DE10159496A1

DE10159496A1 - Hubkolbenvorrichtung

Info

Publication number: DE10159496A1
Application number: DE2001159496
Authority: DE
Inventors: Gottfried Roessle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Die erfindungsgemäße Hubkolbenvorrichtung umfaßt einen in einem Zylinder axialverschiebbar geführten Kolben (2), mindestens einen im Zylinder (1) drehbar gelagerten Drehschieber (12a, 12b), der mindestens eine sich in einen Hubraum (13a, 13b) des Kolbens (2) öffnende Steueröffnung (5a, 5b) aufweist, und einen Antrieb zum Verdrehen des Drehschiebers (12a, 12b) entsprechend der Hubbewegung des Kolbens (2), wobei, jeweils in Umfangsrichtung des Zylinders (1) versetzt, in den Zylinderinnenmantel mindestens eine Eintrittsöffnung (8a, 8b) mündet und vom Zylinderinnenmantel mindestens eine Austrittsöffnung (9a, 9b) abgeht und wobei die mindestens eine Steueröffnung (5a, 5b) die mindestens eine Eintrittsöffnung (8a, 8b) und die mindestens eine Austrittsöffnung (9a, 9b) in jeweils unterschiedlichen Drehstellungen des Drehschiebers (12a, 12b) mit dem Hubraum verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenvorrichtung als Energiewandler insbesondere für einzyklische verbrennungsmotorische Prozesse (Zweitakt und Viertakt:).
Derartige Hubkolbenvorrichtungen sind bereits hinlänglich bekannt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Hubkolbenvorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hubkolbenvorrichtung mit einem in einem Zylinder axialverschiebbar geführten Kolben, mit mindestens einem im Zylinder drehbar gelagerten Drehschieber, der mindestens eine sich in den Hubraum des Kolbens öffnende Steueröffnung aufweist, und mit einem Antrieb zum Verdrehen des Drehschiebers entsprechend der Hubbewegung des Kolbens, wobei, jeweils in Umfangsrichtung des Zylinders versetzt, in den Zylinderinnenmantel mindestens eine Eintrittsöffnung mündet und vom Zylinderinnenmantel mindestens eine Austrittsöffnung abgeht und wobei die mindestens eine Steueröffnung die mindestens eine Eintrittsöffnung und die mindestens eine Austrittsöffnung in jeweils unterschiedlichen Drehstellungen des Drehschiebers mit dem Hubraum verbindet.

Die erfindungsgemäße Hubkolbenvorrichtung bildet einen pneumatischen Energiewandler auf Hubkolbenbasis insbesondere mit einem vorteilhaften Gaswechselverfahren für einzyklische verbrennungsmotorische Prozesse (Zweitakt und Viertakt) und mit einem vorteilhaftes zweizyklisches Gaswechselverfahren (mit getrennten Arbeitsspielen für Verdichtung und Ausdehnung) mittels des im Zylinderinnenmantel drehbar gelagerten Drehschiebers. Der Drehschieber kann mit der gleichen Frequenz oszillieren wie der Kolben, wobei die Maschine ohne Betriebsunterbrechung, insbesondere durch Richtungsänderung des Drehschiebers, von Verdichtung auf Ausdehnung und von Ausdehnung auf Verdichtung umstellbar ist. Die erfindungsgemäße Hubkolbenvorrichtung ist sowohl auf eine Verbrennung in einem Zylinder als auch auf eine Verbrennung in einer oder in mehreren hintereinander oder nebeneinander geschalteten Brennkammern anwendbar. Der Drehantrieb zur Erzeugung der Drehschieber-Rotation kann mechanisch oder elektrisch ausgebildet sein.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist zu beiden Seiten des Kolbens jeweils ein Drehschieber vorgesehen, um beide Hubräume des Kolbens zu steuern.

Vorzugsweise ist der Kolben im Zylinder drehbar gelagert und jeder Drehschieber mit dem Kolben drehfest verbunden, so daß der Kolben neben seiner Hub- auch noch eine Drehbewegung durchführt. Der Drehantrieb kann über den Kolbenumfang oder an der Kolbenstange angreifen. In konstruktiv besonders vorteilhafter Ausführungsform ist jeder Drehschieber als Rohransatz des Kolbens ausgebildet.

Bevorzugt weist jeder Drehschieber mindestens zwei Steueröffnungen auf, die zueinander in Umfangsrichtung des Zylinders versetzt und insbesondere unterschiedlich groß sind. Die größere Steueröffnung kann zur Steuerung des Gaseinlasses und die kleinere Steueröffnung zur Steuerung des Gasauslasses genutzt werden. Mehrere Steueröffnungen sind möglichst zueinander symmetrisch, insbesondere einander diametral gegenüberliegend angeordnet, um alle auf den Arbeitskolben wirkenden Seitenkräfte zu eliminieren.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, daß, jeweils in Umfangsrichtung des Zylinders versetzt, in den Zylinderinnenmantel mindestens zwei Eintrittsöffnungen münden und/oder vom Zylinderinnenmantel mindestens zwei Austrittsöffnungen abgehen. Bei geeigneter Anordnung der Zylinder- und Kolbenöffnungen und geeigneter Wahl der Kolbendrehzahl zur Hubfrequenz kann in einer Serie von z. B. zwei Arbeitsspielen jedes Arbeitsspiel mit einem anderen Stoff gefahren werden, ohne daß eine Vermischung der Stoffe im Hubraum erfolgt und ohne dass beim Stoffwechsel eine Betriebsunterbrechung erforderlich ist.

Bevorzugt liegen die mindestens zwei Eintrittsöffnungen und die mindestens zwei Austrittsöffnungen des Zylinders jeweils einander diametral gegenüber. Diese Maßnahme führt zu ausgeglichenen Druckverhältnissen im Zylinder.

Bei vorteilhaften Ausführungsformen sind die Austrittsöffnungen des Zylinders kleiner als die Eintrittsöffnungen und möglichst weit in Kompressionsrichtung des Kolbens angeordnet, um das im Hubraum befindliche Gas größtmöglichst zu verdichten.

Um die aus dem Zylinder austretende Gasmenge und damit die Leistung der Hubkolbenvorrichtung zu steuern, ist die Größe der Austrittsöffnungen des Zylinders, insbesondere auch während des Betriebs, veränderbar, z. B. mittels eines im Zylinderinnenmantel geführten Schiebers, der vor die Austrittsöffnung schiebbar ist. Durch diese Maßnahme ist die stufenlose Verstellung des Austrittsöffnungsquerschnitts in der Weise möglich, daß bei einem Verdichtungshub eine Anpassung des Öffnungsquerschnitts an den Verdichtungsdruck vorgenommen werden kann. Ein Zylinder kann bei gleichen Öffnungsquerschnitten von Ein- und Austrittsöffnungen auch drucklos als Lüfter verwendet werden. Außerdem sind bei einem Ausdehnungshub der Füllungs- bzw. Ausdehnungsgrad und damit die Leistung ohne Drosselverluste veränderbar.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Kolben innerhalb des Zylinders hydro- oder aerostatisch gelagert und auch abgedichtet. Die Abdichtung des Kolbens im Zylinder kann durch mindestens einen hydraulischen Dichtungsring erfolgen, der vorzugsweise in der Zylindermitte angeordnet ist und sich über den ganzen Umfang des Zylinders erstreckt. Der hydraulische Dichtungsring kann aus einer in den Zylinderinnenmantel eingelassenen Dichtungsnut bestehen, welche mit einer unter Druck stehenden Dichtungsflüssigkeit angefüllt ist. Diese Dichtungsflüssigkeit bewegt sich nun, ausgehend vom Dichtungsring, in beide axiale Richtungen auf die beiden Hubräume zu. Der Druck der Dichtungsflüssigkeit ist hoch genug, um den pulsierenden Gegendruck der Hubräume zu überwinden und damit auch das Eindringen von Gas aus den Hubräumen in den zu dichtenden Ringspalt. Die unvermeidliche Vermischung der Dichtungsflüssigkeit mit den in den Hubräumen zu behandelnden Stoffen ist unbedeutend und wird mit zunehmender Kolbenrotationsfrequenz geringer. Bei maßgenauer Fertigung wird auch der Dichtungsflüssigkeitsverlust, welcher durch das Eindringen der Dichtungsflüssigkeit in die Hubräume zwangsläufig entsteht, als unbedeutend anzusehen sein. Bei einem Querschnitt des Ringspaltes im Verhältnis zum Kolbenquerschnitt von weniger als einem Tausendstel sind die Flüssigkeitsverluste im Verhältnis zur Fördermenge des Gases vernachlässigbar. Als Dichtungsflüssigkeit bietet sich Kreislaufwasser an. Dabei ist der fortwährende Wasserverlust durch die Kolbendichtung zu berücksichtigen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigt:
Fig. 1 den Zylinder einer erfindungsgemäßen Viertakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 2 den im Zylinder der Fig. 1 axialverschiebbar geführten und drehbar gelagerten Kolben der Viertakt- Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 3 in einer überlagerten Darstellung des abgewickelten Zylinderinnenmantels der Fig. 1 und des abgewickelten Kolbens der Fig. 2 einen ersten Takt der erfindungsgemäßen Viertakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 4 in einer überlagerten Darstellung analog Fig. 3 einen zweiten Takt der Viertakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 5 in einer überlagerten Darstellung analog Fig. 3 einen dritten Takt der Viertakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 6 in einer überlagerten Darstellung analog Fig. 3 einen vierten Takt der Viertakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 7 den Zylinder einer erfindungsgemäßen Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 8 den im Zylinder der Fig. 7 axialverschiebbar geführten und drehbar gelagerten Kolben der Zweitakt- Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 9 in einer überlagerten Darstellung des abgewickelten Zylinderinnenmantels der Fig. 7 und des abgewickelten Kolbens der Fig. 8 einen ersten Takt der erfindungsgemäßen Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 10 in einer überlagerten Darstellung analog Fig. 9 einen zweiten Takt der Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung;
Fig. 11 in einer überlagerten Darstellung analog Fig. 9 einen dritten Takt der Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung mit geringerer Leistung; und
Fig. 12 in einer überlagerten Darstellung analog Fig. 9 einen vierten Takt der Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung mit höherer Leistung.
In Fig. 1 ist der Zylinder 1 und in Fig. 2 der Kolben 2 einer Viertakt-Hubkolbenvorrichtung gezeigt.
Auf einem axialen Mittelabschnitt 3 ist der Kolben 2 massiv und an den beiden daran angrenzenden axialen Enden jeweils als stirnseitig offener Rohr- oder Ringansatz 4a, 4b ausgebildet. In jedem Rohransatz 4a, 4b ist jeweils eine fensterförmige Steueröffnung 5a, 5b vorgesehen. Der Kolben 2 ist im Zylinder 1 sowohl axialverschiebbar (Doppelpfeil 6) als auch drehbar (Doppelpfeil 7) gelagert, wobei die Zylinderlänge um mindestens den Kolbenhub länger als die Kolbenlänge ist. Jede der beiden Steueröffnungen 5a, 5b wirkt jeweils mit einer Eintrittsöffnung 8a, 8b und einer Austrittsöffnung 9a, 9b zusammen, die in den Zylinderinnenmantel 10 münden bzw. vom Zylinderinnenmantel 10 abgehen und zueinander in Umfangsrichtung des Zylinders 1 versetzt angeordnet sind. Jede Steueröffnung 5a, 5b verbindet die Eintrittsöffnung 8a, 8b und die Austrittsöffnung 9a, 9b in jeweils unterschiedlichen Drehstellungen des Kolbens 2 mit dem Innenraum 11 des jeweiligen Rohransatzes 4 verbindet. Die Rohransätze 4a, 4b des Kolbens 2 bilden somit jeweils einen Drehschieber 12a, 12b, der die Verbindung der Aus- und Eintrittsöffnungen des Zylinders 1 mit dem jeweiligen Hubraum 13a, 13b (Fig. 3 bis 6) des Kolbens 2 steuert. Der Kolben 2 ist innerhalb des Zylinders 1 hydrostatisch gelagert und wird mittels eines auf seine Kolbenstange 15 oder auf seinen Umfang wirkenden Drehantriebs (nicht gezeigt) entsprechend der Hubbewegung des Kolbens 2 angetrieben. Im folgenden sind die Rotationsfrequenz und die Hubfrequenz des Kolbens 2 gleich.
Die Fig. 3 zeigt in einer überlagerten Darstellung den abgewickelten Zylinderinnenmantel 10 und den abgewickelten Kolben 2 in einem ersten Takt der Viertakt-Hubkolbenvorrichtung. Der abgewickelte Zylinderinnenmantel 10 ist in 72 Felder mit 9 Zeilen in der axialen Richtung und mit 8 Spalten ä 45° in der Umfangsrichtung unterteilt. Die Eintrittsöffnungen 8a, 8b des Zylinders 1 befinden sich in den Zeile/Spalte-Feldern 3/2 und 7/4 und die Austrittsöffnungen 9a, 9b in den Feldern 3/8 und 7/2. Der abgewickelte Kolben 2 ist in 56 Felder mit 7 Zeilen in der axialen Richtung und mit ebenfalls 8 Spalten in der Umfangsrichtung unterteilt und schraffiert dargestellt. In Fig. 3 ist der Kolben 2 in seiner oberen Totpunktlage und in einer Drehlage gezeigt, in der sich seine Steueröffnungen 5a, 5b in den Feldern 2/1 und 6/1 befinden. D. h., die Ein- und Austrittsöffnungen des Zylinders 1 sind durch den Kolben 2 verschlossen. Die Wahl des Öffnungsmusters im Zylinderinnenmantel entscheidet darüber, welches Arbeitsspiel (Verdichten oder Ausdehnen) bei einer bestimmten Kolbendrehrichtung ausgeführt wird.
In Fig. 3 ist gestrichelt der Hub des Kolbens 2 aus der oberen Totpunktlage in die in Fig. 4 gezeigte untere Totpunktlage bei gleichzeitiger Drehung des Kolbens um 90°, also eine Bewegung um zwei Zeilen nach unten und um zwei Spalten nach rechts, angedeutet. Bei dieser Kolbenbewegung fährt die Steueröffnung 5a innerhalb der Begrenzungslinien 14 von Feld 2/1 nach Feld 4/3 und dabei vollflächig über die Eintrittsöffnung 8a, so daß bei Vergrößerung des oberen Hubraums 13a eine Befüllung in den oberen Hubraum 13a mit dem Gas, d. h. ein Befüllungshub erfolgt. Die Steueröffnung 5b fährt innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 6/1 nach Feld 8/3 und dabei vollflächig über die Austrittsöffnung 8b, so daß bei Verkleinerung des unteren Hubraums 13b eine Entleerung des darin vorhandenen Gases aus dem unteren Hubraum 13b, d. h. ein Entleerungshub erfolgt.
In Fig. 4 ist gestrichelt der Hub des Kolbens 2 aus der unteren Totpunktlage in die in Fig. 5 gezeigte obere Totpunktlage bei gleichzeitiger Drehung des Kolbens um 90°, also eine Bewegung um zwei Zeilen nach oben und um zwei Spalten nach rechts, angedeutet. Bei dieser Kolbenbewegung fährt die Steueröffnung 5a innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 4/3 nach Feld 2/5, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 8a, 9a zu überfahren, so daß bei Verkleinerung des oberen Hubraums 13a eine Verdichtung des darin befindlichen Gases stattfindet. Die Steueröffnung 5b fährt innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 8/3 nach Feld 6/5 und dabei vollflächig über die Eintrittsöffnung 8b, so daß bei Vergrößerung des unteren Hubraums 13b eine Befüllung des unteren Hubraum 13b mit einem gasförmigen Stoff, d. h. ein Befüllungshub stattfindet.
In Fig. 5 ist gestrichelt der Hub des Kolbens 2 aus der oberen Totpunktlage in die in Fig. 6 gezeigte untere Totpunktlage bei gleichzeitiger Drehung des Kolbens um 90°, also eine Bewegung um zwei Zeilen nach unten und um zwei Spalten nach rechts, angedeutet. Bei dieser Kolbenbewegung fährt die Steueröffnung 5a innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 2/5 nach Feld 4/7, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 8a, 9a zu überfahren, so daß bei Vergrößerung des oberen Hubraums 13a eine Ausdehnung des darin befindlichen Gases, + also ein Ausdehnungshub stattfindet. Die Steueröffnung 5b fährt innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 6/5 nach Feld 8/7, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 8b, 9b zu überfahren, so daß bei Verkleinerung des unteren Hubraums 13b eine Verdichtung des darin befindlichen Gases, also ein Verdichtungshub stattfindet.
In Fig. 6 ist gestrichelt der Hub des Kolbens 2 aus der unteren in die in Fig. 3 gezeigte obere Totpunktlage bei gleichzeitiger Drehung des Kolbens um 90°, also eine Bewegung um zwei Zeilen nach oben und um zwei Spalten nach rechts, angedeutet. Bei dieser Kolbenbewegung fährt die Steueröffnung 5a innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 4/7 nach Feld 2/1 und dabei vollflächig über die Austrittsöffnung 9a, so daß bei Vergrößerung des oberen Hubraums 13a eine Entleerung des darin befindlichen Gases in den oberen Hubraum 13a, also ein Entleerungshub, erfolgt. Die Steueröffnung 5b fährt innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 8/7 nach Feld 6/1, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 8b, 9b zu überfahren, so daß bei Vergrößerung des unteren Hubraums 13b eine Ausdehnung des darin befindlichen Gases, also ein Ausdehnungshub, stattfindet.
In Fig. 7 ist der Zylinder 101 und in Fig. 8 der Kolben 102 einer Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung gezeigt. Vom Zylinder 1 unterscheidet sich der Zylinder 101 durch jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende große Eintrittsöffnungen 108a bzw. 108b und durch jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende kleine Austrittsöffnungen 109a bzw. 109b, wobei jeweils eine Eintrittsöffnung in Umfangsrichtung des Zylinders neben einer Austrittsöffnung angeordnet ist. Vom Kolben 2 unterscheidet sich der Kolben 102 dadurch, daß die beiden Drehschieber 112a, 112b jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende große Steueröffnungen 105a bzw. 105b und jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende kleine Austrittsöffnungen 116a bzw. 116b aufweisen, wobei jeweils eine große Steueröffnung in Umfangsrichtung des Kolbens 102 neben einer Austrittsöffnung angeordnet ist.
Die Fig. 9 zeigt in einer überlagerten Darstellung den abgewickelten Innenmantel 110 des Zylinders 101 und den abgewickelten Kolben 102 in einem ersten Takt der Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung. Der abgewickelte Zylinderinnenmantel 110 ist in 72 Felder mit 9 Zeilen in der axialen Richtung und mit 8 Spalten ä 45° in der Umfangsrichtung unterteilt. Die großen Eintrittsöffnungen 108a, 108b des Zylinders 101 befinden sich in den Feldern 3/4 und 3/8 bzw. 7/4 und 7/8 und die kleinen Austrittsöffnungen 109a, 109b des Zylinders 101 in den Feldern 3/1 und 3/5 bzw. 7/1 und 7/5. Die Austrittsöffnungen 109a, 109b grenzen jeweils an die zweite bzw. achte Zeile und ragen in die benachbarten Spalten 2 bzw. 6 hinein. Der abgewickelte Kolben 102 ist in 56 Felder mit 7 Zeilen in der axialen Richtung und mit ebenfalls 8 Spalten in der Umfangsrichtung unterteilt und schraffiert dargestellt. In Fig. 9 ist der Kolben 102 in seiner oberen Totpunktlage und in einer Drehlage gezeigt, in der sich seine großen SteuerÖffnungen 105a, 105b in den Feldern 2/3 und 2/7 bzw. 6/1 und 6/5 und seine kleinen Steueröffnungen 116a, 116b in den Feldern 2/2 und 2/6 bzw. 6/4 und 6/8 befinden. In der gezeigten Kolbenstellung grenzen die kleinen Steueröffnungen 116a, 116b jeweils an die dritte bzw. fünfte Zeile und sind die Ein- und Austrittsöffnungen des Zylinders 101 durch den Kolben 102 verschlossen.
In Fig. 9 ist gestrichelt der Hub des Kolbens 102 aus der oberen Totpunktlage in die in Fig. 10 gezeigte untere Totpunktlage bei gleichzeitiger Drehung des Kolbens um 90°, also eine Bewegung um zwei Zeilen nach unten und um zwei Spalten nach rechts, angedeutet. Bei dieser Kolbenbewegung fahren die kleinen Steueröffnung 116a innerhalb der Begrenzungslinien 114 von Feld 2/2 nach Feld 4/4 bzw. von 2/6 nach 8/4, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 108a, 109a zu überfahren. Die großen Steueröffnungen 105a fahren innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 2/3 nach Feld 4/5 bzw. 2/7 nach 4/1 und dabei vollflächig über die Eintrittsöffnungen 108a, so daß bei Vergrößerung des oberen Hubraums 113a eine Befüllung in den oberen Hubraum 113a mit einem Gas, d. h. ein Befüllungshub erfolgt. Die Steueröffnungen 105b fahren innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 6/1 nach Feld 8/3 bzw. von Feld 6/5 nach 8/7, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 108b, 109b zu überfahren. Die kleinen Steueröffnung 116b fahren innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 6/4 nach Feld 8/6 bzw. von 6/8 nach 8/2 und und dabei teil- oder vollflächig über die Austrittsöffnungen 109b, so daß bei Verkleinerung des unteren Hubraums 113b eine Entleerung des darin vorhandenen Gases aus dem unteren Hubraum 113b, d. h. ein Entleerungshub erfolgt.
In Fig. 10 ist gestrichelt der Hub des Kolbens 102 aus der unteren Totpunktlage in die in Fig. 9 gezeigte obere Totpunktlage bei gleichzeitiger Drehung des Kolbens um 90°, also eine Bewegung um zwei Zeilen nach unten und um zwei Spalten nach rechts, angedeutet. Bei dieser Kolbenbewegung fahren die großen Steueröffnungen 105a innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 4/1 nach Feld 2/3 bzw. von 4/5 nach 2/7, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 108a, 109a zu überfahren. Die kleinen Steueröffnungen 116a fahren innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 4/8 nach Feld 2/2 bzw. von 4/4 nach 2/6 und dabei teil- oder vollflächig über die Austrittsöffnungen 109a, so daß bei Verkleinerung des oberen Hubraums 113a eine Entleerung des darin vorhandenen Gases aus dem oberen Hubraum 113a, d. h. ein Entleerungshub erfolgt. Die kleinen Steueröffnungen 116b fahren innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 8/2 nach Feld 6/4 bzw. von 8/6 nach 6/8, ohne dabei die Ein- und Austrittsöffnungen 108b, 109b zu überfahren. Die großen Steueröffnungen 105b fahren innerhalb der Begrenzungslinien von Feld 8/3 nach Feld 6/5 bzw. von 8/7 nach 6/1 und dabei vollflächig über die Eintrittsöffnungen 108b, so daß bei Vergrößerung des unteren Hubraums 113b eine Befüllung in den unteren Hubraum 113b mit dem Gas, d. h. ein Befüllungshub erfolgt.
Im Unterschied zur Fig. 9 sind die in Fig. 11 gezeigten Austrittsöffnungen 209a, 209b im Querschnitt verkleinert. Bei einem Verdichtungshub tritt daher eine geringere Gasmenge als in Fig. 9 über die Austrittsöffnungen 209a, 209b aus dem Zylinder aus. Im Unterschied zur Fig. 9 sind die in Fig. 12 gezeigten Austrittsöffnungen 309a, 309b im Querschnitt vergrößert. Bei einem Verdichtungshub tritt daher eine größere Gasmenge als in Fig. 9 über die Austrittsöffnungen 309a, 309b aus dem Zylinder aus. Indem die Größe der Austrittsöffnungen des Zylinders während des Betriebs geändert wird, kann die austretende Gasmenge und damit die Leistung der Zweitakt-Hubkolbenvorrichtung geändert werden.

Claims

1. Hubkolbenvorrichtung mit einem in einem Zylinder (1; 101) axialverschiebbar geführten Kolben (2; 102), mit mindestens einem im Zylinder (1; 101) drehbar gelagerten Drehschieber (12a, 12b; 112a, 112b), der mindestens eine sich in einen Hubraum (13a, 13b; 113a, 113b) des Kolbens (2; 102) öffnende Steueröffnung (5a, 5b; 105a, 105b, 116a, 116b) aufweist, und mit einem Antrieb zum Verdrehen des Drehschiebers (12a, 12b; 112a, 112b) entsprechend der Hubbewegung des Kolbens (2; 102), wobei, jeweils in Umfangsrichtung des Zylinders (1; 101) versetzt, in den Zylinderinnenmantel (10; 110) mindestens eine Eintrittsöffnung (8a, 8b; 108a, 108b) mündet und vom Zylinderinnenmantel (10; 110) mindestens eine Austrittsöffnung (9a, 9b; 109a, 109b; 209a, 209b; 309a, 309b) abgeht und wobei die mindestens eine Steueröffnung (5a, 5b; 105a, 105b, 116a, 116b) die mindestens eine Eintrittsöffnung (8a, 8b; 108a, 108b) und die mindestens eine Austrittsöffnung (9a, 9b; 109a, 109b; 209a, 209b; 309a, 309b) in jeweils unterschiedlichen Drehstellungen des Drehschiebers (12a, 12b; 112a, 112b) mit dem Hubraum (13a, 13b; 113a, 113b) verbindet.

2. Hubkolbenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Kolbens (2; 102) jeweils ein Drehschieber (12a, 12b; 112a, 112b) vorgesehen ist.

3. Hubkolbenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2; 102) im Zylinder (1; 101) drehbar gelagert und jeder Drehschieber (12a, 12b; 112a, 112b) mit dem Kolben (2; 102) drehfest verbunden ist.

4. Hubkolbenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehschieber (12a, 12b; 112a, 112b) als Rohransatz (4a, 4b) des Kolbens (2; 102) ausgebildet ist.

5. Hubkolbenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehschieber (12a, 12b; 112a, 112b) mindestens zwei Steueröffnungen (5a, 5b; 105a, 105b, 116a, 116b) aufweist, die zueinander in Umfangsrichtung des Zylinders (1; 101) versetzt und insbesondere unterschiedlich groß sind

6. Hubkolbenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, jeweils in Umfangsrichtung des Zylinders (101) versetzt, in den Zylinderinnenmantel (110) mindestens zwei Eintrittsöffnungen (108a, 108b) münden und/oder vom Zylinderinnenmantel (110) mindestens zwei Austrittsöffnungen (109a, 109b; 209a, 209b; 309a, 309b) abgehen.

7. Hubkolbenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Eintrittsöffnungen (108a, 108b) und die mindestens zwei Austrittsöffnungen (109a, 109b; 209a, 209b; 309a, 309b) jeweils einander diametral gegenüberliegen.

8. Hubkolbenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (109a, 109b; 209a, 209b; 309a, 309b) des Zylinders (101) kleiner als die Eintrittsöffnungen (108a, 108b) sind.

9. Hubkolbenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt von mindestens einer Eintrittsöffnung (8a, 8b; 108a, 108b) und/oder von mindestens einer Austrittsöffnung (9a, 9b; 109a, 109b; 209a, 209b; 309a, 309b) insbesondere auch während des Betriebs, veränderbar ist.

10. Hubkolbenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2; 102) innerhalb des Zylinders (1; 101) hydro- oder aerostatisch gelagert ist.