-
Gaskolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Gaskolbenmaschine, deren
Kolbenstange mit einer Hauptschwenkwelle Betrieblich verbunden ist und deren Ventile
mit Nebenschwenkwellen Betrieblich verbunden sind, wobei eine Betriebliche Verbindung
der Hauptschwenkwelle mit den Nebenschwenkwellen besteht.
-
Bei solchen Gaskolbenmaschinen, deren Arbeitsmittel ein Gas sehr niedriger
Temperatur, beispielsweise Helium, ist, muß die Verunreinigung des Arbeitsmittels
durch Schmiermittel unbedingt vermieden werden, weil jedes kohlenwasserstoffhaltige
Schmiermittel in festen Zustand übergehen und die Arbeitsweise der Maschine beeinträchtigen
würde. Andererseits ist es erforderlich, das die Hauptschwenkwelle, die mit der
Kolbenstange verbunden ist, mit den Nebenschwenkwellen, die die Ventile steuern,
verbindende Getriebe in öl zu lagern.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, zu verhindern, daß das Schmiermittel
dorthin gelangt, wo die Kolbenstange aus dem Zylinder austritt, und entlang der
Kolbenstange mit dem Gas in Berührung kommt. Andererseits soll auch verhindert werden,
daß das Gas das Schmiermittel im Getriebe beeinträchtigt.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die Betriebliche Verbindung der Hauptschwenkwelle
mit den Nebenschwenkwellen in einer dicht abgeschlossenen Kammer untergebracht ist,
durch deren Wandung die Schwenkwelle zu den außerhalb der Kammer liegenden Betrieblichen
Verbindungen mit der Kolbenstange bzw. den Ventilen abgedichtet hindurchragen.
-
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Schmiermittel aus
der die Betriebliche Verbindung zwischen der Hauptschwenkwelle und den Nebenschwenkwellen
enthaltenden Kammer nicht austreten kann, weil sämtliche Schwenkwellen durch die
Wandung der Kammer abgedichtet hindurchgeführt sind, so daß auch kein Gas in die
Kammer gelangen und das darin befindliche Schmiermittel beeinträchtigen kann.
-
Die Wandung ist vorteilhaft die Trennwand eines Gehäuses, die die
abgedichtete Kammer von einer zweiten Kammer trennt, in die die Kolbenstange und
Ventilstangen der Ventile hineinragen und in der sie mit den aus der Kammer herausragenden
Schwenkwellen Betrieblich verbunden sind.
-
Die aus der Wandung herausragenden Enden der Schwenkwellen sind vorteilhaft
in der Weise abgedichtet, daß sie von je einer gasdichten Hülse umgeben sind, die
an einem Ende mit der Schwenkwelle und am anderen Ende mit der Wandung dichtend
verbunden ist. In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
und schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht des Zylinders
im Schnitt; F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine Draufsicht
zu F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in F i g. 1, F i g. 5 einen Schnitt
nach Linie 5-5 in F i g. 1, F i g. 6 eine Seitenansicht des Gehäuses der Ventilsteuerung,
F i g. 7 eine Draufsicht zu F i g. 6, F i g. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 in F
i g. 6, F i g. 9 einen Schnitt nach Linie 9-9 in F i g. 6, F i g. 10 einen Schnitt
nach Linie 10-10 in F i g. 7, F i g. 11 einen Schnitt nach Linie 11-11 in F i g.
7, F i g. 12 eine Draufsicht auf einen Kipphebel, F i g. 13 eine Seitenansicht des
Kipphebels.
-
Im Zylinderdeckel angeordnete Einlaß- und Aus= laßöffnungen 11, 13
werden durch unter Federdruck stehende Ventile 23, 25 gesteuert. Die Ventilstangen
27, 29 der Ventile 23, 25 verlaufen parallel zur Kolbenstange 37 des im Zylinder
5 gelagerten Kolbens 7 und ragen wie dieser oben aus dem Gehäuse 3 heraus.
-
Oberhalb des Zylindergehäuses 3 ist auf der Tragplatte 1 ein Gehäuse
41 eines Getriebes aufgeschraubt. Das Gehäuse 41 ist durch eine Trennwand 47 in
zwei Kammern 49 und 51 unterteilt, die gegeneinander abgedichtet sind. In die Kammer
49
ragen die oberen Enden der Kolbenstange 37 und der
Ventilstangen
27 und 29 abgedichtet hinein. Trotz der Abdichtung ist nicht zu verhindern, daß
Gas in die Kammer 49 gelangen kann. Die Kammer 51 enthält das Getriebe, das geschmiert
werden muß und demzufolge mit flüssigem Schmiermittel gefüllt ist.
-
Durch die Trennwand 47, die die Kammern 49 und 51 gasdicht voneinander
trennt, ragen eine Hauptschwenkwelle 53 und zwei Nebenschwenkwellen 55 und 57 hindurch
und sind in ihr derart gelagert, daß kein Schmiermittel aus der Kammer 51 durch
die Lagerstellen hindurch in die Kammer 49 eintreten kann und auch ein Gasdurchtritt
aus der Kammer 49 in die Kammer 51 verhindert wird.
-
Zur Lagerung der Hauptschwenkwelle 53 ist in die Trennwand 47 eine
Lagerbuchse 59 eingeschweißt oder eingelötet. Eine weitere Buchse 61 ist in einer
Außenwand des Gehäuses 41 angebracht und dient als Lager für das Ende der Hauptschwenl@.velle
53 (s. F i g. 8). Zur Abdichtung der Lagerstelle dient eine Dichtung 63, die aus
einer biegsamen Hülse 65 aus gasdichtem Material, z. B. aus synthetischem Gummi,
besteht, die das in die Kammer 49 hineinragende Ende der Hauptschwenkwelle 53 umgibt.
Das eine Ende der Hülse 65 ist mit der Hauptschwenkwelle 53 nahe deren äußerem Ende
fest verbunden, während das andere Ende mit der Lagerbuchse 59 fest verbunden ist.
Die Hülse 65 umgibt die Hauptschwenkwelle 53 mit Abstand, der durch Abstandsringe
67 gewährleistet ist, die ein Zusammenfallen der Hülse 65 verhindern.
-
In ähnlicher Weise sind auch die in die Kammer 49 hineinragenden Enden
der Nebenschwenkwellen 55 und 57, wie F i g. 9 zeigt, von gasdichten Hülsen 73 und
75 umgeben, die einen Durchtritt von Gas oder Öl durch die Lagerstellen dieser Wellen
in der Trennwand 47 verhindern.
-
Die Hauptschwenkwelle 53 ist mit drei Kipphebeln 79, 81 und 83 versehen.
Der Kipphebel 79 ist am Ende der Welle 53 -in- der Kammer 49 befestigt und
gelenkig mit einer am oberen Ende der Kolbenstange 37 befestigten Gabel 39 verbunden,
so daß bei einer als Arbeitsmaschine arbeitenden Gaskolbenmaschine der Kolben 7
während des Arbeitshubes die Hauptschwenkwelle 53 dreht und bei einer als Kompressor
arbeitenden Gaskolbenmaschine der Kolben 7 von der Hauptschwenkwelle 53 her angetrieben
wird.
-
Aus F i g. 11 ist ersichtlich, daß der Kipphebel 81 der Schwenkwelle
53 innerhalb der Kammer 51 an dem einen Arm eines doppelarmigen Hebels 85 anliegt,
dessen anderer Arm mit seinem Ende 93 unter ein senkrecht geführtes und unter Federdruck
nach unten stehendes Gewicht 97 faßt. Bewegt sich der Kolben 7 nach unten, so wird
die Schwenkwelle 53 in F i g. 11 im Uhrzeigersinne gedreht, so daß der Kipphebel
81 den doppelarmigen Hebel 85 entgegen dem Uhrzeigersinne schwenkt und damit das
Gewicht 97 angehoben wird.
-
Der Kipphebel 83 der Schwenkwelle 53 liegt gegen eine auf einem Kurbelzapfen
103 gelagerte Rolle 101 an. Die den Kurbelzapfen 103 tragende Kurbelwelle
117 ist die Abtriebs- bzw. Antriebswelle der Gaskolbenmaschine. Bei einer
Expansionsmaschine wird also die Kurbelwelle 117 über die Hauptschwenkwelle
53 angetrieben. Bei einem Kompressor dagegen treibt die Kurbelwelle 117 die Hauptschwenkwelle
53 und damit den Kolben 7 an.
-
Zur Steuerung der Ventile 23 und 25 sind auf der Kurbelwelle 117 Nocken
.angeordnet. Der verstellbare Nocken 119 steuert über einen Kipphebel 129 die Nebenschwenkwelle
57, an deren in der Kammer 49 liegenden Ende ein Kipphebel 131 befestigt
ist, der über die Ventilstange 29 das Einlaßventil 25 öffnet, wenn der Nocken 119
den Kipphebel 129 anhebt.
-
Der weitere auf der Kurbelwelle 117 verstellbar angebrachte Nocken
123 steuert das Einlaßventil 23 über einen Zwischenhebel 133, an dem das freie Ende
eines Kipphebels 147 anliegt, der auf der Nebenschwenkwelle 55 befestigt ist. Wird
der -Zwischenhebel 133 durch den Nocken 123 angehoben und dadurch der Kipphebel
147 geschwenkt, so wird die Nebenschwenkwelle 55 entsprechend gedreht und schwenkt
den an ihrem anderen Ende in der Kammer 49 an ihr befestigten Kipphebel 149, dessen
freies Ende am oberen Ende der Ventilstange 27 des Einlaßventils 23 angreift und
dieses anhebt.