DE142881C

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Publication number: DE142881C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Das Kurbelgetriebe nach vorliegender Erfindung hat folgende Einrichtung:The crank mechanism according to the present invention has the following device:

In dem Zylinder α der beiliegenden Zeichnung bewegt sich ein mit Kolbenstange c versehener Kolben b. Die Kolbenstange c trägt am anderen Ende eine Kurbelschleife d, welche mit dem Kolben hin- und hergeht. Die Kurbelschleife kann in gewöhnlicher Weise mittels Schlitten e in Führungen f oder in anderer Weise geradlinig geführt sein.A piston b provided with a piston rod c moves in the cylinder α of the accompanying drawing. The piston rod c carries at the other end a crank loop d, which goes back and forth with the piston. The slider crank can be guided in the usual way by means of slides e in guides f or in some other way in a straight line.

In die Kurbelschleife d greift der Kurbelzapfen g der Scheibe i, der vorteilhaft mit einer Rolle h versehen ist. Die Scheibe i sitzt auf der getriebenen Welle j. Die Kurbelschleife d besteht aus zwei zur Kolbenstange rechtwinklig liegenden geraden Teilen k und / und zwei kreisbogenförmigen Teilen m und n, deren Krümmungshalbmesser sich aus dem Halbmesser des Kurbelkreises und dem HaIbmesser des Kurbelzapfens mit Rolle zusammen^ setzt.The crank pin g of the disk i, which is advantageously provided with a roller h , engages in the crank loop d. The disk i sits on the driven shaft j. The crank loop d consists of two straight parts k and / and two circular arc-shaped parts m and n, the radius of which is the radius of the crank circle and the half diameter of the crank pin with roller.

Nimmt man nun zunächst an, daß die Kurbelwelle die treibende Kraft abgebe, und die Teile des Getriebes die in der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen, so ist der Kolben b am unteren Ende seines Hubes und der Kurbelzapfen g liegt am Eingange des geraden Teiles k der Schleife; die Kurbel i dreht sich hierbei im Sinne des Pfeiles p. Während nun der Kurbelzapfen den Kreisbogen \-y beschreibt, tritt er zunächst in den Teil k ein, bis der Punkt χ erreicht ist, und tritt aus demselben bei dem Punktey des Kreisbogens wieder heraus. Während dieser Bewegung wird er die Kurbelschleife zwangläufig bewegen, wobei die Länge der Geraden \-y gleich dem Hube des Kolbens ist. Während der Kolbenzapfen den Kreisbogen y - u beschreibt, bleibt die Kurbelschleife und der Kolben unbeweglich, denn der Kurbelzapfen g folgt während dieser Periode der Krümmung des Bogens m, ohne auf die Schleife einzuwirken. Am Endpunkte u dieser Periode befindet sich der Kolbenzapfen g am Eingang des zweiten Teiles / der Schleife. Während nun der Kurbelzapfen g den Bogen u-t beschreibt, bewegt er sich in dem Teile der Schleife I, der von der Länge x^l-v^l gleich x-v. ist. Der Kolben führt während dieses Teiles der Bewegung seinen Rückwärtsgang aus. Von t nach ^ beschreibt der Kurbelzapfen einen Kreisbogen an der Krümmung η entlang, ohne die Schleife zu bewegen, und der Kolben bleibt infolgedessen in Ruhe. Der Kolben führt so eine Hin- und Herbewegung mit je einer Ruhepause zwischen jeder hin- und hergehenden Bewegung aus.Assuming now that the crankshaft delivers the driving force, and the parts of the transmission assume the position shown in the drawing, the piston b is at the lower end of its stroke and the crank pin g is at the entrance of the straight part k of the loop ; the crank i rotates in the direction of the arrow p. While the crank pin describes the circular arc \ -y , it first enters part k until point χ is reached, and emerges from it again at point y of the circular arc. During this movement he will inevitably move the slider crank, the length of the straight line \ -y being equal to the stroke of the piston. While the piston pin describes the circular arc y - u , the crank loop and the piston remain immobile, because the crank pin g follows the curvature of the arc m during this period without affecting the loop. At the end point u of this period, the piston pin g is at the entrance of the second part / loop. While the crank pin g describes the arc ut , it moves in the part of the loop I which is of length x ^l -v ^l equal to xv. is. The piston performs its reverse gear during this part of the movement. From t to ^ the crank pin describes an arc along the curvature η without moving the loop, and the piston remains at rest as a result. The piston thus performs a back and forth movement with a rest pause between each back and forth movement.

Nimmt man nun an, daß die Kraftmaschine eine doppelt wirkende Dampfmaschine mit einem Zylinder sei und daß die Teile die in der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen, also bei b^x die Dampfeinströmung beginne, so ist die Wirkung folgende:If one now assumes that the engine is a double-acting steam engine with one cylinder and that the parts are in the position shown in the drawing, i.e. the steam inflow begins at b ^x , the effect is as follows:

Die Betriebskraft treibt den Kolben b, also auch die Kurbelschleife d, im Sinne des Pfeiles s vorwärts. Beim Beginn dieser Bewegung liegt der Kurbelzapfen g an der Öffnung der Schleife k. Die Kurbelscheibe durchläuft den Bogen %-y unter der Einwirkung der Betriebskraft bezw. des Kolbens. Mittels des Schwungrades dreht sich dann die Kurbel- . scheibe weiter. Der Kurbelzapfen g durch-The operating force drives the piston b, thus also the crank loop d, forwards in the direction of the arrow s. At the beginning of this movement, the crank pin g lies at the opening of the loop k. The crank disk passes through the arc % -y under the action of the operating force or. of the piston. The crank then turns by means of the flywheel . keep slicing. The crank pin g through

läuft den Bogeny-u, indem er der Krümmung m der Schleife folgt. Während dieser Zeit bleibt der am Ende seines Hubes angelangte Kolben unbeweglich. Bei der Ankunft des Kurbelzapfens g in u beginnt die Dampfeinströmung gegen die Fläche b'² des Kolbens; Kolben und Kurbelschleife d gehen wieder zurück. Unter der Einwirkung der Betriebskraft durchläuft die Kurbelscheibe denruns the arc y-u, following the curvature m of the loop. During this time, the piston, which has reached the end of its stroke, remains immobile. When the crank pin g arrives at u , the steam begins to flow in towards the surface b ' ^{2 of} the piston; Piston and crank slide d go back again. Under the action of the operating force, the crank disk passes through the

ίο Bogen u-t; der Kurbelzapfen g bewegt sich in dem Teile / der Schleife. Während dieser Phase findet ein Dampfauslaß an der Seite b^x statt. Die vierte Phase entspricht dem Durchlauf der Kurbelscheibe durch den Bogen t-%, während welcher Kurbelschleife und Kolben unbeweglich bleiben. Das Spiel wiederholt sich so in ununterbrochener Weise.ίο bow ut; the crank pin g moves in the part / loop. During this phase there is a steam outlet on the b ^x side. The fourth phase corresponds to the passage of the crank disk through the arc t%, during which the crank loop and piston remain immobile. The game repeats itself in an uninterrupted manner.

Ist die Kraftmaschine einfach wirkend, so entspricht der Kraftgang des Kolbens dem Hin- und Hergehen des Kurbelzapfens in nur einem der beiden Teile k oder / der Schleife, während das Hin- und Hergehen des Kurbelzapfens in dem anderen Teile infolge der Einwirkung des Schwungrades dem Rückgange des Kolbens in seine Anfangslage entspricht.If the prime mover is single-acting, the force path of the piston corresponds to the reciprocation of the crank pin in only one of the two parts k or / of the loop, while the reciprocating motion of the crank pin in the other part corresponds to the return due to the action of the flywheel of the piston corresponds to its initial position.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die beschriebene Kurbelschleife ebensowohl bei Dampfmaschinen als bei Explosionsmaschinen, überhaupt bei allen Maschinen mit hin- und hergehender Kolbenbewegung anwendbar ist. Haben die Maschinen mehrere Zylinder, so kann man dieselben derart anordnen, daß durch entsprechende Verlegung der Kurbelzapfen die Antriebsphasen der entsprechenden Kolben auf dem Umfang der Kreisbewegung der Antriebswelle der Maschine verteilt sind.From the foregoing it follows that the described crank loop applies equally to steam engines than with explosion machines, in general with all machines with reciprocating Piston movement is applicable. If the machines have several cylinders, they can be arranged in such a way that through appropriate relocation of the crank pin to the drive phases of the corresponding pistons are distributed over the circumference of the circular movement of the drive shaft of the machine.

Bei den gewöhnlichen Kolbenkraftmaschinen setzt sich die Betriebskraft aus zwei Einzelkräften zusammen, einer radial und einer tangential zum drehenden Teil gerichteten. Die Antriebskraft ist vollkommen radial in den beiden Totpunkten gerichtet, wenn der Kurbelzapfen die Achsrichtung schneidet. Die Tangentialkraft ist nur im Maximum an den Punkten, die etwa go° zu den Totpunkten verstellt sind, aber ungefähr 45 ° von den Totpunkten entfernt erzeugt die Tangentialkraft einzig nützliche Arbeit und die Tangentialkraft bleibt dabei sehr klein, während die radiale Komponente, welche den Druck und infolgedessen die Reibung in den Lagern der Antriebswelle verursacht, verhältnismäßig groß bleibt. Dieser Fehler in der Antriebsweise der bisher ausgeführten Kraftmaschinen ist um so einflußreicher als die stärksten Drucke auf den Kolben während der Phasen ausgeübt werden, wo die Tangentialkraft sehr klein und der Radialdruck sehr groß ist.In conventional piston engines, the operating force is made up of two individual forces together, one directed radially and one tangentially to the rotating part. The driving force is directed completely radially in the two dead points when the crank pin the axis direction intersects. The tangential force is only at its maximum at the points which are moved about go ° to the dead centers, but about 45 ° away from the dead centers the tangential force produces only useful work and the tangential force stays there very small, while the radial component, which is the pressure and as a result the friction caused in the bearings of the drive shaft remains relatively large. This Errors in the mode of drive of the prime movers implemented up to now are all the more influential as the strongest pressures are exerted on the piston during the phases where the Tangential force is very small and the radial pressure is very large.

Der Fehler wird durch vorliegende Erfindung vermieden. Man erkennt, daß dabei der Kolben in der Gegend der Totpunktlagen unbeweglich bleibt, und zwar auf eine genügende Bogenlänge (z. B. 90⁰ nach der Zeichnung) und daß die Tangentialkraft sehr groß und der Radialdruck sehr klein in dem Augenblicke sind, wo die Antriebsphase des Kolbens beginnt. The error is avoided by the present invention. It is seen that while the piston remains stationary in the region of the dead center positions, namely (z. B. 90 ⁰ according to the drawing) to a sufficient arc length, and that the tangential force and the radial pressure are very large very small at the moment where the The piston drive phase begins.

Man kann die Länge der Bogen m und η beliebig vergrößern oder verkleinern, um dadurch die Ruhepausen des Kolbens und umgekehrt auch die relative Länge des Hubes zu verändern.The length of the bends m and η can be increased or decreased as desired in order to thereby change the pauses of the piston and, conversely, also the relative length of the stroke.

Claims

Patent A NSPRu ch:

Crank mechanism with a crank loop for power machines with reciprocating piston movement, the reciprocating piston rod being provided with a crank loop at right angles to the piston movement, characterized in that the crank loop has curved bends (m and n) in the shape of an arc of a circle, which are only at the two outer ends of the crank loop leave straight parts (k and I) and are curved to a radius, the size of which is equal to the radius of the crank circle increased by the radius of the crank pin, so that the movement of the piston is only transmitted to the drive shaft when the crank pin engages in the straight parts (k I) of the loop, whereas the loop does not move, rather the piston is in the rest position when the crank pin passes through the guides (mn) , in order to avoid the radial pressures causing the friction of the drive shaft in the bearings and only the tangential pressures of the piston for the force transmitted to take advantage of the potential.

1 sheet of drawings.