DE1601459B2 - Vorrichtung mit einem Heißgasmotor und einer mit ihm gekuppelten anzutreibenden Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung mit einem Heißgasmotor und einer mit ihm gekuppelten anzutreibenden Vorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Heißgasmotor der Verdrängerbauart, die'mi; mindestens einem Paar gleicher und auf beiden Seiten einer die Mittellinie der Maschine enthaltenden Ebene liegender Kurbeln versehen ist, die zu zwei sich gegenseitig synchron, phasengleich und in entgegengesetzter Richtung drehenden Kurbelwellen gehören, deren Mittellinien parallel zueinander verlaufen und auf beiden Seiten der erwähnten, die Mittellinie der Maschine enthaltenden Ebene liegen, wobei jedes zusammengehörende Kurbelpaar mit mindestens einem Kolben und mindestens einem mit diesem zusammenarbeitenden Verdränger verbunden ist und in der Verbindung zwischen jeder der Kurbeln und jedem der Kolben bzw. der Verdränger eine sich geradlinig bewegende KoI-ben- bzw. Verdrängerstange vorhanden ist und wobei die vom Kolben abgewandten Enden der Kolbenstangen auf der einen und die vom Verdränger abgewandten Enden der Verdrängerstangen auf der anderen Seite der die Mittellinien der Kurbelwellen enthaltenden ίο Ebene liegen, wobei die beiden Kurbelwellen mittels miteinander kämmender Zahnräder gegenseitig gekoppelt sind, wobei wenigstens eine der Kurbelwellen mit einer anzutreibenden Vorrichtung verbunden ist.
Bei bekannten Vorrichtungen der Art, auf welche !5 sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist eine der Kurbelwellen unmittelbar oder über ein Getriebe mit der anzutreibenden Vorrichtung gekoppelt. Das bedeutet, daß das Massenträgheitsmoment dieser Kurbelwelle, zuzüglich der Massenträgheitsmomente der mit ihr verbundenen Teile größer ist als das Massenträgheitsmoment der anderen Kurbelwelle. Infolgedessen und infolge des schwankenden Drehmoments müssen an die Toleranzen der Zähne der Synchronisierungszahnräder und an die Toleranzen der Lager wegen des Geräuschpegels hohe Anforderungen gestellt werden.
Da bei diesen bekannten Maschinen nur eine Kurbeiwelle mit der anzutreibenden Vorrichtung verbunden ist, wird das Drehmoment der anderen Kurbelwelle somit über die Synchronisierungszahnräder zur anzutreibenden Vorrichtung weitergeleitet. Die Hälfte der Motorleistung wird somit über ein Zahnradgetriebe übertragen. Dies bringt selbstverständlich Leistungsverluste und Abnutzung der Zähne mit sich. Um dies möglichst zu beschränken, ist eine gute Schmierung dieser Zahnräder erforderlich. Dies bringt selbstverständlich mit sich, daß das Schmieröl oft gewechselt werden muß. was unter Umständen sehr unerwünscht ist.
Um all diesen Nachteilen zu begegnen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kurbelwellen unmittelbar mit der anzutreibenden Vorrichtung verbunden ist, wobei jede dieser anzutreibenden Vorrichtung wenigstens nahezu gleichen Leistungsbedarf hat.
Dadurch, daß beide Kurbelwellen je mit einer anzutreibenden Vorrichtung gekoppelt sind, wird keine Leistung mehr durch die Synchronisierungszahnräder übertragen. Diese dienen nun tatsächlich nur zur Synchronisierung.
Weiter haben beide Kurbelwellen nun dasselbe Trägheitsmoment, so daß auch aus diesem Grunde keine Belastungen der Synchronisierungszahnräder auftreten. Weil dabei nahezu keine Leistung mehr durch die Synchronisierungszahnräder übertragen wird, braucht die Schmierung auch nicht mehr solchen schweren Anforderungen zu entsprechen, so daß das Öl viel weniger oft gewechselt werden muß. Es ist sogar unter Umständen bei richtiger Materialwahl der Zahnräder, z. B. bei Nylonzahnrädern, möglich, diese trocken laufen zu lassen.
Die anzutreibenden Vorrichtungen können z. B. zwei Zentrifugalpumpen sein.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die anzutreibende Vorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen elektrisehen Stroms, die zwei Läufer enthält, die je unmittelbar mit einer Kurbelwelle des Heißgasmotors gekoppelt sind, wobei die mit jedem der Läufer zusammenarbeitenden Magnete in einen gemeinsamen Rahmen auf-
genommen sind.
Ein Vorteil dieser Vorrichtung ist außer seiner gedrängten Bauart die Tatsache, daß nun zwei in entgegengesetzter Richtung drehende Läufer mit den gleichen Massenträgheitsmomenten vorhanden sind, so daß keine Schwierigkeiten durch gyroskopische Wirkung empfunden werden. Dies kann bei der Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fahr- und Flugzeugen wichtig sein.
Eine weitere günstige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete afs Elektromagnete ausgebildet und die Erregerwicklungen in Reihe geschaltet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1, 2 und 3 drei sehr schematische und nicht maßstäbliche Schnitte durch einen Heißgasmotor mit einer mit ihm gekoppelten Vorrichtung zum Erzeugen elektrischen Stroms. Dabei sind im wesentlichen nur diejenigen Teile dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind, während andere Teile deutlichkeitshalber weggelassen sind;
F i g. 4 eine schematische Darstellung der Schaltfolge der Erregerwicklungen der Magnete.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Zylinder angedeutet, in dem sich ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 phasenverschoben bewegen können. Zwischen der Oberseite des Kolbens 2 und der Unterseite des Verdrängers 3 befindet sich ein Kompressionsraum 4, während über dem Verdränger 3 ein Expansionsraum 5 vorhanden ist Der Kompressionsraum 4 und der Expansionsraum 5 stehen über einen Kühler 7, einen Regenerator 8 und einen Erhitzer 9 miteinander in Verbindung. Ein Brenner 10 kann dem Erhitzer 9 Wärme zuführen.
Der Kolben 2 ist mittels einer Kolbenstange 12 mit einem Joch 13 verbunden. Der Verdränger 3 ist mittels einer Verdrängerstange 14 mit einem Joch 15 verbunden.
Das Joch 13 ist auf beiden Seiten drehbar mit den Kolbentreibstangen 16 verbunden, die ihrerseits mit den Kurbeln 17 bzw. 18 der Kurbelwellen 19 bzw. 20 gekoppelt sind. Das Joch 15 ist auf seinen beiden Seiten drehbar mit den Verdrängertreibstangen 21 verbunden, weiche mit ihren anderen Enden mit den Kurbeln 17 bzw. 18 verbunden sind.
Auf den Kurbelwellen 19 und 20 sind die Synchronisierungszahnräder 22 bzw. 23 angebracht, die dafür sorgen, daß diese Kurbelwellen keine gegenseitige Winkelverdrehung ausführen können.
Die Kurbelwellen 19 und 20 sind außerhalb des Kurbelgehäuses 24 mit Flanschen 25 und 26 versehen, die mittels Bolzen mit den auf den Wellen 29 und 30 befindlichen Flanschen 27 bzw. 28 gekoppelt sind.
Die Kurbeiwellen 19 und 20 sind in einem Kurbeigehäuse 24 gelagert, und die Wellen 29 und 30 sind auf den in der Zeichnung angegebenem Stellen in einem umfassenden Gehäuse 31 gelagert. Die Lager sind alle schematisch als Gleitlager angedeutet, es dürfte jedoch einleuchten, daß andere Lagertypen verwendbar sind.
Auf den Wellen 29 und 30 sind die Läufer 32 und 33 angebracht, die auf die bei Generatoren übliche Weise ausgebildet sind.
Die Läufer 32 und 33 arbeiten mit den Magneten 34 und 35 bzw. 36 und 37 zusammen, wobei diese Magnete auf übliche Weise von den zugehörenden Erregerwicklungen 38,39,40 und 41 umgeben sind
Die Magnete 34 und 36 sind dabei mittels des Schließteiis 42 geschlossen, und die Magnete 35 und 37 sind mittels des Schließteils 43 verbunden.
Die Erregerwicklungen sind, wie In F i g. 4 schema tisch dargestellt ist, in Reihe geschah·:'.·, wobei 34 ur-.j 37 Süd- und 36 und 35 Nordpole biidea
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist ist nun ein Generator mit zwei Läufern und einem gemeinsamen Ständer erhalten, was zu einer äußerst gedrängten Bauart führt, wobei sich die Läufer und Magnete in einem gemeinschaftlichen Magnetkreis befinden.
Die vom Heißgasmotor abgewandten Enden der Wellen 29 und 30 tragen Schleifringe 45, an denen der erzeugte Strom auf die übliche Weise abgenommen werden kann.
Da die Läufer 32 und 33 bei Drehung beide dieselbe Leistung aufnehmen, werden beide Kurbeiwellen 19 und 20 gleich schwer belastet. Das bedeutet, daß die im Heißgasmotor verfügbare Leistung zur Hälfte über die Kurbelwellen 19 unmittelbar auf den Läufer 32 übertragen wird, während die andere Hälfte der Leistung über die Kurbelwelle 20 unmittelbar zum Läufer 33 geführt wird. Das bedeutet, daß keine Leistung mehr über die Synchronisierungszahnräder 22 und 23 von einer auf die andere Kurbelwelle übertragen wird. Diese Synchronisierungszahnräder dienen somit tatsächlich nur zur Synchronisierung, so daß an die Schmierung keine hohen Anforderungen gestellt zu werden brauchen.
Ein anderer günstiger Faktor ist, daß die Massenträgheitsmomente beider Kurbelweilen 19 und 20 und der mit ihnen verbunden Teile hierbei gleich groß sind.
Da sich die Kurbelwellen 19 und 20 und die mit ihnen verbunden Läufer 32 bzw. 33 in entgegengesetzter Richtung drehen, wird die gyroskopische Wirkung des einen durch die des anderen gerade ausgeglichen. Dies ist günstig, wenn das Aggregat in Fahrzeugen u.dgl. angeordnet ist.
Außerdem im oben stehenden, bereits erwähnten Vorteilen hat die dargestellte Vorrichtung eine äußerst gedrängte Bauart.
Obschon in der Zeichnung als Antriebsvorrichtung' nur ein Einzylinderheißgasmotor dargestellt ist, dürfte es einleuchten, daß unter Beibehaltung der erwähnten Vorteile Mehrzylinderheißgasmotoren angewandt werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

16 Oi 459 Patentansprüche:
1. Vorrichtung mit einem Heißgasmotor der Verdrängerbauart, die mit mindestens einem Paar gleicher und auf beiden Seiten einer die Mittellinie der Maschine enthaltenden Ebene liegender Kurbeln versehen ist, die zu zwei sich gegenseitig synchron, phasengleich und in entgegengesetzter Richtung drehenden Kurbelwellen gehören, deren Mittellinien parallel zueinander verlaufen und auf beiden Seiten der erwähnten, die Mittellinie der Maschine enthaltenden Ebene liegen, wobei jedes zusammengehörende Kurbelpaar mit mindestens einem Kolben und mindestens einem mit diesem zusammenarbeitenden Verdränger verbunden ist und in der Verbindung zwischen jeder der Kurbeln und jedem der Kolben bzw. der Verdränger eine sich geradlinig bewegende Kolben- bzw. Verdrängerstange vorhanden ist und wobei die vom Kolben abgewa'ndten Enden der Kolbenstangen auf der einen und die vom Verdränger abgewandten Enden der Verdrängerstangen auf der anderen Seite der die Mittellinien der Kurbelwellen enthaltenden Ebene liegen, wobei die beiden Kurbelwellen mittels miteinander kämmender Zahnräder gegenseitig gekoppelt sind, wobei wenigstens eine der Kurbelwellen mit einer anzutreibenden Vorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kurbelwellen (19, 20) auf derselben Seite unmittelbar mit einer anzutreibenden Vorrichtung (32, 33) verbunden ist, wobei jede dieser anzutreibenden Vorrichtung wenigstens nahezu gleichen Leistungsbedarf hat.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anzutreibende Vorrichtung durch eine Vorrichtung zum Erzeugen elektrischen Stroms gebildet wird, welche zwei Läufer (32, 33) enthält, die je unmittelbar mit einer Kurbelwelle (!9, 20) des Heißgasmotors gekoppelt sind, wobei die mit jedem der Läufer (32,33) zusammenarbeitenden Magnete (34 bis 36) in einen gemeinsamen Rahmen aufgenommen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (34 bis 36) als Elektromagnete ausgebildet und die Erregerwicklungen (38 bis 41) in Reihe geschaltet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf derselben Seite der Läufer (32, 33) liegenden Magnete (34, 36 bzw. 35, 37) mittels eines Schließteils (42 bzw. 43) geschlossen sind, so daß die Magnete und die Läufer in einen gemeinsamen Kreis aufgenommen sind.
DE1601459A 1965-12-08 1966-12-06 Vorrichtung mit einem Heißgasmotor und einer mit ihm gekuppelten anzutreibenden Vorrichtung Expired DE1601459C3 (de)

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