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Kraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einer Gruppe von nach einer
Kreislinie angeordneten Zylindern.
Die Erfindung bezieht sich auf Kraftmaschine nach Patent Nr. 109056, die mit einer Gruppe von nach einer Kreislinie angeordneten Zylindern und einer Gruppe zugehöriger Kolben versehen sind, wobei entweder die Zylinder ununterbrochen kreisen und die Kolben gegenüber den Zylindern abwechselnd zurückbleiben und beschleunigt vorgeholt werden oder umgekehrt.
Wie bei der Maschine nach dem Stammpatent soll auch bei der vorliegenden Kraftmaschine zur Sicherung einer ausschliesslich oder fast ausschliesslich tangentialen Übertragung des Kraftdruekes auf die umlaufenden Massen das Vorholen der einen Gruppe auf einer dem doppelten Zylinderhub entsprechenden Strecke zwangläufig durch ein an der Kraftübertragung nicht beteiligtes Getriebe bewirkt werden, das unter Mitwirkung eines am feststehenden Teil der Maschine gelagerten Sperrungsteiles die Feststellung dieser Gruppe gegen den feststehenden Teil der Maschine während jedes zweiten Hubes herbeiführt.
Bei dem in der Zeichnung des Stammpatentes dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der genannte Sperrungsteil aus einer feststehenden Sperrseheibe, die zusammen mit Klemmkörpern oder Sperrklinken eine Rücksperrung der Kolben herbeiführt. Vor Beginn des Arbeitshubes wird also z. B. der zwangläufig mit Beschleunigung vorgeholte Kolben festgestellt, indem die Rüeksperrung eine Bewegung des Kolbens gegen den Umlaufsinn und der Druck im Zylinderinnern (Expansionsdruek) eine Bewegung des Kolbens im Umlaufsinn verhindert. Dieser Stillstand des Kolbens soll während des ganzen Arbeitshubes gesichert bleiben, wobei das Vorholgetriebe leer weiterläuft.
Der Erfindung gemäss werden nun in weiterer Ausgestaltung der Maschine nach dem Stammpatent die Kolben abwechselnd während eines Hubes in beiden Richtungen und beim nächsten Hub fast während seiner ganzen Dauer entgegen dem Drehsinne gesperrt, so dass die Mitwirkung des inneren Zylinderdruckes entbehrlich wird.
Das hat den Vorteil, dass man den inneren Zylinderdruck gegen Schluss des Arbeitshubes beliebig tief sinken lassen kann, ohne eine vielleicht doch mögliche Bewegung des Kolbens im Umlaufsinne noch während des Arbeitshubes befürchten zu müssen. Überhaupt wird dadurch, dass der Kolben nach beiden Richtungen während des ganzen Arbeitshubes verriegelt wird, die Zwangläufigkeit der Kolbenbewegung nach dem Gesetz gesichert, dass der Kolben abwechselnd während eines einfachen Zylinderhubes stillsteht und anschliessend um den doppelten Zylinderhub vorgeholt wird.
Zur Erläuterung einer derartigen beispielsweisen Verriegelung sei zunächst auf die Fig. 1 und la der Zeichnung verwiesen. Hier ist I ein Körper, der ununterbrochen in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles geradlinig bewegt wird, wogegen 11 ein Körper ist, der auf einer parallelen Bahn abwechselnd in einer Zeiteinheit um den doppelten Wegteil wie der Körper 1 irgendwie durch diesen bewegt und während des einfachen Wegteiles stillgestellt werden soll. h ist ein doppelarmiger Hebel, der am feststehenden Teil der Maschine gelagert ist, also um den feststehenden Gelenkzapfen 111 schwingen kann. Die freien Enden des Winkelhebels h berühren Steuerbahnen an den Körpern 1 und II.
Die Steuerbahn am Körper 1 besteht aus der mehrfachen Wiederholung einer Kurve a-b, die zur Hälfte (b) geradlinig verläuft und zur andern Hälfte (a) zurückgebogen ist. Die Steuerbahn am Körper Il verläuft in der Form einer sehr lang gestreckten Verzahnung, die so zu der Steuerbahn am Körper 1 angeordnet ist, dass sie Rasten c für das zugehörige Ende des Winkelhebels h bildet, wenn das andere Ende des Winkel-
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hebels sieh auf den geradlinigen Bahnteilen b des Körpers 1 bewegt.
Hiedurch wird eine Bewegung des Körpers Il in der Pfeilrichtung, also in der Bewegungsrichtung des Körpers 1, unmöglich gemacht, so dass also der Körper 11 während der Zeit, in der die Bahnteile b sich an dem Winkelhebel h vorbeibewegen, festgestellt wird.
Auch eine Bewegung des Körpers 11 in der andern Richtung, die aber auch durch ein besonderes Rückgesperre verhindert werden könnte, ist nicht möglich, wenn die an die Rasten sich anschliessenden Bahnteile des Körpers 11 stark genug geneigt sind, um die Bewegung des Winkelhebels solange zu verhindern, als dieser auf den Bahnteilen b des Körpers 1 schleift ; eine solche Rückbewegung wäre nur möglich, wenn der Körper 11 angehoben werden könnte, was aber infolge des gleichbleibenden Abstandes der beiden Körper 1 und 11 voneinander ausgeschlossen ist. In der Stellung nach Fig. 1 ist also der Körper 11 nach beiden Richtungen gesperrt.
Wenn jetzt der linke Teil des Hebels 71 in den Kurventeil a. des Körpers 1 gelangt, wird dauernd der Hebel h von den Kurven der Körper 1 und Il gesteuert, so dass ein freies Schwingen des Hebels nicht eintreten kann. Hiebei bleibt der Körper 11 für die Richtung entgegen dem Drehsinne gesperrt. Lediglich für den Augenblick, in dem das rechte Ende des Winkelhebels h aus der Rast c ausklinkt, ist die Sperrung entgegen dem Drehsinne solange aufgehoben, bis dieser Teil des Winkelhebels auf den an die Rast c anschliessenden langgestreckten Kurventeil des Körpers 11 gelangt ist, was aber nur eine sehr kurze Zeitspanne beansprucht. Somit erfolgt die Sperrung entgegen dem Drehsinne fast während der ganzen Dauer dieses Hubes.
Denkt man sich eine derartige Einrichtung auf die Kraftmaschine nach dem Stammpatent übertragen, so müssen die Steuerbahnen nach Kreislinien ausgestaltet werden, also etwa konzentrisch verlaufen, wie es Fig. 2 im kleinerem Massstab andeutet. Der Körper 1 ist starr mit der kreisenden Zylindergruppe zu verbinden, wogegen der Körper 11 starr mit den Kolben zu verbinden wäre und der Winkel-
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Berührung kommt.
Fig. 2 b zeigt ein Ausführungsbeispiel in grösserem Massstab, aus dem zu ersehen ist, wie die bei der Sperrung auftretenden Kräfte zur Materialschonung aufgenommen werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen als Ausführungsbeispiel die Anwendung bei einer solchen Kraftmaschine unter Fortlassung aller für das Verständnis entbehrlichen Teile in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Schnitten mit teilweiser Ansicht. Die Zylinder sind mit 1, die Kolben mit 2 und die Kolbenarme mit 7 bezeichnet. Die Zylinder haben eine gemeinsame Nabe d, die auf der Welle. 3 verkeilt ist. Es ist angenommen, dass die Kolben paarweise zusammengefasst sind, dass sich also innerhalb jedes Paares die Kolben zur gleichen Zeit in derselben Bewegungsstufe befinden. Die Kolben des einen Paares sind gegen die Kolben des andern Paares um eine einfache Hublänge versetzt. Demgemäss muss für die Sperrung der Kolben zu jedem Kolbenpaar eine besondere Verriegelungseinrichtung vorgesehen werden.
Die Arme 7 der beiden Kolbenpaare sind paarweise an je einem Ring i befestigt, der sich irgendwie um die feststehenden Lager k dreht. An dem Ring t befindet sich innen eine Verzahnung m, die der Verzahnung des Körpers 11 nach den Fig. 1 und 2 entspricht, wogegen sich konzentrisch hiezu an der starr mit der Zylindergruppe verbundenen Nabe d eine der Steuerbahn des Körpers 1 entsprechende Steuerbahn n befindet. An jedem feststehenden Lager ist gelenkig ein Winkelhebel h angeordnet, dessen Drehpunkt also dem feststehenden Schwingungspunkt 111 der Fig. 1, la und 2b entspricht.
Bei sinngemässer Anordnung dieser Verriegelungseinrichtung im Verhältnis zu dem Kolben tritt also die Wirkung ein, dass die Kolben abwechselnd während eines einfachen Zylinderhubes festgestellt und anschliessend um den doppelten Zylinderhub vorgeholt werden, wenn ein entsprechend arbeitendes Vorholgetriebe vorgesehen ist.
In Fig. 4 ist das Vorholgetriebe, das gemäss dem Stammpatent beispielsweise angewendet wird, strichliert angedeutet. Es besteht für jedes Kolbenpaar aus einem Planetenrad 5, das sich auf einem feststehenden Zahnkranz 6 abwälzt und mit einer grösseren (doppelt so grossen) Kurbelscheibe 12 verbunden ist, deren Kurbelgelenk 21 durch die Kurbelstange 13 mit einem Kolbenarm 7 bei 14 in gelenkiger Verbindung steht. Durch Einschaltung einer Feder ist die Kurbelstange in der Längsrichtung nachgiebig. Das Kurbelgelenk 21 beschreibt eine verlängerte Epizyldoide mit radial nach innen gerichteten Schleifen.
Wenn sich das Kurbelgelenk 21 auf diesen schmalen Schleifen bewegt, werden die Kolben des zugehörigen Kolbenpaares festgestellt, wobei die geringfügige Längsversehiebung der Kurbelstange durch die eingeschaltete Feder ausgeglichen wird. Dieser Stillstand erfolgt während des Arbeitshubes (je nach der Taktanordnung auch während des Saughubes), worauf dann die Kolben um den doppelten Zylinderhub vorgeholt werden. Natürlich sind aber auch andere Vorholgetriebe anwendbar.
Die Verriegelungsvorrichtung lässt sich nicht nur bei Brennkraftmaschinen, sondern bei allen sonstigen Arten von kreisenden Zylinderkraftmasehinen verwenden. Auch für kreisende Zylinderpumpen oder-gebläse, die nur eine Umkehrung der Kraftmaschine bedeuten, ist die Einrichtung zu verwerten. Wenn also bei der Kraftmaschine die Zylinder ständig kreisen, müssen bei der Pumpe oder dem Gebläse die Zylinder angetrieben werden, wogegen, wenn die Kolben ständig kreisen, diese angetrieben werden müssen,
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Wie bei der Maschine nach dem Stammpatent könnten, wenn auch weniger vorteilhaft, die auf einer Kreislinie angeordneten Zylinder geradlinig ausgebildet sein, so dass sie die Sehnen eines Kreises bilden.
Es wäre dann allerdings zwischen Zylinder und Kolben, richtiger zwischen dem Übertragungsarm jedes Zylinders und dem Kolben, eine Kurbelstange anzuordnen, die dem bei der beschriebenen Anordnung ausschliesslich zur Kraftübertragung wirkenden tangentialen Druck eine kleine Komponente verleihen würde, die nicht mehr tangential wirkt. Diese nicht tangential wirkende Kraft ist aber ausserordentlich klein, so dass sie die Wirkung des tangentialen Druckes im wesentlichen unverändert lässt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kraftmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einer Gruppe von nach einer Kreislinie angeordneten Zylindern nach Patent Nr. 109056, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben abwechselnd während eines Hubes in beiden Richtungen und beim nächsten Hub fast wahrend seiner ganzen Dauer entgegen dem Drehsinne gesperrt sind.