DE1985184U

DE1985184U - PISTON MACHINE.

Info

Publication number: DE1985184U
Application number: DESCH38496U
Authority: DE
Inventors: Detlef Schaffer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-06-26
Filing date: 1965-06-26
Publication date: 1968-05-09

Description

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Patentbüro. ^ ϋΐ@18©8ϊ© ΙΠ3Ι8§ΦPatent office. ^ ϋΐ @ 18 © 8ϊ © ΙΠ3Ι8§Φ

Bip!.-Math.Siegfried Knefel ^u^ ^ <5d<^^i„Bip! .- Math. Siegfried Knefel ^u ^ ^ <5d <^^ i "

633 Wetzlar _o Sch 38 496/47h Gbm633 Wetzlar _o Sch 38 496 / 47h Gbm

HTGr. DETLE3? SOHAi¹I¹IR, WEiPZlAE₈ KGRffiBRKT 6_U , „, n! fired! st Plsse^AtelmaJLBsAcbtBlb.uflcuJM-.SchufeQnspr.) ist die zufefct eingereichte; sie weicht von der Won-HTGr. DETLE3? SOHAi ¹ I ¹ IR, WEiPZlAE ₈ KGRffiBRKT 6 _U , „, n! fired! st Plsse ^ Atelm aJL BsAcbtBlb.uflcuJM-.Sc hufeQnspr.) is the submitted; she deviates from the

tesung dar insprüngüoh aingereiohten UnterSogen ab. Die rechtliche Bedeutung der Abweichung 1st nicht gsprüff. Ofe ursprünglich eingereichten Unterlagen befinden sich in oen Amfsokten. Sie können ie<taeif ohne Nachweis sinss rechtlichen Interesses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag worden hiervon auch Fotokopiea odsr. Filmzu dan öbiichan Preisen ^^gtl^enmagoliine⁰⁰⁰*^{501103 Patenfamt}· Gebrouohsrnusierstelfe.Testing of the sub-soils that are in league with one another. The legal significance of the deviation is not checked. Ofe originally submitted documents are in oen Amfsokten. They can therefore be viewed free of charge without proof of legal interest. Upon request, a photocopy of this can also be provided. Filmzu dan öbiichan prices ^^ gtl ^ enmagoliine ⁰⁰⁰ * ^{501103 Patenfamt} · Gebrouohsrnusierstelfe.

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, wie Kolbenmotor, Kolbenpumpe, Kompressor oder dergleichen« Bei den bekanntem Maschinen dieser Art bewegt sich das mit dem Kolben verbundene Ende einer Pleuelstange auf einer Greradem und das mit der.' Kurbelwelle verbundene Ende auf einem Kreis« Hierdurch tritt: eine seitliche Bewegung der Pleuelstange auf, welche zu nachteiligen Massenkraften höherer Ordnung führte Bei Kreuzkopf ma schinen, hat man teilweise Verbesserung erzielt, indem, die Pleuelstange auf ein Gelenk wirkt, so daß auf den Kolben selbst jetzt keine seitlichen Drücke mehr ausgeübt werden,, Damit kann weiterhin der Zylinder auch zur Kurbelwelle hin abgedichtet werden, so daß sich ein doppelt wirkender Zylinder ergibt» Die Pleuelstange selbst bewegt sich aber auch bei dieser Ausbildung immer noch seitlich hin und her, so daß die Massenkräfte höherer Ordnung nach wie vor wirksam: bleiben»The invention relates to a piston machine, such as a piston engine, Piston pump, compressor or the like «With the well-known Machines of this type move the end of a connecting rod connected to the piston on a straight line and that with it the.' Crankshaft connected end on a circle «Through this occurs: a lateral movement of the connecting rod, which led to disadvantageous higher-order inertial forces machines, has one achieved partial improvement by, the connecting rod acts on a joint, so that even now no lateral pressures are exerted on the piston, This means that the cylinder can continue to move towards the crankshaft be sealed so that a double-acting cylinder results. »The connecting rod itself also moves with this training still sideways to and fro, so that the higher-order inertial forces are still effective:

Es ist bekannt, daß die Massenkräfte höherer Ordnung dann klein gehalten werden können, wenn man das Verhältnis des Radius desIt is known that the higher-order inertial forces can be kept small if the ratio of the radius of the

SP 189 S Gr 273SP 189 S Gr 273

Kurbelkreises zur Länge der Pleuelstange klein hälto Diese Ausbildung erfordert eine große Sy st einlange und bringt trotzdem nicht die Massenkräfte höherer Ordnung vollkommen zum Verschwinden O Crank circle to the length of the connecting rod keeps this small Training requires a great deal of time and is still beneficial not the mass forces of higher order to disappear completely O

Bei einer weiteren Kolbenmaschine ist zur Kompensation der Massenkräfte höherer Ordnung eine zweite Welle mit Ausgleichsgewichten vorgesehene Diese zweite Welle rotiert doppelt so schnell wie die Kurbelwelle» Hierdurch werden die Massenkräfte zweiter Ordnung beseitigt, nicht aber auch die Massenkräfte noch höherer Ordnungο Darüber hinaus ist diese Ausbildung sehr aufwendig, weshalb sie nur in einigen wenigem Maschinen angewandt worden istoAnother piston machine is used to compensate for the inertia forces higher order a second shaft with counterweights provided. This second shaft rotates twice as fast like the crankshaft »This eliminates the inertial forces of the second order, but not also the inertial forces of an even higher order o In addition, this training is very complex, hence it has only been used in a few machines

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine anzugeben«, bei der die Massenkräfte höherer Ordnung vollkommen beseitigt werden können, ohne daß es hier eines zu großen Aufwandes bedarf«,The object of the present invention is to specify a machine «, in which the inertial forces of a higher order can be completely eliminated without too great an effort requirement",

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Verwendung eines an sich bekannten Kurbelgetriebes mit geradlinig bewegter Pleuelstange gelöst« Derartige Kurbelgetriebe sehen üblicherweise einen Zahnkranz mit einer Innenverzahnung vor sowie ein Zahnrad vom halben Durchmesser des Zahnkranzes, das auf der Kurbelwelle drehbar angeordnet ist, derart, daß es beim Drehen.der Kurbelwelle im Zahnkranz abrollt, und die Pleuelstange greift an der Peripherie des Zahnrades an_e This object is achieved according to the invention by the use of a known crank mechanism with a connecting rod moving in a straight line. Such crank mechanisms usually provide a ring gear with internal teeth and a gear wheel of half the diameter of the ring gear, which is rotatably arranged on the crankshaft, in such a way that it rolls in the ring gear when the crankshaft rotates, and the connecting rod engages on the periphery of the gear wheel _e

Bei dieser Ausbildung bewegt sich der Angriffspunkt der Pleuelstange am Zahnrad auf einer Hypozykloide, wobei die Hypozykloide eine Gerade ist, welche durch den Mittelpunkt des Zahnkranzes gehto Mit anderen Worten5 die Pleuelstange verschiebt sich jetzt nur noch in axialer Richtung« Damit treten die Massenkräfte höherer Ordnung nicht mehr auf« sondern nur noch die Massenkräfte erster Ordnung«, Diese Massenkräfte erster Ordnung lassen sich aber leicht bei Mehrzylindermaschinen durch geeignete Anordnung der Zylinder beseitigen,,In this training, the point of application of the connecting rod on the gear wheel moves on a hypocycloid, the hypocycloid is a straight line which goes through the center point of the ring gear o In other words5 the connecting rod is now shifting only in the axial direction "This means that the higher-order inertia forces no longer appear" but only the inertia forces first order «, These first order mass forces can be but easy to eliminate in multi-cylinder machines by arranging the cylinders appropriately,

Da das Yerhältnis des Radius des Kurbelkreises zur Pleuelstangenlänge nunmehr keine Rolle mehr spielt,, kann die Kolbenmaschine gemäß der Erfindung wesentlich kurzer bauen als die bisherigen Maschinen« Und zwar im Vergleich zu einer Tauchkolbenmaschine beträgt ihre Abmessung nur noch etwa 2/3 ₉ im Vergleich mit einer Kreuzkopfmaschine nur etwa die Hälfte der Länge-dieser-Maschinen«, Auf die Zylinderwand wirken ferner keine seitlichen Bahnendruckkräfte mehr.Since the Yerhältnis the radius of the crank circle now no longer relevant to the connecting rod ,, the piston engine according to the invention much shorter build than previous machines "And in comparison with a plunger machine its dimension is only about 2/3 ₉ compared with of a crosshead machine only about half the length of this machine ”. Furthermore, there are no more lateral web pressure forces acting on the cylinder wall.

Bei Verwendung eines Kurbelgetriebes mit axial bewegter Pleuelstange treten durch das rotierende und abrollende Zahnrad bedingt Massenkräfte auf» Diese Massenkräfte lassen sich jedoch sehr einfach durch Anordnung eines Gegengewichtes auf dem abrollenden Zahnrad sowie durch ein weiteres sich mit dem Zahnrad um die Achse der Kurbelwelle drehendes Gegengewicht ausgleichen . ■ "When using a crank mechanism with an axially moving connecting rod inertia forces occur due to the rotating and rolling gear »However, these inertia forces can very easy by arranging a counterweight on the rolling gear and by another one with the gear Balance the counterweight rotating around the axis of the crankshaft. ■ "

Damit gibt die Verwendung des genannten Kurbelgetriebes nicht nur die Gewähr für die Beseitigung der Massenkräfte höherer Ordnung_s sondern sie stellt auch gleichzeitig die Voraussetzung für ein kraftemäßig vollkommen ausgewogenes System dar»So is the use of said crank mechanism not only be responsible for the removal of the mass forces of a higher order _s but also at the same time is a prerequisite for a perfectly balanced system kraftemäßig "

Weitere Vorteile der Verwendung des genannten Kurbelgetriebes sind folgendesFurther advantages of using the crank mechanism mentioned are as follows

Da sich die Pleuelstange nur noch in axialer Richtung bewegt, läßt sich der Zylinder zur Kurbelwelle hin wie bei Kreuzkopfmaschinen abdichten;, so daß er doppelt wirkend ausgebildet werden kann©Since the connecting rod only moves in the axial direction, the cylinder can be moved towards the crankshaft as in cross-head machines seal; so that it can be made double-acting ©

Außerdem läßt sich aber auch das Kurbelgehäuse, in dem das Zahnrad angeordnet ist j ebenfalls vollkommen abdichten, so daß es mit Öl gefüllt werden kann«In addition, the crankcase in which the gear is arranged can also be completely sealed so that it is with Oil can be filled «

Schließlich gestattet die erfindungsgemäße Ausbildung, daß die Pleuelstange rückwärtig verlängert wird, um einen zweiten Kolben in einem zugeordneten Zylinder zu bewegen»Finally, the inventive training allows that the Connecting rod is extended rearward to a second piston to move in an assigned cylinder »

Konstruktiv hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Pleuelstange mit.Hilfe eines Zapfens drehbar zwischen zwei Hebeln, Scheiben oder dergleichen zu lagern und die Hebel, Scheiben oder dergleichen an je einem Zahnrad gleicher Abmessung zu befestigen und jedem Zahnrad einen Zahnkranz mit Innenverzahnung zuzuordnen« . .In terms of construction, it has proven to be advantageous for the connecting rod with the help of a pin rotatable between two levers, To store discs or the like and the levers, discs or the like to be attached to a gear of the same size and to assign a ring gear with internal teeth to each gear wheel «. .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Zahnrad durch einen einarmigen Hebel ersetzt^ dessen eines Ende an der Pleuelstange und dessen anderes Ende an einem mit der Kurbelwelle, fest verbundenen Hebel angelenkt ist„ Beide Hebel haben dieselbe Länge, Die Wirkungsweise dieser Ausbildung ist dieselbe ₉ wie aus der Beschreibung der Zeichnung hervorgeht» Diese zeigt jedoch den Vorteil,, daß Zahnkranz und Zahnrad bei dieser Ausbildung entfallene In a further embodiment of the invention, the gear wheel is replaced by a one-armed lever ^ whose one end to the connecting rod and the other end hinged to one with the crank shaft, rigidly connected lever "Both levers are the same length, The operation of this embodiment is the same ₉ as From the description of the drawing it emerges that this shows the advantage that the ring gear and gearwheel are omitted in this design

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in IOrm eines Verbrennungsmotors dargestellt₉ und zwar zeigernIn the drawing, an embodiment of the invention is shown in IOrm of an internal combustion engine ₉ and that point

Mg, 1 die schematische Darstellung einer üblichen üauchkolbenmaschine,Mg, 1 the schematic representation of a conventional piston engine,

I¹Xgο 2 eine schematische Darstellung einer üblichen Kreuzkopfmaschine,I ¹ Xgο 2 a schematic representation of a conventional crosshead machine,

I¹Xg₀ 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Maschine jI ¹ _{Xg 0} 3 a schematic representation of the machine according to the invention j

3?ig ο 4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Motor ₉ Figo 5 einen Schnitt nach der Linie V-Y der lig. 4?3? Ig ο 4 a section through a motor _{according to the invention 9} Figo 5 a section along the line VY of the lig. 4?

I¹Xg₀ 6 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel_β I ¹ _{Xg 0} 6 an embodiment according to the _{invention β}

Gemäß I¹Xg₀, 1 ist an einer Kurbelwelle 1 der Auslenkung r eine Pleuelstange 2 der Länge 1 angelenkte Die Pleuelstange 2 wirkt auf einen Kolben 3? der in einem Zylinder 4 bewegbar ist. Man erkennt, daß sich die Pleuelstange 2 beim Drehen der KurbelwelleAccording to I ¹ Xg ₀ , 1, a connecting rod 2 of length 1 is articulated on a crankshaft 1 of the deflection r. The connecting rod 2 acts on a piston 3? which can be moved in a cylinder 4. It can be seen that the connecting rod 2 moves when the crankshaft is rotated

1 sowohl in axialer Richtung als auch in seitlicher Richtung bewegte Damit die auftretenden Massenkräfte höherer Ordnung und die Bahndruckkräfte hierbei möglichst gering bleiben ₉ wird das Verhältnis r zu 1 praktisch etwa zu I/4 gewählte1 moved in the axial direction as well as in the lateral direction So that the higher-order inertia forces and the web pressure forces remain as low as possible ₉ the ratio r to 1 is practically chosen to be about I / 4

!ig· 2 zeigt eine Kreuzkopfmaschine ₉ bei der dieselben Verhältnisse hinsichtlich Kurbelwelle 1 und Pleuelstange 2 vorliegen^ nur daß die Pleuelstange 2 auf einen Kreuzkopf 5 wirkt, der die Bewegung der Pleuelstange 2 in eine geradlinige Bewegung der Kolbenstange 6 umwandelt» Das Zwischenschalten des Kreuzkopfes bringt es mit sich? daß die Baulänge der Maschine wesentlich größer geworden ist_e ! ig · 2 shows a crosshead machine ₉ in which the same conditions exist with regard to the crankshaft 1 and connecting rod 2, only that the connecting rod 2 acts on a crosshead 5, which converts the movement of the connecting rod 2 into a straight movement of the piston rod 6 does it entail? that the overall length of the machine has increased significantly _e

G-emäß Iig_o 3 wird in einem Zylinder 4 wiederum ein Kolben 10 bewegt» Die Pleuelstange 11 bewegt sich jedoch jetzt nur noch in axialer Richtung,. Sie ist an einem Zahnrad 12 angelenkt, das mit seiner Achse 13 an der Kurbelwelle befestigt ist? derart, daß das Zahnrad 13 dann, wenn sich die Kurbelwelle um die Achse 14 dreht j in einem Zahnkranz 15 abrollt« Der Befestigung spunkt 16 der Pleuelstange 11 liegt auf der Peripherie des Zahnrades 12» Das Zahnrad 12 hat den halben Durchmesser des Zahnkranzes 15° Diese Abmessungen sind die Gewähr dafür, daß sich die Pleuelstange 11 nur in axialer Richtung bewegt«According to Iig _o 3, a piston 10 is in turn moved in a cylinder 4. However, the connecting rod 11 now only moves in the axial direction. It is hinged to a gear 12, which is attached with its axis 13 on the crankshaft? so that when the crankshaft rotates around the axis 14, the gear 13 rolls in a ring gear 15 «The attachment point 16 of the connecting rod 11 lies on the periphery of the gear 12» The gear 12 has half the diameter of the ring gear 15 ° These dimensions are the guarantee that the connecting rod 11 only moves in the axial direction «

!ig» 4 und. 5 zeigen einen Schnitt durch einen Kolbenmotor■<, Die Pleuelstange 11 greift in das Kurbelgehäuse 20_o Da sie sich nur! ig »4 and. 5 show a section through a piston engine ■ <, the connecting rod 11 engages in the crankcase 20 _o Since they only themselves

in axialer Richtung "bewegt<, ist der Zylinder mit Hilfe einer Dichtung 21 vollkommen abgeschlossene Durch das Ende der Pleuelstange 11 greift ein Zapfen 22 <, der in zwei Scheiben 23 und gelagert ist» Die Scheiben 23 und 24 sind durch Zapfen 25 und mit den Armen 27 und 28 von den Kurbelwellen 29 und 30 befestigt Die Kurbelwellen 29 und 30 sind drehbar im Gehäuse 20 gelagert und greifen durch die Dichtungen 31 und 32 in das Gehäuse ein₀ tlbt der Kolben 25 einen Druck auf die Pleuelstange 11 aus₉ so bewegt sie sich in axialer Richtung nach unten und überträgt ihre Drehbexfegung auf die Scheiben 23 und 24° Die Scheiben 23 und 24 sind mit Zahnrädern 40 und 41 fest verbunden;, welche in Zahnkränzen 42 und 43 abrollen« Demzufolge beschreiben die Zapfen 25 und 26 einen Kreis um die Achse der Kurbelwelle 29 und und drehen diese,,"Moved" in the axial direction, the cylinder is completely closed with the aid of a seal 21. A pin 22 engages through the end of the connecting rod 11, which is mounted in two disks 23 and "The disks 23 and 24 are supported by pins 25 and with the arms 27 and 28 mounted on the crankshafts 29 and 30. the crankshafts 29 and 30 are rotatably mounted in the housing 20 and extend through the seals 31 and 32 in the housing an ₀ tlbt the piston 25 a pressure on the connecting rod 11 of Figure ₉ as it moves downwards in the axial direction and transfers its rotational movement to the disks 23 and 24 °. The disks 23 and 24 are firmly connected to gears 40 and 41; the axis of the crankshaft 29 and and rotate this ,,

Die Teilstücke 27 und 28 der Kurbelwellen 29 und 30 tragen Gegengewichte 50 und 51 für einen Rotationsmassenausgleich der Zahnräder 40 und 41 sowie der aufgesetzten Scheiben 23 und 24β Um auch einen Rotationsmassenausgleich bei den Zahnrädern 23 und 24 hinsichtlich des Angriffspunktes der Pleuelstange 11 zu bewirken,, tragen diese Scheiben Gegengewichte 52 und 53οThe sections 27 and 28 of the crankshafts 29 and 30 carry Counterweights 50 and 51 for a rotational mass balance of the gears 40 and 41 as well as the disks 23 and 24β in order to also achieve a rotational mass balance in the gears To effect 23 and 24 with regard to the point of application of the connecting rod 11, these disks carry counterweights 52 and 53ο

Wie in !ig. 4 gestrichelt eingezeichnet ist_s kann die Pleuelstange 11 nach unten verlängert werden? derart_? daß sie bei durch das Kurbelgehäuse hindurchtritt ₉ um mit einem zweiten Kolben verbunden zu sein«,As in! Ig. 4 is shown in dashed lines _s can the connecting rod 11 be extended downwards? like that _? that it passes through the crankcase at _{9 in} order to be connected to a second piston «,

Han erkennt, daß das gesamte Kurbelgehäuse 20 in sich abgeschlossen ist, so daß eine Ölfüllung eingebracht werden kann» Außerdem kann der Kolben 35 doppelt wirken,, und zwar in dem oberen Zylinderraum I und in dem unteren Zylinderraum H₀ Han recognizes that the entire crankcase 20 is self-contained so that an oil filling can be introduced. In addition, the piston 35 can act twice, namely in the upper cylinder chamber I and in the lower cylinder chamber H ₀

Hg ο 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel;, bei dem die Pleuelstange 10Q mit Hilfe eines Zapfens 101 an einem einarmigen Hebel 102 angelenkt ist» Der einarmige Hebel 102 ist mit Hilfe eines Zapfens 103 drehbar um das Ende eines Hebels 104? der fest mit der Kurbelwelle 105 verbunden ist«. Bewegt sich die Pleuelstange in Richtung des Pfeiles 106, dann beschreibt der Zapfen 101 einen Kreis um den Zapfen 103° Gleichzeitig bewegt sich der Zapfen 103 um die Achse der Kurbelwelle 105ο Die Hebel 102 und 104 haben gleiche Iängen₀ FIG. 6 shows an exemplary embodiment, in which the connecting rod 10Q is articulated to a one-armed lever 102 with the aid of a pin 101. which is firmly connected to the crankshaft 105 «. If the connecting rod moves in the direction of the arrow 106, the pin 101 describes a circle around the pin 103 ° At the same time, the pin 103 moves around the axis of the crankshaft 105 o The levers 102 and 104 have the same lengths ₀

Diese Ausbildung zeigt den Vorteil, daß im Kurbelgehäuse keine Verzahnung vorgesehen zu werden braucht.This design has the advantage that no toothing needs to be provided in the crankcase.

Claims

PA 079 7DB*-9 2PA 079 7DB * -9 2

1 piston machine? such as a piston engine, piston pump, compressor or the like, characterized by the use of a known crank _{mechanism (12 9} 15) with a connecting rod (11) moving in a straight line for the direct drive of the piston (10).

2 _a piston engine according to claim I _5, wherein the crank gear of a gear ring with internal teeth and a gear by half the diameter of the ring gear besteirbj rotatably mounted on the crankshaft, such ₉ that it rolls upon rotation of the crankshaft in the ring gear and in which the connecting rod is articulated on the periphery of the gear, characterized in that a counterweight (52) is arranged on the gear (40) diametrically to the point of application of the connecting rod (11) and the crankshaft carries a counterweight (50) for the gear (23).

3o piston machine according to claim 1, characterized in that the connecting rod is rotatably supported by means of a pin in two levers, discs or the like and that the levers, discs or the like on a gear of the same dimensions are attached and that each gear is provided in a. Ring gear runs.

4 "KoIToenmaschine according to claims I _5, characterized in that the gear wheel is arranged in a closed housing and seals are seen at the points of passage of the connecting rod and the crankshaft"

5ο piston machine according to claim 4 ·? characterized ₉ that the cylinder is double-acting in a manner known per se ,,

6 »Piston machine according to claim 1, characterized in ₉ that the connecting rod is extended at the rear and the extension acts on a further piston"

7o piston machine according to claim 1, 'characterized in that the gear wheel is replaced by a one-armed lever, at one end of the connecting rod and articulated at its other end a rigidly connected to the crankshaft arm is ₀