Anlage mit einem Körper, der eine Schwingbewegung mit veränderlicher Lage mindestens eines Umkehrpunktes ausführt, wobei ein Glied entsprechend der Verlagerung des Schwingungs-Umkehrpunktes des Körpers selbsttätig verstellt wird. Die Erfindung betrifft eine Anlage mit einem Körper, der eine Schwingbewegung mit veränderlicher Lage mindestens eines Umkehrpunktes ausführt, wobei ein Glied (im nachstehenden Folgeglied genannt) ent sprechend der Verlagerung des Schwingungs umkehrpunktes des Körpers selbsttätig ver stellt wird. Solche Anlagen können beispiels weise dazu dienen, Verstell- oder Regelglie der in Abhängigkeit von einer Verlagerung eines Schwingungsumkehrpunktes eines hin und her schwingenden Körpers zu verstellen.
Ferner können die Folgegliedverstellungen auch benutzt werden, um Gegenwirkungen gegen eine solche Verlagerung auszulösen, also beispielsweise um vorkommende Verla gerungen wieder rückgängig zu machen oder um sie in bestimmten Grenzen zu halten. Ein wichtiges Anwendungsgebiet solcher An- lagen sind Freiflugkolbenmaschinen, deren Flugmasse im einen Sinne (Arbeitshub) durch einen motorischen Verbrennungsvorgang, im andern Sinne (Rückhub) durch einen vor übergehend aufgespeicherten Teil der beim Arbeitshub an die Flugmasse übertragenen Arbeit (Rückführarbeit) angetrieben wird.
Bei solchen Freiflugkolbenmaschinen darf das Volumen des an die Stirnfläche des Mo torkolbens angrenzenden Raumes beim Ver- dichtungshube nicht zu klein werden, da sonst die in diesem Raum auftretenden Drücke ein unzulässig hohes Mass erreichen.
Zur Vermeidung dieser Gefahr ist es an sich bekannt, die Grösse der Rückführarbeit in Abhängigkeit von dem bei dieser innern Motorenkolbentotlage vorhandenen Totraum- volumen zu regeln. Bekannte hierzu dienende Anlagen weisen einen Ventilkörper. auf, der durch ein mit der Flugmasse verbundenes Glied kurz vor Erreichung der innern Motor kolbentotlage von seinem Sitz abgehoben wird und der sich beim folgenden Auswärts gang des Motorkolbens kurz nach der Durch- schreitung der Totlage wieder auf diesen Sitz aufsetzt.
Diese Eröffnung des Ventils dauert, je nachdem, ob der Einwärtshub der Flugmasse sich mehr oder weniger weit er streckt, länger oder kürzer. Hierdurch wird der Druck eines Druckmittels beeinflusst, dessen Höhe die Grösse der Rückführarbeit bestimmt.
Diese bekannte Anlage hat den Nachteil, dass der als Regelglied dienende Ventilkör per bei jedem Hub bei noch erheblicher Ge schwindigkeit der Flugmasse plötzlich aufge stossen wird und sich ebenso mit erheblicher Geschwindigkeit wieder auf seinen Sitz auf setzt, dass die Einrichtung also schlagartig arbeitet und die Gefahr schneller Abnutzung besteht. Dieser Nachteil macht sich um so mehr geltend, je grösser die Verlagerung des Hubumkehrpunktes wird. Für Fälle, in denen relativ grosse Verlagerungen auftreten können (wie dies z. B. beim äussern Hubumkehrpunkt der Flugmasse einer Freiflugkolbenmaschine häufig der Fall ist), kommt die Anwendung dieser bekannten Anlage daher kaum in Frage.
Nach der Erfindung wird die Anordnung wie folgt getroffen: Auf ein in der Richtung der Schwing bewegung des schwingenden Körpers beweg bares Glied (Folgeglied) wirkt ständig eine Kraft ein, die bestrebt ist, das Folgeglied dem schwingenden Körper nachzuschieben, wenn sich dieser von der Umkehrstelle fort bewegt; mit dem Folgeglied sind Einrichtun gen, z. B. eine Dämpfungsvorrichtung, eine Beharrungsmasse oder dergleichen, verbun den, welche eine zu schnelle Verstellung des Folgegliedes in dieser Bewegungsrichtung verhindern, so dass es während einer vollen Hin- und Herschwingung des Körpers sich relativ wenig vom Umkehrpunkt fortbewegt.
Verändert der Umkehrpunkt seine Lage in Richtung der ständig auf das Folgeglied wir- kenden Kraft, so schiebt diese Krah das Folgeglied dem sich verlagernden Umkehr punkt nach; verschiebt sieh der Umkehr punkt in der andern Richtung, so wird das Folgeglied durch den hin und her schwin genden Körper in die neue Stellung des Umkehpunktes verschoben. Das Folgeglied stellt sich sonach immer ungefähr auf den jeweiligen Schwingungsumkehrpunkt des schwingenden Körpers ein. Verschiebt sich dieser Schwingungsumkehrpunkt, so erfährt auch das Folgeglied eine entsprechende Ver stellung. Diese Verstellung kann beispiels weise zur Beeinflussung von Regelgliedern benutzt werden, welche dazu dienen, einer eintretenden Verlagerung des Schwingungs umkehrpunktes entgegenzuwirken.
Das Folge glied kann zu dem Zweck eine Hilfskraft (Servomotor) steuern, welche die Verstel lung dieser Regelglieder bewirkt.
Gegenüber den oben erwähnten bekann ten Anlagen besteht der Vorteil, dass die Be rührung des schwingenden Körpers mit dem Folgeglied immer nur in unmittelbarer Nähe der Hubumkehr - bei der die Geschwindig keit des schwingenden Körpers klein ist erfolgt und dass die Bewegung des Folge gliedes nicht. durch starre Anschläge be grenzt ist. Diese Vorteile bestehen auch dann, wenn der Schwingungsumkehrpunkt des schwingenden Körpers sich beträchtlich ver lagert, weil derartige Verlagerungen erfah rungsgemäss nicht plötzlich, sondern verhält nismässig langsam erfolgen, so dass die auf ein Hubspiel des schwingenden Körpers ent fallende Grösse der Verlagerung verhältnis mässig sehr klein ist.
Demzufolge ist die Arbeitsweise eine viel sanftere. als bei den bekannten Anlagen, und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Anlage ist dementspre chend erhöht.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes.
Fig. 1 veranschaulicht eine zur Anwen dung bei einem Freiflugholben-DTotorver- dichter geeignete Ausführungsform des Er findungsgegenstandes, welche dem Zweck dient, die Rückführarbeit in Abhängigkeit von der Verlagerung der innern Totlage des Motorkolbens zu beeinflussen.
Fig. 2 zeigt ein Folgeglied gleicher Art wie Fig. 1, jedoch in Verbindung mit andern Mitteln zur Übertragung der Folgegliedver stellung auf das die Rückführarbeit beein flussende Glied.
Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausfüh rungsmöglichkeiten des Folgegliedes.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Freiflug kolbenmaschine bewegen sich in einem Mo torzylinder 1 die Motorkolben 2, 3 gegen läufig zueinander und schliessen zwischen ihren einander zugekehrten Stirnflächen 5, 6 den Brennraum 7 ein. Mit jedem Motorkolben ist je ein Verdichterkolben 9, 10 verbunden; diese arbeiten je in einem Verdichterzylinder 11, 12. Zur Erzielung des Gleichlaufes der Flugmassen ist an jede derselben eine Zahn stange 13 bezw. 14 angeschlossen, welche in ein unverschieblich gelagertes Zahnrad 15 an sich diametral gegenüberliegenden Stellen eingreifen. Mit einer der Zahnstangen, z. B. mit der Zahnstange 14 der Flugmasse 3, 10, ist ein Anschlag 16 fest verbunden.
Am Maschinengestell, und zwar auf der Seite des Anschlages 16, nach welcher sich die ser beim Einwärtshub des Motorkolbens 2 be wegt, liegt ein mit Flüssigkeit gefüllter Zy linder 17 fest, in welchem ein das Folge glied darstellender Kolben 18, der eine Kol benstange 19 trägt, verschieblich ist. Auf den Kolben wirkt eine Druckfeder 20 ein, welche das dem Anschlag 16 zugekehrte Ende 24 der Kolbenstange 19 gegen den Anschlag andrückt, wenn dieser in dem der innern Motorkolbentotlage entsprechenden Umkehr punkt steht, und welche bestrebt ist, beim darauffolgenden Auswärtshube dieses Kol benstangenende 24 dem sich vom Umkehr punkt wieder entfernenden Anschlag 16 nachzuschieben.
Der Kolben 18 ist mit einer weiten, ein Rückschlagventil 21 aufnehmen den Durchbrechung 22 und mit einer engen Bohrung 23 versehen, derart, dass seine Ver schiebung in der Richtung des Auswärts- bubes des Anschlages 16 stark gedämpft ist, in der andern Richtung aber möglichst un behindert erfolgen kann. Das andere Ende der Stange 19 ist über einen Rückführhebel 25 an den Schieber 26 eines hydraulisch be tätigten Hilfsmotors 27 angeschlossen. Der Kolben 28 dieses Hilfsmotors überträgt seine Verstellung über eine Kolbenstange 29 auf eine in die gemeinsame Ansaugeleitung 30 der Verdichterzylinder 11, 12 eingebaute Drosseleinrichtung 31.
Die Einrichtung wirkt wie folgt: Bei dem vom innern Hubumkehrpunkt ausgehenden Auswärtshub der Flugmassen will der Kolben 18 unter dem Einfluss der Feder 20 dem Anschlag 16 folgen; diese Be wegung wird aber durch die Dämpfungsein richtung 21 bis 23 so stark verlangsamt, dass der Kolben 18 bis zum Ende des auf den Auswärtshub folgenden Einwärtshubes der Flugmassen nur einen ganz kurzen Weg zu rückgelegt hat. Erst nahe am Ende dieses Einwärtshubes trifft daher der Anschlag 16 gegen das Ende 2,4 der Kolbenstange 19 und schiebt sodann den Kolben 18 in die der innern Hubumkehr entsprechende Lage zu rück.
Der Kolben 18 macht sonach die pe- riodi@sche Hubbewegung der Flugmassen nur in ganz geringfügigem, praktisch vernaeh- lässigbarem Masse mit. Die jeweilige Stellung dieses Kolbens ist also nur abhängig von der innern Hubumkehrstellung der Flugmassen.
Sobald diese Umkehrstelle infolge einer Stö rung des Ausgleiches der von beiden Seiten her abwechselnd auf die Flugmassen einwir kenden Kräfte nach links oder rechts wan dert, das heisst sobald die bei der innern Hub umkehr vorhandene Totraumgrösse eine Ände rung erfährt,
verschiebt sich der Kolben 18 in gleichem Masse und in gleicher Richtung wie der Hubumkehrpunkt.. Diese Lageände rung des Kolbens 18 bewirkt durch Vermitt lung des hydraulischen Hilfsmotors 26 bis 9.# die Verstellung des in die Verdichteransaug- leitung 3.0 eingebauten Drosselgliedes 31 und somit eine Veränderung des Verdichteransaug- druckes. Diese Veränderung beeinflusst die von der Verdichterseite her auf die Flug massen einwirkende Rückführarbeit, und zwar derart, dass diese Rückführarbeit ver kleinert wird,
wenn die bei der innern Hub umkehr vorhandene Totraumgrösse sich unter ihr normales Mass verringert, und dass sie vergrössert wird, wenn diese Totraumgrösse ihr normales Mass überschreitet. Diese Ver änderung der Rückführarbeit wirkt der Ver lagerung des innern Hubumkehrpunktes ent gegen, so dass dessen Verlagerungen und somit auch die Änderungen der Totraum grösse innerhalb der zulässigen Grenzen blei ben. An Stelle des Verdichteransaugdruckes können auch andere, die Rückführarbeit be einflussende Grössen, z. B. der Verdichtertot raum, in Abhängigkeit von den Folgeglied verstellungen verändert werden.
Sofern zur Aufspeicherung der ganzen oder eines Teils der Rückführarbeit beson dere Gaspuffer vorgesehen sind, werden die Folgegliedverstellungen sinngemäss auf Ein richtungen zur Beeinflussung der Grösse der in diesen Gaspuffern aufgespeicherten Rück führarbeit, z. B. auf Einrichtungen zur Än derung der Totraumgrösse bezw. des mittleren Druckes dieser Puffer übertragen.
Beim Beispiel nach Fig. 2 ist die an den Kolben 18 angeschlossene Kolbenstange 19 durch zwei einander benachbarte Kammern 35, 36 hindurchgeführt. Der die Trennwand 37 dieser Kammern durchdringende Teil der Kolbenstange 19 weist eine schwach kegel förmige Verjüngung 39 auf und bildet in Verbindung mit der Durchbrechung der Wand 37 eine Drosselstelle 38. In die Kam mer 35, in welcher der dickere Teil der Ver jüngung 39 liegt, mündet eine von einer Druckmittelquelle konstanten Druckes (z. B. von der Verdichterdruckleitung) kommende Leitung 33. An die Kammer 36 ist ein zu einem Raum geringen Druckes (Atmosphäre, Verdichtersaugleitung oder dergleichen) füh render enger Auslass 34 sowie eine Leitung 40 angeschlossen.
Letztere mündet in den Arbeitsraum 41 eines in einem Zylinder 43 verschieblichen Kolbens 43, der durch eine Feder 44 belastet und mittels einer Stange 45 an ein in der Verdichtersaugleitung 30 angeordnetes Drosselglied 31 angeschlossen ist. Bei dieser Einrichtung ändert sich der in der Kammer 36 herrschende Druck im glei chen Sinne wie die Grösse der Drosselöffnung 38; er ist also um so höher, je weiter der Kolben 18 nach links verschoben ist, und wird um so niedriger, je weiter dieser Kol ben nach rechts verstellt wird. Es ist also jeder Stellung des Kolbens 18 ein bestimmter Druck in der Kammer 36 zugeordnet. In Ab hängigkeit von diesem Druck verstellt sich aber wiederum der Kolben 43 und mit ihm das Drossellied 31. Die Verstellung dieses Drosselgliedes ist sonach abhängig von der Verschiebung des Kolbens 18.
Fig. 3 zeigt ein Folgeglied, das in Form eines Pendels ausgebildet ist. Das im Fest punkt 50 aufgehängte Pendel, bestehend aus dem Pendelarm 51 und dem Pendelgewicht 52, ist derart angeordnet, dass der Pendelarm bei jeder vorkommenden Lage des einen Hub umkehrpunktes eines hin und her schwin genden Körpers (z. B. der innern Hubumkehr des Motorkolbens) mit einer Anschlagstelle 53 an dem schwingenden Körper (z. B. an dem Stirnende der Zahnstange 14) anliegt und dabei um einen kleinen Winkel von der durch die strichpunktierte Linie 54 angedeu teten Senkrechtlage abweicht, derart, dass das Pendel auf Grund der Wirl=_ung seines Ge wichtes bestrebt ist., die Mittellage einzuneh men und sonach dem schwingenden Körper (der Zahnstange) beim.
Beginn der Fort bewegung des Körpers vom LTml@ehrpunkt (des Motorkolben-Auswärtsbube:s) zu folgen. Die Pendellänge ist so gross bemessen, dass das Pendel eine im Verhältnis zur Dauer eines Hubspiels (Hin- und RiiclLhuh) des hin und her schwingenden Körpers (der Flug masse) grosse Schwingungsdauer hat, so dass es sich praktisch wiederum ständig in die der jeweiligen Hubumkehrstellung dieses Körpers (der Flugmassen) entsprechende Lage einstellt. Die Pendelbewegungen können durch Eintauelienlassen des Pendelgewichtes in eine Flüssigkeit 55 weiterhin gedämpft werden.
Ferner kann die Pendelstange 51 oder auch die mit dem hin und her schwin genden Körper (Zahnstange 14) zur Berüh- rung kommende Anschlagstelle 53 des Pen delarmes 51 zur Milderung der Stösse federnd ausgebildet sein. Die Verstellbewegungen des Pendels werden durch das Gestänge 56 auf andere Verstell- oder Regelglieder, z. B. wie der auf eine Einrichtung zur Beeinflussung der auf die Flugmassen einer Freiflugkolben maschine einwirkenden Rückführarbeit über tragen.
Bei der Einrichtung nach Fig. 4 wird das Folgeglied von einer in einem Lagerbock 60 drehbar gelagerten Masse 61 gebildet, auf welche eine Feder 62 so einwirkt, dass sie bestrebt ist, sich mit einem Anschlag 63, der mit der Masse 61 fest oder federnd verbun den ist, gegen den hin und her schwingen den Körper (z. B. gegen das Stirnende der Zahnstange 14) anzulegen. Die Feder 62 ist im Verhältnis zur Masse 61 so bemessen, dass sie dieser Masse nur eine geringe Beschleu nigung geben kann, so dass der Anschlag 63 sich praktisch jeweils auf die eine Hub umkehrstellung dieses schwingenden Körpers (der Zahnstange 14) einstellt. Die Folgeglied verstellungen werden durch das Gestänge 66 wiederum auf andere Verstell- oder Regel glieder übertragen.