DE1998521U - Tandem-freikolbenmaschine. - Google Patents

Description

Tandem - Freikolbenmaschinen

Die Priorität des französischen Patentes No. 107.680 vom 24. Mai 1967 wird in Anspruch genommen.

Die Neuerung betrifft Tandem-Freikolbenmaschinen, d. h. Maschinen, die zwei miteinander ausgerichtete Arbeitszylinder umfassen, in denen jeweils zwei gegemüberstehende Arbeits-Freikolben arbeiten. Wenn nachfolgend weiterhin die Ausdrücke "Arbeitszylinder und "Arbeitskolben" verendet werden, so sind darunter die Brennkraftzylinder bzw. Brennkraftkolben der gattungsgemäßen Verbrennungsmaschine zu verstehen.

Die Arbeitskolben (Innenkolben), die einander benachbart sind und die mechanisch miteinander verbunden sind, stellen eine erste Gruppe dar, während die beiden Außenkolben - die ebenfalls mechanisch miteinander verbunden sind - eine zweite Gruppe bilden, wobei die mechanischen Verbindungseinrich-

tungen der letztgenannten Gruppe mindestens eine Stange umfassen, die parallel zur Achse der Maschine angeordnet ist, aus den Arbeitszylindern herausragt und im folgenden durch den Ausdruck "Verbindungsstrebe" bezeichnet wird, wobei dieser Ausdruck auch sämtliche Varianten von Stangen umfaßt oder von analogen Elementen, die dieselbe Funktion ausüben.

Diese beiden Gruppen von Arbeitskolben sind durch Syn-

en
chronisiereinrichtung so miteinander verbunden, daß, wenn die in einem dieser Arbeitszylinder arbeitenden beiden Arbeitskolben mit entgegengesetzter Bewegung ihren Arbeitshub ausführen, die beiden im anderen Zylinder· arbeitenden KoI ^n mit entgegengesetzter Bewegung ihren Kompressionshub ausführen, und umgekehrt.

Die durch die Verbrennung von Brennstoff in den Arbeitszylindern freiwerdende Energie wird im allgemeinen zum Komprimieren von Luft ausgenutzt, die entweder außerhalb der Preikolbenmaschine Verwendung finden kann - in welchem Falle die letztere einen Motorverdichter darstellt - oder die innerhalb der Freikolbenmaschine zum Aufladen und Spülen der Arbeitszylinder der Maschine Verwendung finden kann, um dann mit den nur teilweise entspannten Verbrennungsgasen ein unter Druck stehendes heißes Gasgemisch zu bilden, das nach dem Entweichen aus den Auslaßsöhlitzen der

Arbeit zj_inder zum Antrieb einer Empfängermaschine dient, und zwar insbesondere einer Turbine, wobei dann die Maschinen der letzteren Art als Eigenerzeuger arbeiten.

Dabei kann, wohlverstanden, dieselbe Maschine gleichzeitig ein unter Druck stehendes heißes Gas an eine Empfängermaschine liefern und reine komprimierte Luft an einen anderen Empfänger.

Die Verbindungsstreben der zweiten Arbeitskolbengruppe sind im allgemeinen lang und im Prinzip nur dazu bestimmt, unter einer Zugbeanspruchung zu arbeiten. Es können jedoch bei Tandemmaschinen mit gegenüberstehenden Freikolben der hier gezeigten Art diese Verbindungsstreben in bestimmten Momenten auch Druckkräften ausgesetzt sein. Man könnte diesem Nachteil dadurch Rechnung tragen, daß man d°n Querschnitt dieser Streben vergrößert, das würde aber zu einer Erhöhung des Gewichts der Maschine führen und zu einer ungünstigen Erhöhung der Trägheitskräfte.

Das Ziel dieser Neuerung ist, diese Nachteile zu beseitigen und diese Maschinen so zu gestalten, daß die Verbindungsstrebe oder -streben v/ährend des gesamten Hubes der Arbeitskolben der TandemmasGiUntt nur auf Zug beansprucht werden.

Ein weiteres Ziel der Neuerung ist, die Abmessungen der Ma-SGhine - insbesondere in axialer Richtung - zu vermindern.

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Die Tandem-Freikolbenmaschine nach der Neuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Außenkolben -d. h. der Kolben der ersten Gruppe - mit einem Ausgleichskolben verbunden ist, der vorzugsweise als Luftverdichtepkolben wirkt und in einem Ausgleichszylinder während der Einwärtsbewegung des entsprechenden Arbeitskolbens - d. h. während in dem Arbextszylinder, in der. dieser Arbeitskolben arbeitet, die Verdichtung stattfindet - einen Bewegungswiderstand erzeugt.

Die Ausgleichskolben und ihre Zylinder können gesonderte Ausgleichs-ginheiten bilden, die an den Enden der Maschine angeordnet sind, sie können aber auch zu eir ^r einzigen Einheit zusammengefaßt sein, in der der Kolben als doppeltwirkender Kolben inkinem einzigen Ausgleichszylinder arbeitet, v:obei dieser doppeltwirkende Kolben vorzugsweise auf einer Verbindungsstrebe sitzt. Auf alle Fälle kommt der Widerstand, der auf den Ausgleichskolben während der Einwärtsbewegung des entsprechenden Arbeitskolbens einwirkt, noch zu dem Widerstand hinzu, dem der letztere Kolben infolge der Verdichtung der Luft im Innern des Arbeitszylinders ausgesetzt ist.

Mach einer vorzuziehenden Ausfuhrungsform der Neuerung legt man in die mechanische Verbindung der ersten Arbeitskclbengruppe - wobei diese Verbindung im allgemeinen durch eine einfache Stange dargestellt wird - einen Verdichterkolben, der als doppeItwirkender Kolben In einem Verdichterzylinder

zwischen den beiden Arbeit ρ zylindern arbeitst. Maxi erhält auf diese Weise eine besonders kompakte Maschine, bei der die Verbindungsstreben keinerlei Druckbeanspruchungen ausgesetzt sind.

Wenn die Ausgleichskolben als einfachwirkende Luftverdichterkolben arbeiten und wenn in einem gemäß dem vorigen Abschnitt ausgelegten Eigenerzeuger die entsprechenden Ausgleichszylindo? an entgegengesetzten Enden dieser Maschine angeordnet sind, so läßt man vorzugsweise den Ausgleichszylinder und den Kornpressionsraum - der sich auf derselben Seite dieses doppeltwirkenden Verdichterkolbens wie der Ausglexchszylinder befindet - in Verbindung mit den Einlaßschlitzen des Arbeitszylinders stehen, der bezogen auf die Mitte der Tandemmaschine au^ der entgegengesetzten Seite von Ausgleichszylinder ur.d Kompressionsraum angeordnet ist. Dadurch erreicht man, daß jeder Arbeitszylinder durch zwei Kompressionsräume gespeist wird, die Jn verschiedenen Abständen von dem durch sie gespeisten Arbeitszylinder angeordnet sind, und das wieder ermöglicht ein praktisch ununterbrochenes Spülen jedes der Arbeitszylinder während praktisch der gesamten Öffnungsdauer der EinlaßscLlit^ dieser Zylinder.

Die Neuerung wird nun in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels oiner Tandem-Freikolbenmaschine nach der Neuerung;

Figur 2- einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Tandemmaschlne nach der Neuerung;

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels dieser Tandemmaschine;

Figur 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Figur 3;

Figur 5 einen Schnitt durch einen Außenarbeitslcolben in Verbindung mit einer Gesamtheit Ausgleichszylinder/Ausgleichskolben bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel dieser Elemente; und

Figur 6 eine Axialschnitt-Ansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Neuerung.

Was nun zunächst die Tandem-Freikolbenmaschine in ihrer Gesamthait - mit Ausnahme ihrer VerdichteaELemente und der den Gegenstand der Neuerung bildenden Einrichtungen ~ betrifft, so umfaßt sie in an sich bekannter V/eise einen ersten und einen zweiten Arbeitszylinder I₁ und l_{gj die koaxial} zueinander angeordnet sind und in denen man mit entgegengesetzten Phasen *e zwei Arbeitskolben 2^₃ 3₁ und 2₂, 3₂ (Figuren 1 bis 3) arbeiten läßt. Die eine erste Gruppe bildenden Innenkolbsn 2, und 2~ sind äiarsh eine starre Verbindungsstange U verbunden und die eine zwei ce Gruppe bildenden Äußenkolben 3, und 3₂ sind ebenfalls untereinander durch

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eine Gesamtheit von Elementen starr verbunden, die direkt an diesen Kolben befestigte und in Querstücken 7^ und 7₂ endende Stangen 6. und 6₂ umfaßt, die ihrerseits untereinander durch Verbindungsstreben 8 verbunden sind, die aus den Arbeitszylindern I₁ und I₂ herausgeführt sind.

Man erhält auf diese Weise zwei Garnituren mit entgegengesetzter Verdrängung, deren Bewegungen in an sich bekannter V/eise synchronisiert werden können (Figuren 2 und 3), und zwar mit Hilfe von Zahnstangen 9^ und 9₂, die jeweils kraftschlüsuiß mit einer dieser beiden Garnituren verbunden sind und mit einem gemeinsamen Ritzel 11 kämmen.

Die Speisung der Arteitszylinder wird einerseits durch Einlaßschlitze 12^, 12₂ sichergestellt, die in den Arbeitszylindern angebracht sind und die die letzteren mit Behältern oder Gehäusen 13^, 13₂ ⁱⁿ Verbindung bringen können, die in diesen Gehäusen durch Verdichterelemente (für die nachstehend mehrere günstige Ausführungsbeispiele beschrieben werden sollen) aufgestaute Spülluft enthalten, und andererseits durch Auslaßschlitze 1*1 ^, 1*1 ^,, die das Entweichen einer Mischung aus Luft und. Produktion dei? Verbrennung in z. B. eine Empfängerturbine (nicht dargestellt) ermöglichen, und zwar durch Kanäle 15^, 15₂> wenn diese Schlitze durch die entsprechenden Arbeitskolben während des letstan Teils der Bewegungen der let^ itren in Richtung auf ihre jtfeiiigen ä Totpunkte freigegeben werden.

Bei dem in Figur i dargestellten Ausrührungsbeispiel und gemäß der Neuerung verbindet man jeden der Außenarbeltskolben "S₁, 3₂ starr mit einem als Ausgleichskolben bezeichneten .Verdichterkolben 16^ und 16₂, wobei jeder dieser Ausgleichskolben als einfachwirkender Kolben in einem Ausgleichssylin- · der IT₁ oder 172 arbeitet. Jeder der Kolben IS₁ und l6₂ ver-4iehtet Luft im entsprechenden Ausgleichszylincier, wenn der mit ihm verbundene Arbeitskolben die Verbrennungsluft in seinem Arbeitszylinder verdichtet.

Durch Hinzufügen dieser Gesamtheit Ausgleichskolben/Ausgleichszylinder zu jedem der Auaenarbeitskolben wird derjenige dieser ArbeiLtskolben "abgebremst", der seinen Einwärtshub ausführt und der deshalb die Verbindungsstreben 8 ständig unter Zugspannung hält oder - mit anderen Worten - bewirkt, daß diese Streben auf ihrem gesamten Weg nur unoer Zug arbeiten.

Wie bereits gesagt, stellt die durch jeden der Ausgleichskolben 16^ und log und seinen Ausgleichszylinder dargestellte Gesamtheit ein einfachwirkendes Verdichterelement dar, das mit dem Spülluftbehälter 13₁ (oder 13g) des ArbeitsZylinders I^ (oder I₂) in Verbindung steht und mit dem entsprechenden Arbeitskolben zusammenwirkt, wobei die so aufgebaute Tan-

demmaschine dann an jedem ihrer Enden ein solches Verdichterelement umfaßt. Außer diesen beiden einfachwirkenden Ver-

T dichterelementen, viie k~uftsehlÜ8sig mit den jeweiligen AuÄen-

Arbeitskolben verbunden sind, umfaßt die Maschine zweckmäßige!

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weise noch ein doppelwirkendes zentrales Verdichterelement, dessen Zylinder 18 zwischen den Arbeitszylindern I^ und Ip angeordnet ist und dessen Kolbenelement 19 starr mit der Verbindung k zwischen den Innen-Arbeitskolben 2. und 2_O verbunden ist.

Die Speisung dieser Verdichterelemente erfolgt in an sich bekannt erWeise, indem die Zylinder 17^ ITg auf der Innenseite der Kolben 16^, i6₂ Lufteinlaßventile 21^ bzw. 2I₂ umfassen, wobei Druckventile 22. bzw. 22₂ bei den Druckhüben der einfachwirkenden Verdichterkolben ΐβ., i6₅ die Luftversorgung der Gehäuse 13-jj 13₂ ermöglichen. Ebenso umfaßt der doppeltwirkende Verdichterzylinder 18 im einen und im anderen der im Zylinder 18 durch den Kolben 19 abgegrenzten Räume Einlaßventile 23.« Und 23p Una Ventile 24^ und 2^₂, wobei die letzteren das abwechselnde Hineindrücken verdichteter Luft in das eine und in das andere der Gehäuse 13-, und 13„ der

■ ''Mas chine (Figur 1) ermöglichen, oder in einen Behälter 25 (Figur 2), der eine ständige Verbindung zwischen diesen beiden Gehäusen herstellt.

In Figur 2, wo Elementen der bereits beschriebenen Maschine gleichwertige Elemente durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind, ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Neuerung dargestellt.

Gemäß dieser Figur umfaßt die Maschine einerseits ein erstes Verdichterelemete* aus einem Verdichterzylinder 26. , in dem

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ein doppeltwirkender Verdi jhterkolb en 27 _± arbeitet, der in der starren Verbindung 4 zwischen den beider, inneren Arbeitskolben 2₁₉ 2₂ liegt, und andererseits ein zweites Verdichterelement, das als Ausgleichselement wirkt und mindestens einen Verdichterzylinder 26_? umfaßt, in dem mindestens ein zweiter, doppeltwirkender Verdichterkolben 27₂ arbeitet, der in den Verbindungsstreben 8 der äußeren Arbeitskolben 3₁₃ 3₂ liegt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das erste und zweite Ver- g dichterelement koaxial angeordnet und liegen alle beide zwi-

sehen den beiden Arbeitszylindern der Maschine, wobei die starre Verbindung ¹J zwischen den beiden inneren Arbeitskolben |

2₁₃ 2₂ durch den Kolben 27₂ des zweiten Verdichterelements j> hindurchgeht* und die Verb indungs streb en 8 durch den Kolben 27 des ersten Verdichterelements hindurchgehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel einer¹ Tandem-Freikolbenmaschine nach der Neuerung sieht man im übrigen zweckmäßlgerweire Einrichtungen vor, um die Dichtheit zwischen den beiden Verdichterzylindern 26. und 26g sicherzustellen.

Zu diesem Zweck verbindet man im Zylinder 26„ die beiden Bü~

den 28. und 28.^ durch hohle Verankerungsstangen 29> in deren Innerem die Verbindungsstreben 8 gleiten und man vorbindet ebenso im Verdichterzylinder 26₂ die beiden Bödon 28_2ji und ²^2b ^{durch eine} einzige hohle Verankerungsstange Jl, in der die Verbindungsstange 4 gleitet.

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Die Abc * ⁿhtung zwischen den beiden aneinandergrenzenden Verdichtun svolumina_a die durch den Verdiehterkclben in jedem der beiden doppeltwirkenden Verdichteslemente abgegrenzt werden_s kann man in an sieh bekannter Weise sicherstellen durch z. B. einerseits äußere Kolbenringe 32_±, 3^₂ auf den äußeren Teilen der Kolben 27^ 27₂, die auf den Innenwänden der Zylinder 26., und 26 _? reiben und andererseiV, durch innere Kolbenringe 33, 3²I₃ die auf den Außenwänden der Verankerungsrohre 29 bzw. 31 reiben.

Außer der Abdichtung zwischen den verschiedenen Verdichtungsvolumina ergibt sich daraus noch der weitere Vorteil, daß die Geschwindigkeiten der reibenden beweglichen Teile gegenüber den feststehenden Teilen nicht die Geschwindigkeit jeder der Garnituren überschreiten, während die Geschwindigkeit der Kolben gegenüber den durch sie hindurchgehenden Stangen doppelt so groß ist wie die Verdrängungsgeschwindigkeit der Kolben.

Man erhält auf diese V7eise eine Tandernmaschine mit verminderten Abmessungen, in der die Verdichter- und die Ausgleichselemente zu einem kompakten Block In dor Mitte der Maschine zusammengefaßt sind.

Ein zusätzlicher Vorteil dieses Aufbaue besteht In einfacher Montage und Demontage der Maschine und - insbesondere In dem

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vorzuzjeienden Fall, wo die äußeren Arbeitskolben mit den Auslaßschlitzen der Arbeitszylinder zusammenarbeiten - im einfachen Ausbauen und Warten odF-' Auswechseln dieser Kolben, die während des Betriebes der Tandemmaschine stets am stärksten thermisch beansprucht werden.

Es versteht sich von selbst, daß man bei der in Figur 2 dargestellten Maschine auch die Trennwände 28^_b und 28_9o fortlassen könnte, um zwei Verdichterelemente zu erhalten, von denen Jedes einen Verdichterkolben umfaßt, der mit einem gemeinsamen Verdichterzylinder zusammenwirkt und im letzteren drei VerdlchtungsVolumina veränderlicher Größe abgrenzt. Natürlich könnte man in einem solchen Fall keine hohlen Stangen des Typs derjenigen Stangen mehr verwenden, die durch die Bezugszahlen 29 und 31 bezeichnet sind, so daß dann die Verdichterkolben 27^, 272 direkt auf den Streben 8 und der Verbindungsstange 4 gleiten*

Das Problem der auf den Stangen oder Streben gleitenden Verdichterkolben entfällt bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Maschine. Hier ist nur dasjenige der Verdichterelemente, dessen Kolben in der Verbindung 4 der inneren Arbeitskolben 2_Λ , 2₉ liegt, zwischen den entsprechenden Arbeitszylindern angeordnet, während man den (oder die) Zylinder des Ausgleichselements, das kraftschlüssig mit den äußeren Arbeitskolben 3-p 3₂ verbunden ist, längs der Achse oder der Achsen angeordnet hat, die parallel zur Achse dieser Kolben liegen, wobei diese Achsen selbst außerhalb des größten Zylindervolumens der die Maschine darstellenden Gesamtheit angeordnet sind. | O Q O Pv O "I 13 -

Bei einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform der Meuerung sieht man für das das zweite Verdichterelement dar~ stellende Ausgleichselement mehrere Verdichterzylinder vor, wie z. B. drei Verdi enter zylinder 26 , 2o~, , 2o_ , die in

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den Spitzen eines gleichzeitigen Dreiecks angeordnet sind, dessen Mittelpunkt mit der Achse des ersten Verdichterelements 26^, 27 zusammenfällt (Figur 4), wobei diese drei Verdichterzylinder mit drei Kolben zusammenwirken, die a.uf drei Streben 3„₃ 8-^, 8_Λ sitzen.

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Die Querschnitte der Zylinder 26«, 26_o. , 2o_Ort sind dabei deutlich kleiner als der Querschnitt des VerdichterZylinders 26,j ₃ und zwar in einem Verhältnis von praktisch l/3> wenn diese Zylinder mit einzigen Kolben zusammenwirken, damit die durch die beiden Verdichtergruppen in die Gehäuse 13^ ₃ 13p gec_ ackten Luftvolumina im wesentlichen gleich bleiben.

Manfcann den Durchmesser der Zylinder 26„ , 26pv. 26^ noch vieiter vermindern, wenn man sie in mehrere Kammern - z. B. zwei Kammern 36 , 36, - unterteilt, die zueinander koaxial j angeordnet sind und von denen die eine in der Verlängerung

der anderen liegt, wobei diese Kammern mit Elementen von ein fachwirkenden Verdichterkolben 37„_s 37^ zusammenwirken, die im Abstand voneinander in die Streben gelegt sind. Die Querschnitte der Zylinder 26₂ , 2C₃^, 26„ betragen dann in diesem Falle grüßenordnungsmäßig nur noch 1/6 äeh Querschnitts des Zylinders 26^.

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Die an den Querstücken 7₁₃ 7₂ befestigten Streben 8 stollen

die Verbindungsstangen zwischen mehreren Kolben v/Ig 37_a>

37_b dar, die mit diesen äußeren Verdichterzylindern 36_a» 36 ζ us ammenw irk e η.

Man erhält dann - iris υ es andere durch den Wegfall de? Reib·? der Verdichterkolben und der beweglichen Stangen- einen in verschiedener Hinsicht vielleicht noch günstigeren Aufbau als im Falle von Figur 2 und eine noch gräßere Kompaktheit der Gesamtheit der Maschine*

Verglichen mit der Arbeitsweise der Kolben 16^, l6₂ in Figur stellen die Kolben 37 , 37, nur durch ihre Flächen einfach-

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wirkende Ausgleichskolben dar.

Nachstehend soll nun ein Ausführungsbeispiel einer der Gesamtheiten Ausgleichszylinder/Ausgleichskolben beschrieben werden, wie Sie in Abb. 1 für den Arbeitskolben 3„ vorgesehen ist, wobei sich versteht, daß für den anderen Arbeitskolben 5. eine äquivalente Gesamtheit vorhanden ist.

Der Ausgleichskolben der jeweiligen Gesamtheit wird in Figur durch ein kraftschlüssig mit dem äußeren Arbeitskolben 3₂ verbundenes Kolbenelement l6₂ dargestellt, dessen Querschnitt etwas iücöSer ist als der des Kolben 3_O, das mit einem Zylinäereleinent 17₂ zusammenwirkt, das seinerseits mit dem den Arbeitszylinder ig umgebenden Gehäuse 13₂ verbunden ±_;t, und zwar durch eine oder mehrere Öffnungen 38, in denen man gegebenenfalls Druckventile 22„ fraiöüt dargestellt) anordnen

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In einem solchen Falle stellt die Gesamtheit Ausgleichskolben 16₂ / Aus^leichszylinder 17 ₂ ^{noch eln} weiteres, echtes einfachwirkendes Hilfs-Verdichterelement dar.

Der nach der Erfindung in Figur 6 dargestellte Eigenerzeuger entspricht in der allgemeinen Anordnung der Arbeits- und Verölchtsrsylinder sowie aueh in den Verbindungen zwischen öen Fvelkolben der Maschine von Figur 1.

Die durch die äußeren Ausgleichskolben 106., 1O6₂ verdichtete Luft dient zusammen milt der durch den doppeltwirkenden Kolben 10*} verdichteten Luft zum Speisen der Arbeltszylinder ioi_a, ioi₂.

Bei der In Figur b dargestellten Haschine stehen die Verdichtungsräume, die sich auf einer Seite der Mittellinie der Tandemmaschine befinden,, mit den Einlaßöffnungen des Arbeitszylinders in Verbindung^ die sich auf der anderen Seite der Mittellinie der Tandemmaschine befinden. Daher speisen der Verdichtungsraum 107%» und der Verdichtungsraum, der im Vü?- dichterzylinder 105 auf der linken Seite des Verdichterkolbens 10¹J liegt* gemeinsam den Arbeitszylinder 101-_; der sich auf der rechten Seite der Maschine befindet. Die Verbindung zwischen diesen beiden Ver-dichtungsräumen und den Einlaßschlitzen 112₂ des ArbeitsZylinders 101p wird durch die unterschiedlich lanp-en Leitungen 15O_- und 150_o hergestellt. Analog dazu wird der Arbeitszylinder 101^ durch die verdichtete Luft gespeist, die im Verdichtungsraum 1O7₂ verdichtet wird und in

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dem Verdichtungsraum, der sich rechts vom Verdichterkolben bofindet. Zu diesem Zweck stehen diese beiden letzteren VerdlchtungsrUume durch die Leitungen 15I₁ und 15I₂ mit den Einlaßschlitzen 112.1 des Zylinders 1Oi₁ in Verbindung.

Dadurch erreicht man nicht nur, daß die Druckperioden der Verdienterkelben. die die Luft in die Einlaßschiitze des ei·* nen ArbeiteZylinders drücken, mit den Perloden zusammenfallen, v/ährend der die Einlaßschlitze dieses Zylinders geüffnet sind, sondern auch, daß sich die Versorgung Jedes der Arbeitszylinder mit Verbrennung- und Spülluft praktisch über die gesamte Öffnungsdauer dieser Schlitze erstreckt, was durch die unterschiedliche Länge der Leitungen 15O₁, 15O₂, 15I₁, 151ο erreicht wird, weil dieser Längonunterschied die Ankunft der durch die äußeren Verdichterkolben verdichteten Luft im Arbeitszylinder gegenüber der Ankunft der di£rch den doppeltwirkenden inneren Verdichterkolben 10*1 verdichteten Luft ver-.zögert.

I! Falls die verdichtete Luft vor ihrem Eintritt in die Arbeitszylinder gekühlt werden soll, kann man in die verschiedenen Leitungen 15O₁, 15O₂, 15I₁ und 15I₂ Kühleinrichtungen

152₂ und ^₁, 153₂ legen und deren Kühlwirkung unterschied

lich stark machen. So kann in den Leitungen 15O₂ und wirksamere Kühleinrichtungen anordnen als in den Leitungen 15O₁. 15I₁S um die Luft zu Beginn des SpülVorgangs stärker zu kühlen als die Luft, die für das Ende des SpülVorgangs sorgt.

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Selbstverständlich - wie es im übrigen auch schon aus dem Vorstehenden hervorgeht - ist die Neueruug keineswegs auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt und auch nicht nuf die Ausführungsbeispiele ihrer verschiedenen Teile, die oben ba-·, schrieben worden sliM, sondern sie umfaß.t auch sämtliche Varianten, darunter insbesondere diejenige« Variante, bei der zumindest ein Teil der in isindast'ens einigen Verdichtungsräumen der Tandemmai3chine nach der Neuerung verdichteten Luft nach außen geleitet wird ohne durch die Arbeitszylinder der Maschine zu gehen.

Claims (1)

1.) Tandem-Freikolbenmasehine, die zwei miteinander ausgerichtete Arbeitszylinder umfaßt ₉ in denen Jeweils zwei «•§£reT£iihoT»g-höHgniig Aj»bgitskolben arbeiten= wobei die inneren Arbeitskolben ?n jeweils dem einen und dem anderen dieser beiden Arbeitszylinder arbeiten imd mechanische zu einer ersten Gruppe verbunden sind, während die beiden äußeren Arbeitsk^lben., die ebenfalls in £weils den* einen und dem anderen von zwei Arbeite zylindern arbeiten und mechanisch zu einer zweiten Gruppe verbunden sind, wobei die mechanischen Verbindungseinrichtungen dieser letzteren Gruppe mindestens eine VerbIndtstngsstange umfassen, die parallel zur Achse der Maschine angeordnet ist und aus den Arbeitszylindern herausgeführt wird, wobei zwischen den beiden Gruppen noch Synchronisiereinrichtungen vorhanden sind, um zu erreichen, daß, v,enn die beiden gegenläufigen Arbeitskolben, die in einem der Arbeitszylinder arbeiten, ihren Auswärtohub (Arbeitshub) ausführen, die beiden gegenläufigen Kolben im anderen Arbeitszylinder ihren Einwärtshub (Verdichtungshub) ausführen, und wobei diese Maschine dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder der äußeren Arbeitskolben (3_1S 3₂ oder 102., 102g) also der Kolben, die die zweite Gruppe bilden, ^nIt einem Ausgleichskolben verbunden ist (16^, 16₂ oder 37 , 37_b oder 106., 1O6₂ oder 27p)s um in einem Ausgleichszy-

linder (U₁, 17₂ ^oder 36_&a 36_b oder 107_ia W₂ oder 26₂) während des Einwärtshubes des entsprechenden Arbeitskolbens einen Bewegungswiderstand zu erzeugen, damit das Auftreten von Druckspannungen in den Verbindungsstangen (8) verhütet j wird.

2.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Arbeitszylindern (I₁₅ I₂) ein doppeltwirkendes VerdichteiPrlement (26., 27^ angeordnet ist, und dadurch, daß der Kolben (27.*) dieses Verdichterelements auf der Stange (4) befestigt 1st, die die beiden innexen Arbeltskolben (2^, 2₂), die die erste Gruppe bilden, verbindet.

3.) Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben ein Verdichterkolben ist, der in einem Verdichterzylinder arbeitet, desssn Ein- und Auslaßventile derart angeordnet sind, daß der Ausgleichskolben während der Einwärtsbewegung des entsprechenden Arbeitskolbens Luft verdichtet«

k.) Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgleichskolben, die mit den beiden äußeren Arbeitskolben zusammenarbeiten, zu einem einzigen, doppeltwirkenden Ausgleichskolben (27₂) zusammengefaßt sind, ?.. den entsprechenden Ausgleicnszylinder (26_?) in zwei Räume beiderseits dieses Ausgleichskolbens unterteilt.

I ή

5.) Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ausgleichskolben auf mindestens einer Verblndungsstange (8) befestigt sind und in einem Zylinder (37«, 37_b) arbeiten, der seitlich zur Achse der Arbeitszylinder der Tandemmaschlne angeordnet ist.

6.) Maschine nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem ihrer Enden eine Verdichtereinheit vorhanden ist, die dargestellt wird durch einen einfachwirkenden Verdichterkolben (1^₁, if»₂* 37_a> 37_b und 106^ 1O6*₂)> der zusammen mit einem entsprechenden Verdichterzylinder (^₁, 17₂, 36_a, 36_b* ¹⁰I₁* 1°7₂) eine Verdichtereinheit uä

7.) Maschine nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die doppeltwirkende Verdichtervorrichtüng (26₂, 27g) zwischen den Arbeitszylindern (I₁, I₂) angeordnet ist, und dadurch, daß ihr Kolben auf mindestens einer der Verbindungsstangen (8) befestigt ist, die aus diesen Zylindern herausgeführt sind.

8.) Maschine nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das doppeltwirkende Verdichtet.ement (26_±, 27^) und die doppeltwirkende Ausgleichsvorrichtung (26₂, 27₂) zwischen den beiden Arbeitszylindern (I^, I₂) Seite an Seite angeordnet sind.

9,) Maschine nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet» daß die äußeren Arbeitskolben (3^, 3₅) unmittelbar über mechaiische Verblndungseinrlchtungen (6^, 8, 6_g) zusammengeschaltet und die Aualaßschlitze (1^, 14g) der zugehörigen Arbeitszylinder (1,,, I₉) so angeordnet sind, daß sie in der äußeren Endlage der Kolben (3-, 3₂) ^zum Austritt der Verbrermungsgase freigegeben sind.

10.) Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange oder -stangen (8) durch den Zylinder (26>,) de?=« Veredichterelements im Innern von Rohren (29) hindurchgehen, die sich zwischen den beiden Böden dieses Zylinders erstrecken.

11.) Maschine nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (4) der ersten Gruppe von Arbeitskolben (2₁, 2₂) durch den Zylinder (26₂) der Ausgleichsvorrichtung im Innern eines Rohres (31) hindurchgeht j, das sich zwischen den Böden dieses Zylinders erstreckt.

12.) Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

mehrere Ausgleichskolben (37_a, 37_b) mit ihren Zylindern regelmäßig um die Achse von Arbeitszylindern Maschine nerüm verteilt angeordnet sind und

auf einer entspr^r inenden Anzahl von Verbindungsstangen (8_.

8_b, 8_C) befestigt sind, die z. B. in drei Winkeln eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.

13.) Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadur-eh gekennzeichnet, daß die Ausgleichsvorrichtung durch einen Luftverdichter gebildet ist und eine Verbindung zwischen dem Auaglelchszyllnder (Ii₁* 17g» 36_&, 36_b, 107^, 1O7₂, 26_a) und einem Druckluftbehälter CU₁, U₃) über ein Ventil (22_α, 22₂) besteht, und der Druckluftbehälter (U₁, U₂) mit den Einlaßschlitzen (12^, 12p) mindestens eines der Arbeitszylinder (I₁, I₂) verbunden ist.

I¹I.) Maschine nach den Ansprüchen 1, 2 ,3, 6 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichszylinder (1OT₁ oder 107₂) und der Verdichtungsraum, der sich im Zylinder (105) des verälchterelements, bezogen auf die Kitte äcsr Maschine auf derselben Seite wie der Ausgleichszylinder, befindet, mit den Einlaßschlitzen (112₂ bzw. 112₁) des Arbeitszylinders. (10I₂, 10I₁) in Verbindung steht, der sich bezogen auf die Mitte der Tandemmaschine auf der Seite befindet, die der entgegengesetzt ist, auf der sich die Ausgleichszylinder und der Verdichtungsraum befinden, die ihn speisen.

15») Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Leitungen, die jeden Ausgleichszylinder bzw. jeden Verdichtungsraum mit dem Einlaß jedes -der Arbeitszylinder verbinden, KÜhleinrlehtungen befinden, die vorzugsweise eine unterschiedlich starke Kühlwirkung haben.