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während das andere Ende des Kolbens J ? entweder eine kugel-oder eine zylinderförmige Endfläche aufweist, die der Dichtungsfläche des Gestelles A genau angepasst ist und in der rechten Totpunktslage der Kurbel so nahe an die Dichtungsfläche des Gestelles A herantritt, dass der schädliche Raum iin Innern des Zylinders H auf ein geringstes Mass vermindert wird. Der Zylinder H besitzt an seinem der Welle I zugewendeten Ende Ausschnitte (vergl. Fig. l und 3), die den Kurbelzapfen der Welle I nebst Lagerschalen M freien Raum lassen und auch dazu dienen, eine Verdrehung des Zylinders H um seine Längsachse (bei kugelförmiger Dichtungfläche) zu verhindern.
Der Kolben liegt auf seiner ganzen Länge bei fast allen Kurbellagen auf den Zylinderwandungen auf. Diese Einrichtung sichert einerseits richtige Bewegung des Kolbens im Zylinder und ruft andrerseits eine bedeutende Verminderung des infolge der Beschleunigungskräfte zwischen
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Die beim Arbeiten der Maschine im Innern des Zylinders H entstehenden inneren Pressungen des Betriebsmittels erzeugen Druckkräfte, einerseits auf die absperrende Dichtungsfäche am
Maschinengestell A, andererseits auf den Kolben B, der sie auf den Zapfen der Kurbelwelle über- trägt. Die auf die Wandungen des Zylinders H selbst ausgeübten Drücke heben sich auf, da sie stets symmetrisch nach zwei entgegengesetzten Richtungen wirken. Hiernach können in der
Richtung der Zylinderlängsachse nur Drücke auftreten, die teils durch die Reibung zwischen
Kolben Bund Zylinder Il, teils durch den Druck, welcher auf die Fläche des geschlossenen Zufluss- kanals ausgeübt wird, teils durch die Kräfte, welche in dem Zylinder durch die Beschleunigung der Massen bei maximaler Geschwindigkeit der Maschine entstehen.
Diesen möglichen Achsial- kräften müssen die Federn D oder Gewichte Q standhalten und sind entsprechend zu bemessen.
Irn Ganzen sind diese Kräfte klein und unabhängig vom Arbeitsdruck im Innern des Zylinders.
Infolgedessen ist auch der Druck auf die Unterlage unbedeutend, was einerseits eine Verminderung der Rcibungsarbeit in der Gleitfläche verursacht und andererseits die Möglichkeit gibt, den Radius dieser Fläche so zu vergrössern, dass den Kanälen eine entsprechende Dimension und beqeme
Anordnung gegeben werden kann. Bei den bekannten Maschinen wirkt der Arbeitsdruck auf den Boden des Zylinders und überträgt sich auf die Gleitfläche, sodass die erforderliche Ver- grösserung des Radius der Gleitfläche mit Rücksicht auf die Grösse der Reibungsarbeit unmöglich ist.
Wenn die Zu-und Abflusskanäle im Masehinengestell A so angeordnet sind, dass in der Tot- punk-plage des Kolbens die beiden Kanäle geschlossen sind und sich bei der kleinsten Neigung der
Kurbel aus ihrer horizontalen Lage öffnen, wie es bei Wasser-Motoren und Wasser-Pumpen der
Fall ist, so ist die Grösse der Offnung des geöffneten Kanals in jedem Moment proportional der Grösse des erforderlichen Ab-oder Zuflusses des Wassers im Zylinder, und folglich ist die Ge- schwindigkeit des Wassers im geöffneten Teile des Kanals immer konstant und unabhängig von der Grösse der Öffnung des Kanals. Das ist eine wichtige Eigenschaft der Maschine vorliegender
Erfindung.
Der Zylinder besitzt weder eine unveränderliche Schwingungsachse noch starre Lager und ist mit seinem zylindrischen oder kugelförmigen Ende in eine Vertiefung entsprechender
Form eingesetzt und der Maschinenunterlage dicht angepasst. Die richtige Lage des Arbeit- zylinders während der Arbeit der Maschine wird gesichert : In horizontaler Richtung durch die ihn an die Unterlage anpressenden Federn oder Gewichte und in vertikaler Richtung durch die Reaktionskräfte, die in der Gleitfläche zwischen dem Zylinder und der Unterlage entstehen.
Um diese Kräfte und folglich die Reibungsarbeit möglichst zu verringern, ist es wünschenswert, die Gleitfläche so ; u erweitern, dass sie eine Halbkugel oder einen Halbzylinder bildet. Entsprechend der Abnutzung der Oberfläche des Zylinders verschiebt sich dieser selbsttätig und wird an die t Gleitfläche unter Beibehaltung der erforderlichen Abdichtung angepresst.
Diese Einrichtung zusammen mit der oben beschriebenen Konstruktion des Zylinders
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indem im Falle der Vergrösserung dieser Geschwindigkeit aus irgend einer Ursache, z. B. infolge der Beschädigung des Reglers, die Beschleunigungskräfte die Federkraft überwinden und der Zylinder sich von der Gleitfläche abbewegen kann. Das ist dadurch möglich, dass die Schwingungsachse des Zylinders nicht starr und unveränderlich ist, sondern sich vielmehr beliebig verschieben kann. Wenn die Geschwindigkeit das Maximum überschreitet, so tritt dieses Verschieben bei jeder Umdrehung der Maschine und in dem Momente ein, wenn der Kolben anfängt, sich von seiner tiefsten Lage von der Unterlage zu entfernen.
In diesem Momente haben nämlich die Beschleunigungskräfte der Massen im Zylinder in horizontaler Richtung ihre maximale Grösse und ausserdem wirkt die Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder in derselben Richtung.
Da in diesem Momente der Zufluss des Dampfes zum Zylinder erfolgt, verschwindet der Arbeitsdruck und die Maschinenarbeit wird so klein, dass die Drehgeschwindigkeit niemals das Maximum überschreiten wird. Diese Einrichtung dient also gleichzeitig als Regler der Maximalgesch windigkeit und spielt die Rolle des Sicherheitsventiles für die Maschine, vollständig unabhängig vom eigentlichen Regler.
Der Zylinder H ist zur Heizung (wie z. B. bei der Ausführungsform der vorliegenden Maschine als Dampfmaschine) oder zur Kühlung (z. B. bei Gasmaschinen) mit einem Mantel K (Fig. 7 und 8) versehen. Der zur Heizung oder Kühlung dienende Hohlraum zwischen Mantel und
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Um die Kräfte auszugleichen, die durch die Beschleunigung der Massen in der Maschine entstehen, sind zwei Gegengewichte vorgesehen und zwar das Gegengewicht G3 (Fig. 6), welches zusammen mit dem Zylinder gegossen ist und ein zweites G1 auf den Schwungrädern. Die Grösse und Lage dieser Gewichte sind so gewählt, dass der Gesamtschwerpunkt aller beweglichen Teile, wie Kurbelwelle mit Schwungrädern und Gegengewichten, Kolben, Zylinder mit Gegengewichten, bei jeder Stellung der hin und her gehenden Teile in Ruhe verbleibt. Das Gegengewicht G3 ist auf der Fig. l und 2 nicht gezeigt, da es sich auf die ganze Oberfläche des Zylinders verteilt. Zur Erfüllung der oben erwähnten Bedingung müssen sämtliche statische Momente der beweglichen Teile nach der x und y Achse zerlegt konstant sein.
Bezeichnet man nun mit mu (Fig. 6) die Masse der Kurbelwelle mit den Schwungrädern und Gegengewichten, mit Mtg und ma die Masse des Kolbens und des Zylinders mit Gegengewichten, mit < Si, 82, zig die Schwerpunkte dieser Massen, mit al, a., a3 die Entfernung dieser Schwerpunkte von den Drehachsen 01, Og, 03 dieser Teile, mit r den Radius der Kurbel und schliesslich mit α den Neigungswinkel der Kurbel und mit ss den Neigungswinkel des Zylinders, dann sollen die statischen Momente der Massen der beweglichen Teile nach den Achsen x und y konstant und von den Neigungswinkeln tx und unabhängig sein.
Das statische Moment nach der x Achse ist :
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Aus der vorletzten dieser Gleichungen rechnet man die Grösse der Schwungradgewichte G, (Fig. 6) und aus der letzten das Gegengewicht Ga (Fig. 6), welches auf dem Arbeitszylinder angegossen sein soll. Dieses Gegengewicht G'g kann auch statt auf dem Zylinder am Kolben angegossen sein, zum Teil am Zylinder, zum Teil am Kolben angeordnet werden und wird aus der Gleichung m2 a2 == ins as berechnet. Bei Benutzung derartiger Gegengewichte, die den durch diese Gleichungen gegebenen Bedingungen entsprechen, wird der Gesamtschwerpunkt aller beweglichen Teile bei der Bewegung der hin und her gehenden Massen stets dieselbe Lage haben. Dieser Gesamtschwer-
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durch die Beschleunigung der Massen entstehen, nicht ausgeglichen.
Dieses Moment ist je nach der Grösse und Richtung des Winkels α veränderlich. Um dieses Moment so klein als möglich zu halten,
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Die Erfüllung aller dieser Gleichungen lässt sich bei der vorliegenden Erfindung ohne Schwierigkeiten ausführen. Die Folge dieser Verbesserung ist, dass die Maschine für eine sehr be-
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sodass sie auch keine starken Fundamente erfordert.
Auf Grund der oben angegebenen Erklärungen ist offenbar, dass bei der Maschine vorliegender Erfindung folgende Verbesserungen vorhanden sind :
1. Vollständige Entlastung des Arbeitszylinders von der Wirkung des Arbeitsdruckes innerhalb des Zylinders und infolgedessen Verminderung des Druckes und der Reibungsarbeit in der Gleitfläche zwischen dem Zylinder und der Unterlage. (Grundfläche).
2. Selbsttätige Versicherung der Maschine gegen Überschreitung der Maximal-Dreh. geschwindigkeit, unabhängig vom Regler.
3. Sicherung der richtigen Bewegung des Kolbens im Zylinder, Verminderung der Druckkräfte und der Reibung des Kolbens am Zylinder in der Gleitfläche.
4. Ausbalancierung und fast vollständige Befreiung der Maschine von den Erschütterungen und vom Zittern während der Bewegung, was grosse Drehgeschwindigkeit ohne schwere Fundamente anzuwenden ermöglicht.
5. Möglichkeit der Abkühlung und Erwärmung des Zylinders, welche die Anwendung der Maschine bei der Konstruktion von Explosionsmotoren in Maschinen mit Vielfach-Expansion erleichtert.
6. Erreichung der Verminderung des schädlichen Raumes und Gewährung entsprechender
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elemente mit Ausnahme einer Vorrichtung für Drosselung und Absperrung dse Dampfes bei den Zussnsskanälen.
7. Äusserst einfache Konstruktion der Maschine, kleine Dimensionen, leichte Revision und Montage.
PATENT. ANSPRÜCHE :
1. Einfach wirkende Kraft-oder Arbeitsmaschine mit schwingendem Zylinder, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder von beiden Seiten offen, mit zylindrischen oder kugelförmigen Flanschen verschen und ganz frei in eine zylindrische oder kugelförmige dicht angepasste Vertiefung in der Unterlage der Maschine (A) eingesetzt ist, während an der Oberfläche des Zylinders an be- lie} er Stelle Zapfen (G) angeordnet sind, die den Druck der den Zylinder selbsttätig an die Unterlage anpressenden Federn (D) oder des Gewichtes (Q) aufnehmen, wobei die Spannung der Federn oder des Gewichtes unter Berücksichtigung der maximalen Geschwindigkeit der Maschine bemessen ist.