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Viertaktverbrennungskraftmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf schnellaufende Viertaktverbrennungskraftmaschinen, deren Zylinderzahl vier oder ein ganzes Vielfaches von vier ist und betrifft eine derartige Anordnung und Einrichtung der Arbeitszylinder gegenüber den Hilfspumpenzylindern (wie Luftkompressoren u. dgl.), dass die durch die rasche Bewegung der schwingenden Maschinenteile hervorgerufenen Massenkräfte und Kippmomente in der Maschine selbst ausgeglichen bzw. durch entgegengesetzt wirkende Kräfte und Momente aufgehoben und keine schädlichen Erschütterungen auf die Befestigungsstellen der Maschine übertragen werden.
Die angestrebte Wirkung wird gemäss der Erfindung bei solchen Maschinen mit einer oder mehreren Gruppen von je vier Arbeits-und zwei Hilfspumpenzylindern, die mit einer gemeinsamen Kurbelwelle zusammenarbeiten, dadurch erreicht, dass in jeder Gruppe die auf gleichgerichtete Kurbelzapfen wirkenden Kräfte durch gleich grosse, jedoch auf unter 1800 gegen erstere versetzte Kurbelzapfen wirkende Kräfte und die durch die schwingenden Massen der Hilfszylinder verursachten Kippmomente durch andere jeweils im entgegengesetzten Sinne wirkende Momente, hervorgerufen durch die schwingenden Massen zweier Arbeitszylinder, aufgehoben werden.
Die zur Erreichung dieser Wirkungsweise dienende Ausführung kann eine verschiedenartige sein, je nach der Lage der Hilfs-und Arbeitszylinder ; in allen Fällen werden aber erfindungsgemäss in jeder Gruppe die Arbeitskurbeln gegeneinander um 1800, ebenso die Hilfskurbeln gegeneinander um 1800 versetzt und alle Kuibel- zapfen in derselben Ebene angeordnet, wobei die hin und her gehenden Massen zweier Arbeitszylinder mit Zusatzmassen in der Weise versehen sind, dass sowohl die auf die Arbeit-und Hilfskurbelzapfen wirkenden Kräfte einander aufheben als auch die durch die bewegten Massen der beiden Hilfszylinder hervorgerufenen Kippmomente durch gleich grosse, im entgegengesetzten Sinne wirkende Momente, die von den Zusatzmassen herrühren, ausgeglichen werden.
In den Figuren i bis 4 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Fig. i stellt eine Maschine dar, bei der die beiden Hilfszylinder an einem Ende der Maschine angebracht sind ; Fig. 2 veranschaulicht eine Maschine, bei der die beiden Hilfszylinder an den beiden Enden der Maschine angeordnet sind ; Fig. 3 zeigt eine Maschine, bei der die beiden Hilfszylinder zwischen je zwei Arbeitszylinderr angeordnet sind und ungefähr gleichweit von der Maschinenmitte liegen ; Fig. 4 stellt eine unsymmetrische Anordnung dar, bei der der eine Hilfszylinder an einem Ende der Maschine und der zweite Hilfszylinder zwischen zwei Arbeitszylindern liegt.
In Fig. i sind die vier Arbeitszylinder mit 1, 2, 3, 4 und die beiden Hilfszylinder mit 5 und 6 bezeichnet. Die Kurbeln der Zylinder 1 und 2 sowie der Zylinder 3 und 4 sind ebenso wie die Kurbeln der Hilfszylinder 5 und 6 je um 1800 gegeneinander versetzt und alle Kurbelzapfen liegen in derselben Ebene.
Wenn alle schwingenden Teile der vier Arbeitszylinder (Kolben, Schubstangen usw. ) dasselbe Gewicht hätten, so wären innerhalb der von den vier Arbeitszylindern gebildeten Gruppe sowohl die Massenkräfte als auch die Massenmomente ausgeglichen, da das Gewicht von je zwei Kolben und je zwei Schubstangen auf entgegengesetzt gerichtete Kurbeln wirkt, wobei dadurch, dass die gleichgerichteten Kurbeln symmetrisch liegen, die in den Zylindern 1 und 2 einerseits sowie 3 und 4 andrerseits auftretenden Kippmomente gleich gross sind, jedoch-entgegengesetzt wirken. Die schwingenden Teile der Hilfszylinder 5, 6 würden aber dieses Gleichgewicht stören.
Es wirken zwar auch bei diesen Zylindern die Massenkräfte der schwingenden Teile auf gleich grosse und entgegengesetzt gerichtete Kurbelarme, jedoch ergibt sich durch den Abstand a der beiden Hilfszylinder ein Kippmoment, das bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung der Drehrichtung des Uhrzeigers entgegengesetzt wirkt. Die Wirkung dieses Kippmomentes kann behoben werden, wenn z. B. die schwingenden Teile der Arbeitszylinder 1, 2, die entgegengesetzte Bewegungen ausführen und deren Mittelabstand b ist, durch zusätzliche Gewichte (z. B, Platten c) derart beschwert werden, dass das hierdurch hervorgerufene Kippmoment gleich gross ist dem durch die beiden Hilfszylinder 5 und 6 hervorgerufenen Kippmoment.
Da das Kippmoment der beiden Arbeitszylinder eine Verdrehung im entgegengesetzten Sinne hervorruft wie jenes der beiden Hilfszylinder, so heben sich diese beiden Momente bei richtiger Wahl der zusätzlichen Gewichte c innerhalb der Maschine auf und es werden keine freien Kippmomente in Form von Erschütterungen auf das Maschinenfundament übertragen. Die zusätzliche Belastung der schwingenden Teile der Arbeits-
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zylinder 1 und 2 wirkt nicht störend auf das Gleichgewicht der Kurbelwelle, da die schwingenden Teile der Zylinder 1, 4 und 6 und die schwingenden Teile der Zylinder 2, 3 und 5 das gleiche Gewicht haben und an entgegengesetzt gerichteten Kurbelzapfen angreifen.
Selbstverständlich könnten an Stelle des Zylinders 2 auch die schwingenden Massen des Zylinders 3 zusätzlich beschwert werden, ohne dass hierdurch der Ausgleich der Massenkräfte und Kippmomente gestört würde. Nur müssten in diesem Falle mit Rücksicht auf den grösseren Mittelabstand d-zwischen den Zylindern 1 und 3 die zusätzlichen Gewichte entsprechend geringer gewählt werden.
In Fig. 2 sind die Arbeitszylinder wieder mit 1, 2,3 und 4, die Hilfszylinder mit 5 und 6 bezeichnet. Der Abstand der Hilfszylinder voneinander ist a. Zwischen den beiden mit den Gewichten c zusätzlich belasteten schwingenden Teilen der Arbeitszylinder 2 und 4 besteht der Abstand b. Die Kippmomente werden bei entsprechender Wahl der Gewichte c durch die entgegengesetzt wirkenden Momente der Hilfszylinder aufgehoben. Da je zwei Arbeitszylinderkolben und ein Hilfszylinderkolben an entgegengesetzt gerichteten Kurbelzapfen angreifen, so sind auch in diesem Falle die Massenkräfte ausgeglichen.
In Fig. 3 sind die Arbeitszylinder wieder mit 1 bis 4, die Hilfszylinder mit 5 und 6 bezeichnet. Der Abstand der Hilfszylinder ist a, der Abstand der beiden Arbeitszylinder mit beschwerten Kolben ist b. Auch hier erfolgt ein voller Ausgleich der Massenkräfte und Kippmomente bei entsprechender Wahl der zusätzlichen Gewichte c.
In Fig. 4 sind die Arbeitszylinder wieder mit 1 bis 4, die Hilfszylinder mit 5 und 6 bezeichnet. Der Mittelabstand der Hilfszylinder ist a, jener der zusätzlich belasteten beiden Arbeitszy ; inderkolben ist b, die zusätzlichen Gewichte sind c. Da auf gleichgerichtete Kurbelzapfen gleich schwere schwingende Teile angreifen, sind die Massenkräfte vollständig ausgeglichen und da die Kippmomente der beiden Hilfszylinder 5 und 6 bei entsprechender Wahl der Gewichte c gleich gross, jedoch entgegengesetzt wirkend sind wie jene der beiden Arbeitszylinder 2 und 4, so sind auch hier die Kippmomente aufgehoben.
Es ergibt sich demnach, dass die beiden Hilfszylinder bei Verbrennungskraftmaschinen mit vier Arbeitszylindern nicht unbedingt nebeneinander oder in gleichem Abstande von der Maschinenmitte angeordnet werden müssen, um sowohl die Massenkräfte wie auch die Massenmomente der schwingenden Triebwerksteile auszugleichen, sondern dass die Hllfszylinder an ganz beliebigen Stellen angeordnet werden können, wenn nur einerseits die Summe der Belastungen der entgegengesetzt gerichteten Kurbelzapfen gleich gross ist, andrerseits die durch die Hilfspumpen erzeugten Kippmomente durch gleich grosse, jedoch entgegengesetzt wirkende Momente, hervorgerufen durch zusätzliche Belastungen der schwingenden Teile geeigneter Arbeitszylinder, aufgehoben werden.
Es ist selbstverständlich, dass aus mehreren solcher aus vier Arbeitszylindern und zwei Hilfszylindern gebildeten Gruppen Verbrennungskraftmaschinen mit 8, il, 16 und mehr Arbeitszylindern gebildet werden können, bei denen die Massenkräfte und Massenmomente ebenfalls vollkommen ausgeglichen sind und dass bei derart zusammengesetzten Anlagen nur jene Kurbelzapfen der gemeinsamen Arbeitswelle in ein und derselben Ebene liegen müssen, die zu einer Gruppe, bestehend aus vier Arbeitszylindern und zwei Hilfszylindeln, gehören.
Bei solchen zusammengesetzten Anlagen ist es aber zweckmässig, die sich auf verschiedene Arbeitszylindergruppen erstreckenden Kurbelwellenteile gegeneinander zu versetzen (bei acht- zylindrigen Gruppen um goy, bei zwölfzylindrigen um 600 usw. ), um eine gleichmässige Ver- teilung der Arbeitstakte der Maschine und einen gleichmässigen Gang zu erreichen.