunden sein . Schließlich können so mehrere Arbeitskammern mit an einem gemeinsamen langgestreckten Drehzylinder angebrachten Doppelkolben-Schwenkplatten hintereinander geschaltet angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können auch zwei oder mehrere Arbeitskammern mit am Umfang ein und desselben Drehzylinders angebrachten Doppelkolben- Schwenkplatten einander gegenüberliegend oder beispiels- weise sternförmig angeordnet sein, wobei der Antrieb an einer Doppelkolben-Schwenkplatte mit integraler Pleuelstange oder einer mit dem Drehzylinder verbundenen, als Pleuelschlaufe ausgeführten Pleuelstange erfolgt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind bei Mehrkammeranordnungen die zwei oder mehreren am Drehzylinder angebrachten Doppelkolben-Schwenkplatten und die jeweiligen Arbeitskammern unterschiedlich groß ausgebildet, so dass beispielsweise mehrere Pumpen mit verschiedenen För- dermengen und Drücken oder Kompressoren mit Mehrstufenverdichtung betrieben werden können. Zudem können die einzelnen Arbeitskammern unterschiedlich als Kraft- und/oder Arbeitsmaschine mit jeweils unterschiedlicher Funktion fungieren. Beispielsweise kann eine Arbeitskam- mer als Motor betrieben werden, während die anderen Arbeitskammern des Mehrkammersystems beispielsweise als Druckluftkompressor und/oder als Vakuumpumpe fungieren. Auch andere Kombinationen unterschiedlicher Kraft- und/oder Arbeitsmaschinen sind denkbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kolbenmaschine mit ei- ner in einer Arbeitskammer verschwenkbarer Doppelkolben-Schwenkplatte; Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 um 90° gedrehten Längsschnitt einer weiteren Kolbenmaschine, jedoch mit parallel und seitlich zur Arbeitskammer aus- gebildetem Kurbelgehäuse;
Fig. 3 einen Schnitt AA nach Fig. 3 ;
Fig. 4 einen Längsschnitt der Kolbenmaschine nach Fig. 1, jedoch mit zwei Arbeitskammern und einem zur zweiten Arbeitskammer parallel angeordneten Kurbelgehäuse und in eine zweite Kolbenplatte integrierter Pleuelstange;; und
Fig. 5 eine Schnittansicht einer als Mehrkammersystem ausgeführten Kolbenmaschine mit vier am Drehzylinder sternförmig angeordneten Arbeitskammern.
Wie Fig. 1 zeigt, umfasst die Kolbenmaschine ein Gehäuse 1, das eine Arbeitskammer 2, ein Lagergehäuse 3 und ein
Kurbelgehäuse 4 einschließt. Die Arbeitskammer 2, die einen kreissegmentförmigen Querschnitt hat, wird entsprechend der Form des Kreissegments durch zwei im Winkel zueinander angeordnete Seitenwände 5, 6, eine vordere Stirnwand (nicht dargestellt) und eine hintere Stirnwand 7 sowie eine entsprechend dem kreissegmentförmigen Querschnitt gewölbte Deckplatte 8 und einen Drehzylinder 9 begrenzt. An die der Deckplatte 8 gegenüberliegenden Enden der Seitenwände 5, 6 schließt sich ein von zwei gegenüberliegenden Lagerschalen (Viertelschalen 10) gebildetes Lagergehäuse 3 an, von dem ein geschlossenes, teilweise mit einem Ölsumpf 12 gefülltes Kurbelgehäuse 4 ausgeht. In dem Lagergehäuse 3 ist der um eine Drehachse 14 drehbare Drehzylinder 9 gelagert, und zwar so, dass die Arbeitskammer 2 gegenüber dem Kurbelgehäuse 4 hermetisch - beispielsweise mit in das Lagergehäuse 3 integ- rierten Dichtleisten 13 - abgedichtet ist. An dem Drehzylinder 9 sind einander diametral gegenüberliegend eine Doppelkolben-Schwenkplatte 15 und eine Pleuelstange 16 starr befestigt oder einstückig angeformt. Die Pleuel- stange 16 weist eine sich über deren gesamte Länge erstreckenden Führungsnut 17 auf, in die ein Kurbelzapfen 18 einer in dem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerten Kurbelwelle 19 eingreift. Die Doppelkolben-Schwenkplatte 15 befindet sich in der Arbeitskammer 2 und liegt abdich- tend, beispielsweise mittels Dichtleisten 13, mit ihrer Oberkante an der Innenfläche der gewölbten Deckplatte 8 und mit ihren beiden Seitenkanten an den beiden Stirnwänden 7 der Arbeitskammer 2 an. Die gewölbte Deckplatte 8, die die Arbeitskammer 2 nach oben begrenzt, kann, bei- spielsweise mittels Drehpunkt 20 und Exzenter 21, geringfügig in der Höhe verstellbar angeordnet sein. In den beiden Seitenwänden 5, 6 der Arbeitskammer 2 sind jeweils Einlassventile 22, 24 und Auslassventile 23, 25 ausgebildet.
Die zuvor beschriebene Kolbenmaschine kann wie folgt als Kolbenpumpe oder als Kolbenverdichter arbeiten, aber auch als hier in der Funktion nicht beschriebener Verbrennungsmotor mit innerer oder äußerer Verbrennung fungie- ren:
Während der Drehbewegung der Kurbelwelle 19 gleitet der sich auf einem Kurbelradius 11 bewegende Kurbelzapfens 18 in der Führungsnut 17 der Pleuelstange 16, die dabei eine Schwenkbewegung ausführt und diese Schwenkbewegung auf die Doppelkolben-Schwenkplatte 15 überträgt. Bei der Schwenkbewegung der Doppelkolben-Schwenkplatte 15 von der in Fig. 1 gezeigten Position an der linken Seitenwand 5 der Arbeitskammer 2 zur rechten Seitenwand 6, die im Ver- lauf einer Drehbewegung der Kurbelwelle von 180° stattfindet, sind das linke Einlassventil 22 und das rechte Auslassventil 25 geöffnet, während das linke Auslassventil 23 und das rechte Einlassventil 24 geschlossen sind. Dabei wird ein zuvor angesaugtes Fördermedium aus der Arbeitskammer 2 über das rechte Auslassventil 25 ausgesto- ßen. Gleichzeitig wird über das linke Einlassventil 22 ein Fördermedium angesaugt, das bei weiterer Drehbewegung der Kurbelwelle um 180° und der dadurch bewirkten Bewegung der Doppelkolben-Schwenkplatte 15 in entgegen gesetzter Richtung bei geschlossenem linken Einlassventil 22 und offenem linken Auslassventil 23 wieder ausgestoßen wird, während auf der anderen Seite der Doppelkolben- Schwenkplatte 15 bei geöffnetem rechten Einlassventil 24 und geschlossenem rechten Auslassventil 25 Fördermedium angesaugt wird. Die Doppelkolben-Schwenkplatte 15 arbei- tet somit als Doppelkolben, der bei einer Umdrehung der
Kurbelwelle 19 zwei Schwenkbewegungen, das heißt vom linken Totpunkt an der linken Seitenwand 5 zum rechten Totpunkt an der rechten Seitenwand 6 und zurück, ausführt. Somit werden durch den Doppelkolben bei der Funktion als Kolbenpumpe bzw. -Verdichter oder Motor bei einer Kurbelwellenumdrehung von 360° vier Takte, das heißt zweimal Ansaugen und zweimal Verdichten bzw. Ausstoßen, oder beim Motor zwei Arbeitstakte verrichtet. Der Ölsumpf 12 übernimmt die Schmierung des Kurbelgetriebes, das heißt der Führungsnut 17 und des in dieser gleitenden Kurbelzapfens 18, der im Übrigen auch mit Wälzlagern und Kulissensteinen ausgebildet sein kann.
Der oben erwähnte Exzenter 21 und die Anlenkung der Deck- platte 8 in einem Drehpunkt 20 erlauben eine Verstellung des Spiels zwischen der Oberkante der Doppelkolben- Schwenkplatte 15 und der Deckplatte 8, so dass ein Betrieb der Kolbenpumpe in Teil- oder Nulllast eingestellt werden kann und die Arbeitskammer 2 gekühlt sowie ein Festlaufen der Doppelkolben-Schwenkplatte verhindert werden kann und darüber hinaus ein lastloses Anfahren ermög- licht wird. Bei den unten erwähnten MehrkammerSystemen können eine oder mehrere Arbeitskammern lastlos mitlaufen, so dass der Betrieb der Kolbenmaschine an unterschiedliche Leistungsanforderungen angepasst werden kann und zudem eine Kühlwirkung erzielt werden kann.
Die zuvor in der Funktion als Kolbenpumpe beschriebene Kolbenmaschine kann gleichermaßen auch als Motor mit Druckgas oder äußerer bzw. innerer Verbrennung betrieben werden, der - gegenüber einem herkömmlichen Verbrennungsmotor mit nur einem Arbeitstakt bei 720° Kurbelwellenumdrehung - bei einem kleineren, leichteren und einfacheren Aufbau vier Arbeitstakte leistet.
Die Pleuelstange 16 kann nicht nur in der in Fig. 1 gezeigten 180°-Winkellage, sondern auch in unterschiedlichen Winkeln zur Doppelkolben-Schwenkplatte 15 angeordnet sein, so dass platzsparenden Einbaulagen realisierbar sind. Die Figuren 2 und 3 zeigen eine noch kompakter ausgeführte Ausführungsvariante der in Fig. 1 dargestellten Kolbenmaschine, bei der der Winkel zwischen der Doppelkolben-Schwenkplatte 15 und der Pleuelstange 16 0° beträgt und das Kurbelgehäuse 4 parallel zur Arbeitskammer 2 und der in dieser hin und her bewegbaren Doppelkolben- Schwenkplatte 15 angeordnet ist. Der in Lagern 26 gehaltene Antriebszapfen 27 des Drehzylinders 9 ist mit der parallel zur Doppelkolben-Schwenkplatte 15 angeordneten Pleuelstange 16 verbunden, in deren Führungsnut 17 der Kurbelzapfen 18 der Kurbelwelle 19 eingreift. An die vom Kurbelgehäuse 4 abgewandte Seite der in Fig. 2 gezeigten Arbeitskammer 2 können sich noch weitere Arbeitskammern mit einer entsprechenden Anzahl sich in Längsrichtung erstreckender Drehzylinder und mit diesen jeweils verbun- dener Doppelkolben-Schwenkplatten (jeweils nicht darge- stellt) anschließen, die sämtlich von ein und derselben Kurbelwelle 19 angetrieben werden.
Fig. 4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer mit zwei sich von dem Drehzylinder 9 gegenüberliegend erstrechenden Arbeitskammern 2 ausgebildeten Kolbenmaschine. Die zu jeder Arbeitskammer 2 gehörenden, synchron in der jeweils anderen Richtung angetriebenen Doppelkolben- Schwenkplatten 15, 15' sind gegenüberliegend am Drehzy- linder 9 angebracht. Die Pleuelstange ist integraler Bestandteil der mit einer Führungsnut 17 ausgebildeten Doppelkolben-Schwenkplatte 15', die eine entsprechend größere Dicke aufweist und somit auch eine, wie Fig. 4 zeigt, dementsprechend größere Dimensionierung der Arbeitskammer 2' aufweist. Die zweite Arbeitskammer 2' und die zweite Doppelkolben-Schwenkplatte 15' können aber auch in Bezug auf die erste Arbeitkammer 2 in einer anderen Winkellage angeordnet sein.
Eine gegenüber der in Fig. 4 gezeigten Kolbenmaschine noch erweiterte Ausführungsvariante, bei der vier Arbeit skammern 2, 2' um einen gemeinsamen, mit mehreren synchron betätigten Doppelkolben-Schwenkplatten 15, 15' ausgebildeten Drehzylinder 9 herum angeordnet sind, ist in Fig. 5 dargestellt. Auch in diesem Beispiel ist die Pleuelstange in eine Arbeitskammer 2' bzw. eine Doppel¬ kolben-Schwenkplatte 15' integriert. Es ist aber auch denkbar, eine separate Pleuelstange in einem Kurbelgehäuse unterhalb oder neben einer Arbeitskammer, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, anzuordnen.
Die Erfindung ist nicht auf das zuvor erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Rahmen der Anspruchsfassung sind vielfältige Abwandlungen und Ausgestaltungsvarianten denkbar, die beispielsweise die Form und Ausbildung und Dimensionierung der Doppelkolben-Schwenkplatte 15, 15' und der Arbeitskammer 2 oder den Verlauf der Führungsnut 17, der in der einen oder der anderen Richtung gekrümmt oder winklig abgeknickt sein kann, betreffen, um so die Antriebskräfte zu verändern oder den Druck- und Tempera- turverlauf oder das Fördervolumen zu beeinflussen. Gleichermaßen kann zur Einflussnahme auf die Leistung der vorzugsweise zwischen 50 und 60° liegende Arbeitswinkel der Arbeitskammer und dementsprechend der Schwenkwinkel der Doppelkolben-Schwenkplatte 15, 15' und der Kurbelra- dius 11 des Kurbelzapfens 18 variieren.
Bezugszeichenliste
I Gehäuse 2 Arbeitskammer (2')
3 Lagergehäuse
4 Kurbelgehäuse
5 linke Seitenwand v. 2
6 rechte Seitenwand v. 2 7 Stirnwand v. 2
8 Deckplatte v. 2
9 Drehzylinder
10 Lagerschalen (Viertelschalen) v. 3
II Kreisradius v.18 12 Ölsumpf
13 Dichtleisten
14 Schwenkachse
15 Doppelkolben-Schwenkplatte (15')
16 Pleuelstange 17 Führungsnut v. 16
18 Kurbelzapfen v. 19
19 Kurbelwelle
20 Drehpunkt v. 8
21 Exzenter v. 8 22 linkes Einlassventil
23 linkes Auslassventil
24 rechtes Einlassventil
25 rechtes Auslassventil
26 Lager v. 27 27 Antriebszapfen v. 9

Claims

Neue Patentansprüche
1. Kolbenmaschine, die einen in mindestens einer im Wesentlichen kreissegmentförmigen Arbeits kämmer (2) mit beidseitig vorgesehenen Ein- und Auslassventilen (22, 23; 24, 25) abdichtend hin und her bewegbaren, als Doppelkolben-Schwenkplatte (15, 15' ) ausgebildeten und um eine Schwenkachse (14) schwenkbaren Kolben sowie ein mit Doppelkolben-Schwenkplatte über einen Kurbelzapfen (18) mit einer Kurbelwelle (19) verbundenes, mit einer Pleuelschlaufe ausgebildetes Kraftübertragungselement umfasst, wobei jede durch eine Kurbelwellenumdrehung von 180° bewirkte Schwenkbewegung der Doppelkolben-Schwenkplatte (15, 15' ) gleichzeitig mit den Arbeitstakten Ansaugen/Arbeiten und Verdichten/Ausschieben eines Fluids verbunden ist und wobei das Kraftübertragungselement zur Schaffung eines Direktantriebs integraler Bestandteil der mit einer den Kurbelzapfen (18) der Kurbelwelle (19) aufnehmenden, als Pleuelschlaufe fungierenden Führungsnut (17) ausgebildeten Doppelkolben-Schwenkplatte (15' ) ist.
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Arbeits kammer (2) an der dem Drehzylinder (9) gegenüberliegenden Seite mit einer entsprechend der Bewegungsbahn der Oberkante der Doppelkolben-Schwenkplatte (15, 15') gewölbten Deckplatte (8) abgedeckt ist.
3. Kolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (8) in der Höhe verstellbar angebracht ist und zwischen dieser und der Oberkante der Doppelkolben-Schwenkplatte (15) ein veränderli- ches Spiel zum Betrieb der Kolbenmaschine in variablen Lastbereichen herstellbar ist.
4. Kolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (8) zur Einstellung der Spaltweite entweder über einen Drehpunkt (20) und einen gesteuerten Exzenter (21) oder über beidseitig angebrachte gesteuerte Exzenter befestigt ist.
5. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Seitenkanten und der Oberkante der Doppelkolben-Schwenkplatte (15, 15' ) sowie im Bereich des Lagergehäuses (3) des Drehzylinders (9) Dichtleisten (13) angeordnet sind, die die zu beiden Arbeitsflächen der Doppelkolben-Schwenkplatte (15) gebildeten Teile der Arbeitskammer (2) zueinander abdichten.
6. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche der Doppelkolben- Schwenkplatte (15, 15') zur unterschiedlichen Beein- flussung von Druck, Temperatur und Volumen rechteckig, trapezförmig, dreieckig mit gewölbten Seitenkanten, halbkreisförmig oder in einer anderen geometrischen Form gestaltet ist.
7. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Querschnittsform der Doppelkolben-Schwenkplatte (15, 15') rechteckig oder rautenförmig ist oder die Arbeitsflächen konkav oder konvex gewölbt oder anderweitig geformt sind.
8. Kolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkolben-Schwenkplatte (15, 15' ) zu Kühlzwecken als Hohlkörper ausgebildet ist.
9. Kolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (17) zur Beeinflussung des Fördervolumens sowie des Druck und Temperaturverlaufs einen nach der einen oder der anderen Seite gerichteten gekrümmten oder abgeknickten Verlauf hat.
10. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an einem sich in Längs- richtung erstreckenden, über dieselbe Pleuelschlaufe oder Führungsnut (17) angetriebenen Drehzylinder (9) zwei oder mehrere Arbeitskammern (2) hintereinander scheibenförmig angeordnet sind.
11. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein und demselben, über die Pleuelschlaufe angetriebenen Drehzylinder (9) an dessen Umfang zwei oder mehrere Arbeitskammern (2) zugeordnet sind.
12. Kolbenmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren am Drehzylinder (9) angebrachten Doppelkolben-Schwenkplatten (15) und die jeweiligen Arbeitskammern (2) unter- schiedlich groß ausgebildet sind.
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