Getriebe Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ge- Iriebe für eine Maschine mit eineni Kolben und einem Verdränger, die in einem gemein samen Zylinder angeordnet sind und sieb.
mit einem Phasenuntersehied periodisch hin und ber bewegen, wobei der Kolben mit einer Kol- benstan- e und der Verdräng e r mit einer Ver- versehen ist.
Es ist -ekenn- zeieliiiet dureb zwei za einer die Zylinder- aelise enthaltenden Ebene symmetrische Kur- 1)(,111, die durch<B>je</B> eine Verdrängertriebstange -nit der Verdrängerstange -Lind dureb. <B>je</B> eine Kolbentriebstange mit der Kolbenstange ver bunden sind, und ferner dadurch gekenn- zeielinet,
dass diese beiden Kurbeln initein- ander derart gekuppelt sind, dass sie siefi nur init der gleiehen Gesehwindigkeit, jedoch im entgegengesetzten Drehsinn drehen können.
Bei der Maschine, für die das Getriebe bestimmt ist, kann es sieh um eine Heissgas- kolbenmasehine, also einen Heissgasmotor eine K.alt < Taskühlmasehine oder eine Wärme: pumpe handeln, von denen die beiden letzte- ) en naeli dem sogenannten -umgekehrten Heiss- (,-,)"iiiotorprinzip arbeiten.
Eine Maschine mit dem Getriebe naeb der Erfindung hat den Vorteil, dass sie gut aus- balaneiert werden kann. Ausserdem ergibt sieli auf einfache Weise der Phasen-Linter- ,#eliied zwischen der Verdrängerbeweaung und (ler Kolbenbewegung.
<B>C</B> Bei einer vorteilhaften Ausführungsfornt der Erfindung befinden. sich die Kolbentrieb- stangen auf der einen Seite einer Ebene durch die geometrischen Drehaehsen der Kurbeln, während die Verdrängertriebstangen auf der andern Seite dieser Ebene liegen. Die Kon struktion der Maschine im allgemeineli und die der verschiedenen Triebstangenköpfe ins besondere wird durch diese Massnahme ver- einfaeht.
Das Ausbalancieren der sich hin imd her bewegenden Teile der Maschine kann durch Gegengewiehte an den Kurbeln erfolgen und erleichtert bzw. verbessert werden, wenn die Kolbentriebstangen eine nahezu gleiche Länge wie die Verdrängertriebstangen haben und die Massen der Kolbentriebstange-n und der mit ihnen verbundenen, sieh hin und her bewe genden Teile nahezu gleich gross sind wie die Massen der Verdrängertriebstangen und der mit ihnen verbundenen, sich hin und her bewegenden Teile.
Die harmonischen Sehwin- Igungen höherer Ordnung werden bei dieser Ausführungsform des Getriebes nahezu voll ständig ausgeglichen, während die Seliwin- gungen erster Ordnung bereits durch die Gegengewiehte ausgeglichen werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung sind die Kolbentriebstan- gen auf der Kolbenseite unmittelbar mitein ander und mit einer fest mit dem Kolben ver bundenen Kolbenstange drehbar gekuppelt, Grundsätzlich kann ein sogenannter Trunk- kolben verwendet werden, bei dem die Kolben stange als Trunk ausgebildet ist, Die Verbin dung des Kolbens mit den Kolbentriebstangen ist dann jedoch baulieb- weniger einfach. Bei Anwendung einer fest mit dem Kolben ver bundenen Kolbenstan,-e- wird die Kupplung der Triebstangen mit der Kolbenstange be deutend einfacher.
Ausserdem kann man dabei einen verschlossenen Raum unterhalb des Kol bens vorsehen, so dass der Kurbelkasten keineni Druck unterliegt.
Das (-retriebe nach der Erfindung kann einen unveränderliehen, dLireh die verschiede nen. Abmessungen der Teile des Getriebes be- din-ten Phasenunterschied zwischen der Be wegung des Verdrängers und der des Kolbens besitzen. Soll dieser Pliasenuntersehied, z. B.
für Regelungszweeke, veränderlich sein, so können die von den Kurbeln abgewendeten Enden der Verdrängertriebstangen derart mit der Verdrängerstange verbunden sein, dass der Abstand zwisehen jedem Verdrängertrieb- stangenende und der Verdrängerstange der art veränderlich ist, dass die beiden Verdrän- gertriebstangen stets zur Verdrängerstaime symmetrisch stehen.
Die svnehrone Drehum- der beiden Kur beln in entoegengesetzten Richtungen kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Die einfachste -Weise ist wohl die, bei welcher gemäss der nachfolgend besehriebenen Aus führungsform die Kurbeln durch Zahnräder miteinander verbunden sind.
Die meehanisehe Energie wird<B>je</B> nach der Art der Masehine über die beiden Wellen ihr 7u- oder von ihr abgeführt.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeieh- nuna näher erläutert, die ein Ausführungs beispiel darstellt Lind in der die Fig. <B>1-</B> einen Schnitt durch einen Heiss- ga, skolbenmotor des Verdrängertyps zeigt, während die Fig. 2a.,<B>2b,</B> 29c und 2(1,
schematisch flie gegenseitige Lage des Kolbens und des Verdrängers in vier verschiedenen Kurbel- la,-en darstellen.
In der Zeiehnung bezeichnet<B>1</B> einen Zylin- der eines Heissgaskolbenmotors, in dem ein Verdränger 2 und ein Kolben<B>3</B> bewegglieh angeordnet sind. Pas obere Ende des Zylin ders wird durch einen Zylinderkopf 4 gebil det, der auf der Innenseite Rippen<B>5</B> und auf der Aussenseite Rippen<B>6</B> aufweist. Eine Fütte rung<B>7</B> bildet die Trennwand zwischen den Rippen<B>5</B> und einem Regenerator <B>8</B> einerseits Lind dein Innern des Zylinders anderseits.
Weiter weist der Zylinder Löcher<B>9</B> auf, die mit einem Raum in Verbindung stehen, in dem Rippen<B>10</B> vorgesehen sind, die an einem Körper<B>1.1</B> befestigt sind, der seinerseits auf der Aussenseite Rippen 12 aufweist-, diese Rippen bilden ein Kühlsystem. Der Zylinder kopf wird von eineni Körper<B>13</B> umgeben, in dem ein schematisch dargestellter Brenner 14 untergebracht, ist.
Die Verbrennun_,-s,##,as(# streichen an den Rippen<B>6</B> vorbei und verlas sen den Körper<B>13,</B> naebdeni sie ihre -Wärme # getreten haben. durell den Kanal<B>15.</B> Der -ib7 Zylinderkopf 4 ist durch Sehrauben<B>16</B> ani Körper<B>1.1</B> befestigt, der seinerseits durch Sehrauben<B>17</B> mit einem Kurbelkasten <B>18</B> ver bunden ist.
Diese Sebriuben verbinden ausser dem den Zylinder<B>1.</B> fest mit dem Kurbel kasten<B>18.</B> Der Kolben 3 ist mit einer hohlen Kolhenstano-e <B>19</B> versehen, an der eine -Achse 20 befestigt ist; uni diese können sieh die Köpfe 21 zweier Triebstangen 22 drehen, wäh rend eine fest am VerdrHiiger befestigte Ver- drängentinIge 292) dureh die Kolbenstange<B>19</B> und die Achse 20 ]iindtireh---efii7hrt ist. Die Triebstangen 22 haben je einen weiteren mit Kugellager um einen Kurbelzapfen<B>25</B> dreh baren Kopf 24.
Die Köpfe 24 besitzen Ansätze <B>26,</B> die Zapfen<B>27</B> tragen, uni die sieh zwei Ver- drängertriebstangven <B>29</B> mit ihren Köpfen<B>28</B> drehen können. An andern E iide der Ver- drgngertr.iebstangen <B>29</B> befindet sieh<B>je</B> ein Kopf<B>30,</B> die beide um eine fest an der Ver- drängerstange <B>23</B> befestigte Achse<B>31</B> drehbar sind.
Die Karbelzapfen <B>25</B> sind exzentrisch auf Sehwungrädern <B>32</B> angebracht, die durch Zahnkränze<B>33</B> miteinander gekuppelt sind, Die die Zapfen<B>25</B> aufweisenden Kurbeln. sind in allen Lagen synimetriseh züi einer Ebene, -welehe die Z.ylinderaehse enthält.
Auf den Sehwungrädern sind mittels Sehrau ben 34 Cleg ngewiehte <B>35</B> angebraeht. Der Kiirl)elkasteli <B>18</B> wird durch eine Wanne<B>36</B> so dass er gegebenenfalls teil <B>, C</B> weise oder -an% mit<B>öl</B> gefüllt werden kann.
Die Massen der Kolbentriebstangen '22, der Kolbenstange<B>1.9</B> und des Kolbens<B>3</B> sind annähernd gleich den Massen der Verdränger- triebstangen 29., der Verdrängerstange <B>23</B> und des Verdränggers 2, während die Länge jeder Kolbentriebstange 22 etwa -gleich der der Ver- drängertriebstange <B>29</B> ist.
Es ist ersichtlich, dass der Phasenunter- sehied zwischen der Verdrängerbewegung und der KolbenbewegLing durch den Winkel zwi- sehen der Kolbentriebstange 22 und der Ver- (ii-:iiiig(#rtriel)stange'29 bedingt wird.
Wenn die Verdrängertriebstangenköpfe <B>30</B> sieb. nicht uni die Achse<B>31</B> drehen, sondern um zwei verschiedene Achsen, die in einer senkrecht zitt- VerdränIgerstange <B>23</B> in der Zeiehnungs- ebene liegenden Riehtung derart versehiebbar sind, dass die beiden Zapfen zur Symmetrie- ebew, des Getriebes stets symmetriseb blei- 1wn,
so kann eine Änderung des Pliasenunter- sehiedes erhalten werden, was an. Hand der Fig. 2 weiter unten noch -nHber erläutert wird. Die Fig. 21a, '-)b, 2c und 2)d zeigen rein sebematiseb die versehiedenen Lagen des Kol bens und des Verdrän-ers zueinander für %,ier versehiedene. Kurbellagen.
Der Verdrän- 2 und die Verdrängerstangen <B>23</B> sind mit gestriehelten Linien angegeben; der Kolben e) mit vollen Linien.
Die Kolbentriebstangen 22 haben gleiehe Länge wie die Verdrängertrieb- gen '-n und sind der Einfachheit halber <B>s</B> stan hi den Figuiren Linmittelbar mit den Kolben #-erbunden gezeigt (in Wirklichkeit sind sie mit der Kolbenqtange verbunden).
In der Fi,g. 2(t steht der Kolben in seiner liö(,hsten <B>g -</B> ie Lage, in der der Kol- 1.iige; Fig. 2b zeigt cl ben und der Verdrängler sieh am nächsten liegen, wobei also der kleinste kalte Raum vor handen ist;
in Fig. 2e steht der Verdränger in ";einer höchsten Lage und in Fig. 2d ist der .lbstand zwischen dem. Verdränger und dem Kolben maximal, wobei- also a-Li#h der' kalte- Raum maximal. gross ist.
Der Phasenunterschied zwisehen der Kol- benbeweg ng und der Verdrängerbewegung <B>,</B> Li ist aus den Fig. 2a und 2c leicht ersichtlich der zwischen der Kurbellage der Fig. 2a und der Kurbellage der Fig. 2c eingeschlossene Winkel kennzeichnet diesen Phasenunter schied.
Aus den Figuren ist auch ersichtlich, dass man am Ende der Verdrängerstange <B>23</B> eine in der Zeichenebene, senkrecht zur Verdrän- gerstange liegende Querstange befestigen und die Verdrängertriebstangen drehbar an dieser Querstange, und zwar svmmetriseh beiderseits der Verdrängerstange verbinden kann.
Da durch lässt sieh, der Phasenuntersehied ändern; er wird nämlich in dem Masse kleiner, wie der Abstand 7wisehen dem Verdrängertrieb- stangenkopf und der Verdrängerstange grösser wird. Wenn dieser Abstand kontinuierlich einstellbar ist, ergibt sieh dadurch eine Lei stungsregelung des Motors.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, drehen sieh die die Zapfen<B>25</B> aufweisenden Kurbeln gleiehphasig, synchron und in ent gegengesetzten Drehriehtungen, wobei die Ebene durch die Drehaehsen der Schwung räder resp. durch die geometrischen Achsen der Kurbeln die Symmetrieebene des Ge triebes senkrecht schneidet. Wenn die Gegen gewichte<B>35</B> richtig bemessen sind, kann eine praktisch vollständige, Ausbalaneierung der 31asehine erzielt werden, so dass die Maschine sehwingungsfrei läuft.
Wenn die Maschine eine Arbeitsmasehine ist, kann die mechanische Energie vorteilhaft über beide Wellen abgeführt werden, so dass die Belastung der beiden Wellen und der mit ihnen zusammenwirkenden Teile dieselbe ist. Falls es sieh um eine Kühlmasehine handelt, wird die mechanische Energie vorzugsweise, auch über beide Wellen. zugeführt werden.
Es ist selbstverständlich möglich, eine An zahl der beschriebenen Maschinen hinterein- inder anzuordnen, so dass eine Mehrzylinder- masehine erhalten wird, die vollständig ist, da bereits jede Einzel- masehine naheni vollkommen* ausbalanciert ist.
Transmission The invention relates to a transmission for a machine with a piston and a displacer, which are arranged in a common cylinder and sieve.
move back and forth periodically with a phase difference, the piston being provided with a piston rod and the displacer being provided with a ver.
It is identified by two curves that are symmetrical about a plane containing the cylinder aelise, 1) (, 111, which by <B> each </B> have a displacement rod -n with the displacement rod -Lind. <B> each < / B> a piston rod is connected to the piston rod, and is further identified by it,
that these two cranks are coupled to each other in such a way that they can only turn at the same speed, but in the opposite direction of rotation.
The machine for which the gearbox is intended can be a hot gas piston machine, i.e. a hot gas engine, a cold task cooling machine or a heat pump, the last two of which are called reverse hot - (, -,) "work on the motor principle.
A machine with the transmission according to the invention has the advantage that it can be easily balanced. In addition, it results in a simple way of the phase linter, eliied between the displacement movement and (ler piston movement.
<B> C </B> In an advantageous embodiment of the invention. the piston drive rods on one side of a plane through the geometrical rotating necks of the cranks, while the displacement drive rods are on the other side of this plane. The construction of the machine in general and that of the various drive rod heads in particular is simplified by this measure.
The balancing of the reciprocating parts of the machine can be done by counterweights on the cranks and made easier or improved if the piston rods are almost the same length as the displacement rods and the masses of the piston rods and those connected to them, see to and fro moving parts are almost the same size as the masses of the displacement drive rods and the parts that are connected to them and move to and fro.
In this embodiment of the transmission, the higher-order harmonic visual oscillations are almost completely balanced, while the first-order oscillations are already balanced by the counterbalanced.
According to a preferred embodiment of the invention, the piston rods on the piston side are rotatably coupled directly to one another and to a piston rod firmly connected to the piston. Basically, a so-called trunk piston can be used in which the piston rod is designed as a trunk However, the connection of the piston with the piston drive rods is then structurally less easy. When using a piston rod firmly connected to the piston, the coupling of the drive rods with the piston rod is significantly easier.
In addition, you can provide a closed space beneath the piston so that the crankcase is not subject to any pressure.
The (gearbox according to the invention can have an unchangeable phase difference, i.e. the different dimensions of the parts of the gearbox determine the phase difference between the movement of the displacer and that of the piston.
for regulation purposes, the ends of the displacer rods facing away from the cranks can be connected to the displacer rod in such a way that the distance between each displacer rod end and the displacer rod is variable in such a way that the two displacer rods are always symmetrical to the displacer stem .
The svnehrone turn of the two cranks in opposite directions can be achieved in different ways. The simplest way is probably the one in which the cranks are connected to one another by gears according to the embodiment described below.
The meehani-like energy is <B> depending </B> on the type of masehine via the two waves or dissipated from it.
The invention is explained in more detail with reference to a drawing nuna, which represents an embodiment example and in which the Fig. 1- </B> shows a section through a hot-piston engine of the displacement type, while Fig. 2a ., <B> 2b, </B> 29c and 2 (1,
schematically show the mutual position of the piston and the displacer in four different cranks.
In the drawing, <B> 1 </B> denotes a cylinder of a hot gas piston engine, in which a displacer 2 and a piston <B> 3 </B> are movably arranged. The upper end of the cylinder is formed by a cylinder head 4, which has ribs <B> 5 </B> on the inside and ribs <B> 6 </B> on the outside. A lining <B> 7 </B> forms the partition between the ribs <B> 5 </B> and a regenerator <B> 8 </B> on the one hand and the inside of the cylinder on the other.
Furthermore, the cylinder has holes <B> 9 </B> which are in communication with a space in which ribs <B> 10 </B> are provided, which are attached to a body <B> 1.1 </B> are, which in turn has ribs 12 on the outside, these ribs form a cooling system. The cylinder head is surrounded by a body 13, in which a burner 14, shown schematically, is housed.
The burns _, - s, ##, as (# pass the ribs <B> 6 </B> and leave the body <B> 13 </B> after they have kicked their heat # through the Channel <B> 15. </B> The -ib7 cylinder head 4 is attached to the body <B> 1.1 </B> by visual screws <B> 16 </B>, which in turn is secured by visual screws <B> 17 </B> is connected to a crankcase <B> 18 </B>.
These screws also connect the cylinder <B> 1. </B> firmly to the crankcase <B> 18. </B> The piston 3 is provided with a hollow piston rod <B> 19 </B>, to which an axis 20 is attached; These can rotate the heads 21 of two drive rods 22, while a displacement element 292) firmly attached to the swivel is guided through the piston rod 19 and the axis 20]. The drive rods 22 each have a further head 24 which can be rotated with ball bearings around a crank pin <B> 25 </B>.
The heads 24 have lugs <B> 26 </B> which carry pins <B> 27 </B>, and they see two displacement drive rods <B> 29 </B> with their heads <B> 28 </ B> can turn. On other ends of the displacement drive rods <B> 29 </B> you can see <B> each </B> a head <B> 30 </B>, both of which are fixed around one on the displacement rod < B> 23 </B> attached axis <B> 31 </B> are rotatable.
The carbide pegs <B> 25 </B> are eccentrically attached to flywheels <B> 32 </B>, which are coupled to one another by gear rims <B> 33 </B>, which the pegs <B> 25 </B> having cranks. are in all positions synimetrically to a plane, -welehe contains the cylinder axis.
On the flywheels, 34 cleg ngewehte <B> 35 </B> are applied. The Kiirl) elkasteli <B> 18 </B> is put through a tub <B> 36 </B> so that it can be partly <B>, C </B> wise or -an% with <B> oil </ B> can be filled.
The masses of the piston drive rods '22, the piston rod <B> 1.9 </B> and the piston <B> 3 </B> are approximately equal to the masses of the displacement drive rods 29, the displacement rod <B> 23 </B> and the displacer 2, while the length of each piston drive rod 22 is approximately the same as that of the displacement drive rod 29.
It can be seen that the phase difference between the displacer movement and the piston movement is caused by the angle between the piston drive rod 22 and the ver (ii-: iiiig (#rtriel) rod 29.
If the displacer rod heads <B> 30 </B> sieve. do not rotate the axis 31, but around two different axes which can be displaced in a direction lying vertically in the drawing plane in such a way that the two pegs to the symmetry ebew, of the gear always remain symmetriseb,
in this way a change in the difference in pliases can be obtained. Hand of Fig. 2 will be explained below -nHber. 21a, '-) b, 2c and 2) d show the different positions of the piston and the displacer to one another for%, ier different ones. Crank positions.
The displacer 2 and the displacer rods <B> 23 </B> are indicated with dashed lines; the piston e) with full lines.
The piston drive rods 22 have the same length as the displacement drives and, for the sake of simplicity, are shown in the figures directly connected to the piston (in reality they are connected to the piston rod).
In the fi, g. 2 (t the piston is in its liö (, hst <B> g - </B> ie position in which the piston; Fig. 2b shows the piston and the displacer are closest, so the the smallest cold room is available;
in FIG. 2e the displacer is in a highest position and in FIG. 2d the distance between the displacer and the piston is at a maximum, with the cold space being maximally large.
The phase difference between the piston movement and the displacement movement <B>, </B> Li can be easily seen from FIGS. 2a and 2c, the angle enclosed between the crank position of FIG. 2a and the crank position of FIG. 2c characterizes this phase divorced.
It can also be seen from the figures that at the end of the displacement rod <B> 23 </B> a transverse rod lying in the plane of the drawing, perpendicular to the displacement rod, can be attached and the displacement drive rods can be rotatably connected to this transverse rod, specifically on both sides of the displacement rod .
As you can see, the phase difference changes; namely, it becomes smaller to the extent that the distance between the displacement drive rod head and the displacement rod increases. If this distance is continuously adjustable, it results in a performance control of the motor.
As can be seen from the drawing, see the cranks having the pin <B> 25 </B> rotate in same phase, synchronously and in opposite directions of rotation, the plane through the rotating necks of the flywheels respectively. through the geometric axes of the cranks, the plane of symmetry of the transmission cuts perpendicularly. If the counterweights <B> 35 </B> are correctly dimensioned, a practically complete balancing of the nose can be achieved, so that the machine runs free of visual vibrations.
If the machine is a work machine, the mechanical energy can advantageously be dissipated via both shafts, so that the load on the two shafts and the parts interacting with them is the same. If it is a cooling machine, the mechanical energy is preferred, also over both shafts. are fed.
It is of course possible to arrange a number of the machines described one behind the other, so that a multi-cylinder machine is obtained which is complete, since every single machine is almost completely balanced.