DE3247442A1 - Ringkolbenmaschine, insbesondere verbrennungsmotor - Google Patents

Description

• Ringkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungsmotor Die Erfindung betrifft eine Ringkolbenmaschine insbesondere Verbrennungsmotor, mit einer zentralen Antriebswelle die drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Auf der Antriebswelle ist koaxial eine Trommel befestigt, welche auf ihrem außen -durchmesser eine Kurvenbahn besitzt, die Nutförmig ausgebildet ist. In diese Kurvenbahn greifen auf Achsen befestigte Rollen ein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kurvenbahn und die Anordnung der damit zusammenwirkenden Rollenpaare so auszubilden, das die Kolbenanordnung je Antriebs wellenumdrehung mehrere volle Hubspiele ausführen können, das die Nute durchgehend eine gleichbleibende Breite erhalten kann und das die Kolbengeschwindigkeiten über erhebliche Hubwegstrecken gleichbleibend sind. Und das die Antriebswelle durch die Ringkolben geführt werden kann.
• Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Kurvenbahnabschnitten können bei einer Antriebswellenumdrehung die Kolbenanordnungen jeweils eine der hauben Kurvenbahnabschnittsanzahl entsprechend Anzahl von Ringkolbenanordnungen synchron bewegen, d. ho gleichzeitig ihre Totpunktlagen erreichen.
• Durch die erfindungsgemäße aus Abschnitten einer Schrauben -wendeifläche gleicher Steigung gebildete Kurvenbahn bleibt die Kolbengeschwindigkeit über alle Hubwegstrecken gleich und verringert sich lediglich wenn sich die Rollen im bereich der Ubergangsradien abwälzen. Durch die, auf dem gesammten Umfang gleichbleibende Nutbreite, die sich leicht und präziese herstellen läßt, können die Rollen spielarm auf den Kurvenflächen abwälzen.
• Die erfindungagemäße Ringkolbenmacshine eignet sich gleichermaßen für den Betrieb als Verbrennungsmotor, als Dampf -motor, als Druckmittelmotor, als Kompressor und als Pumpe für flüssige Medien. Pur die Anwendung als Verbrennungs -motor läßt sich der Gaseinlaß und Auslaß im Verfolg des Erfindungsgedankens auf besonders einfache Weise verwirklichen, wenn auf der Motoraußenseite ein Einlaß -ventil angebracht wird. Das Auspuffen erfolgt über Auslaß -schlitze.
• weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an -hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erleutert. Darin zeigt in teilweise schematisierter Dars tellung Fig. 1 die teilweise aufgebrochene Hauptansicht der Ringkolbenmaschine mit einer Zwei taktversion auf der linken und einer Pumpen oder Kompressor -version auf der rechten Seite, Fig. 2 eine Seitenansicht der Ringkolben, Fig. 3 eine Darstellung der Antriebskurve, Fig. 4 eine in einem größeren Maßstab dargestellte Einzelheit der Eingrifsituation der Rollen in die Kurve, Fig. 5 einen Schnitt durch einen für das Zweitaktverfahren ausgelegten Zylinderdeckel, Fig. 6 einen Zylinderdeckel für Kompressor oder Pumpen -betrieb, Fig0 7 eine Darstellung des Gehäuses.
• Zur Erleuterung des allgemeinen Aufbaues der Ringkolben -maschine wird zunächst auf die Fig.1 Bezug genommene Wie daraus hervorgeht besitzt die Ringkolbenmaschine eine zentrale Antriebswelle (1>, die mittels Radialwälzlager47 drehbar und mittels Axialwälzlager (12) unverschiebbar in einem aus zwei Hälften bestehenden Gehäuse (13 u.14) gelagert ist. An den Gehäusehälften sind jeweils ein Zylinderdeckel (15) achsparallel zur Antriebswelle (1) befestigt. Im Interesse einer geringeren Zeichnungsanzahl wurden in Fig.1 auf der linken Seite für das Zweitakt -verfahren ausgelegte Zylinderdeckel eingezeichnet, während der auf der rechten Seite befindliche Zylinder -deckel für die Ausführung als Kompressor oder Pumpen -verfahrens vorgesehen ist. In Wirklichkeit besitzt die Ringkolbenmas chine selbstverständlich entweder Motor oder Pumpendeckel.
• Die Ringkolben sind verschiebbar so angeordnet Fig04 das die Kurveneingreifrollen zu beiden Seiten hin um 900 versetzt sind und dadurch eine von und zueinander Bewegung stattfinden muß.
• Die Zylinderdeckel und Gehäuse Fig.1u.5 können mit nicht dargestellten Mitteln zur Kühlung versehen werden, d.h. mit Kühlrippen bei Luftkiihlung oder mit Hohlwänden bei Wasser -kühlung.
• Im Inneren des Gehäuses Fig.1 ist an der Antriebswelle(1) eine zylinderische drehfest(7) und axialfeste Trommel Fig03 angebracht. In die Trommel Fig.3 ist eine aus einem Stück bestehende Kurvennute eingearbeitet. Zur näheren Erleute rung der Kurvenbahn wird nun mehr auf die Fig.3 Bezug genommen.
• Die Kolbenführungshalter (5) haben an ihren Enden zwei gegenüberliegende mit dem FUhrungshalter fest verbundene Rollenbolzen (16) auf denen Nadelgelagerte Rollen (4) in die Kurvennute eingreifen. Wird die Antriebswelle (1) in Richtung des Pfeils (17) um 90° gedreht so maßen die Rollen zwangsläufig mittlaufen und eine saialbewegung des gesammten Kolbenführungshalter ist erfolgt, d.ho durch den Sxplosions -druck auf den Ringkolben verursaciite lineare Bewegung der Ringkolbenanordnung wird über die Rollenbolzen und schließlich die Rollen auf die Wellenförmige Kurvenbahn übertragen, wobei die dem gerade mit Explosionsdruck beaufschlagte Ringkolben über den Ko lbenführungs halte r und Rollen, bestrebt ist den tiefsten Punkt auf der Kurven -bahn Fig.3 einzunehmen, der bei unterer Totpunktlage erreicht ist. Dadurch wird die Nute in einer festgelegten Umfangsdrehrichtung verdrängt, d.h. unter Mittnshme der Antriebswelle (1) gedreht. Die Steuerung des Gaswechsels in den Zylinder erfolgt mit Hilfe der aus Fig.5 ersichtlichen Überströmkanäle. Der Vorgang ist der selbe wie bei her -kömlichen Kurbelwellenmaschinen.
• Die nach der Explosion zueinander laufenden Ringkolben verdichten das angesaugte Medium so lange bis der Rink -kolben die tberströskanäle (9) freigibt und die vor -komprimierten Gase vor den Ringkolben strömen lassen.
• Und entweder durch Funken (18) oder Selbstzündung zur Explosion gebracht werden. Den Gasauslaß besorgen in die Zylinderwandung eingebrachte Auslaßschlitze (10). Es ist ohne weiteres ersichtlich, das die Größe des erzeugten Drehmomentes unmittelbar vom Durchmesser der Nuttrommel (2) bezw. der Kurvenbahn abhängt. Bei entsprechender Dimensionierung können, ohne die kompackte Bauweise zu verlassen sehr erhebliche Drehmomente in Verhältniss zum installierten Hubraum erzeugt werden.
• Insbesonderewenn berücksichtigt wird das im verfolg der Kurvenbahnabschnitte mehrere Arbeitshübe erfolgen.
• Der Vorteil einer Ringkolbenmaschine, gegenüber einer Kurbelwellenmaschine, bei gleichem Zylinderinhalt ist der, das die Ringkolbenmaschine kompackter und rationeller herzustellen ist. Die Ringkolbenmasch. nur drei bewegliche Teile besitzt, das Gewicht um 40 ß gesenkt werden kann, das Drehmoment über eine Drehzahlvarlante fast immer gleich bleibt, die Reibung um mehr als 20 ß geringer ist.
• Und mit allen Explosionsfähigen Stoffen betrieben werden kann. Pur den Kompressor oder Pumpenbetrieb gleichemaßen geeignet, bietet sich eine Kleinstbauweise an..

Claims (1)

1. Ansprüche 1. Ringkolbenmaschine insbesondere Verbrennungsmotor, und auch Kompressor oder Pumpe mit einer zentralen Antriebswelle Fig.

   1 (1), die drehbar in einem Gehause gelagert ist (3)o Auf der Antriebswelle (1) befindet sich eine Trommel (2), in die eine Kurvenbahn Fig.3 eingearbeitet ist.

   Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1) zentral durch die Ringkolben Fig.2(6) geführt ist. die Ringkolben (6) sind an Kolbenführungshalter Fig. (5) befestigte 2 Anspruch 2 ist dadurch sekennzeichnet, daß in den Kolbenführung halter Fig.4(5) Bolzen (16) befestigt sind, die innen und außen nadelgelagerte Rollen (4) halten. Dabei laufen die Innenrollen in der Kurvenbahn und ergeben so den Hub der Ringkolben. Die Außenrollen laufen in einer Ptihrungsnute E'ig.1(7) und verhindern ein Verdrehen der Ringkolben.

   Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn Figo3 aus vier abwechselnd linksgängig und rechtsgängig steigenden AbschnittenFig.) einer Schraubenwendelfläche, gleichbleibender Steigung zusammengesetzt ist, wobei die einzelnen Abschnitte durch gleichmäßige tbergangsradien Fig.3 harmonisch aneinander angeschloßen sind. In die nutförmige Kurvenbahn greifen nun die inneren nadelgelagerten Rollen Fig.4(4) ein und bewirken über Kolbenführungshalter Fig.4(5), daß die Ringkolben bei einer Wellenumdrehung zwei Hübe machen müßen.

   % Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung der beiden Zylinder, gedacht für einen Verbrennungsmotor im Zweitacktverfahren, über ein Rückschlagventil Fig.1(8) erfolgt und beim ansaugen durch Überströmkanäle Fig.5(9) vor die Ringkolben gelangt, komprimiert und zur Zündung gebracht werden kann. Das Ausströmen der verbrannten Gase erfolgt über Auspuffschlitze Fig.1(10). FUr den Betrieb als Pumpe oder Kompressor jedoch genügen nur Ansaug und Auslaßventile Fig. 6