DE209203C

DE209203C -

Info

Publication number: DE209203C
Application number: DE1907209203D
Authority: DE
Filing date: 1907-10-22
Anticipated expiration: 1927-10-23

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ* 209203 KLASSE 46«. GRUPPE

HUGO JUNKERS in AACHEN.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbundmaschine (Explosions - oder Verbrennungskraftmaschine, Dampfmaschine usw.) mit konzentrischer Anordnung der Zylinder, und hat zum Zweck, den Rauminhalt und die Oberfläche der zur .Überströmung des Treibmittels aus dem Zylinder der höheren Stufe nach dem der niederen vorgesehenen Kanäle auf das denkbar geringste Maß zu bringen und

ίο die sonst durch Wirbelung' und Reibung in diesen Kanälen hervorgerufenen 'Energieverluste zu vermindern.

Während bei den bisherigen Maschinen dieser Art die Überströmkanäle sehr lang sind, mehrfach ihre Richtung wechseln und eingebaute Steuerungsorgane enthalten, sind sie bei der neuen Maschine kurz und enthalten keine Steuerungsorgane. Erreicht ist dies dadurch, daß in der gemeinschaftlichen Wandung je zweier Zylinder Schlitze für die Überströmung des Treibmittels vorgesehen sind, welche durch den gegenüber dem Kolben des Niederdruckzylinders in passendem Winkel voreilenden Kolben der nächsthöheren Stufe gesteuert werden. Da derartige Schlitze fast auf dem ganzen Umkreis der gemeinschaftlichen Zylinderwandung angeordnet werden können, so ist ein großer Gesamtquerschnitt der Kanäle leicht erreichbar. Die Länge der Kanäle ist nicht größer als die Dicke der (nach Bedarf mit Wasserkühlung versehenen) Zylinderwand.

Es können mehr als zwei Zylinder konzentrisch umeinander angeordnet sein.

Die Figuren der beiliegenden Zeichnungen stellen zwei Ausführungsbeispiele der neuen Maschine dar.

Fig. ι ist ein teilweise schematisch gezeichneter senkrechter Längsschnitt und

Fig.- 2 ein wagerechter Längsschnitt der einen Ausführungsform der Maschine,

Fig. 3 ein Querschnitt durch Fig. ι nach der Linie A-B. ~

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den Hochdruckzylinder an der Stelle der Überstromschlitze in größerem Maßstabe.

Fig. 5 zeigt einen teilweise schematisch dargestellten senkrechten Längsschnitt und

Fig. 6 einen wagerechten Längsschnitt der zweiten Ausführungsform der Maschine.

In den Fig. 7 und 8, welche'den Fig. 5 und 6 entsprechen, befindet sich der Hochdruckkolben in der äußeren Totlage.

Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Maschine ist der Hochdruckzylinder 1 gleichachsig durch die Mitte des Niederdruckzylinders 5 hindurchgeführt und an der Eintrittsstelle in den Niederdruckzylinder mit Überströmschlitzen 4 für die Explosionsgase versehen.

In dem Zylinder 1 spielt der Hochdruckkolben 2, welcher durch seine Kolbenstange 38, den Kreuzkopf 26 und die Pleuelstange 9 an dem mittleren Kurbelzapfen 10 einer dreifach gekröpften Kurbelwelle 27 angelenkt ist. Der Niederdruckkolben 3 ist ringförmig ausgebildet und derartig bemessen, daß sein innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser des

Hochdruckzylinders ι entspricht. . Der Kolben 3 steht mittels zweier an gegenüberliegenden Seiten befestigter Kolbenstangen 7, 7', der Kreuzköpfe 28,28' und der Pleuelstangen 11, 11/ mit den Kurbelzapfen 12, 12' der Kurbelwelle 27 in Verbindung. Der Niederdruckkolben 3 läuft infolgedessen auf dem Hochdruckzylinder ι und ist auf diesem mittels Kolbenringe abgedichtet.

Der Kurbelzapfen 10 ist in bekannter Weise zu den Kurbelzapfen 12, 12' unter einem Winkel versetzt, welcher der erforderlichen Voreilung des Hochdruckkolbens 2 gegenüber dem Niederdruckkolben 3 entspricht. Der aus dem Niederdruckzylinder 5 herausragende Teil des Hochdruckzylinders 1, welchen der Kolben 2 von der Zündung, also vom Beginn des Arbeitshubes bis zum Beginn der Freigabe der Überströmschlitze 4 zu durchlaufen hat, liegt bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Maschine abgekehrt der Kurbelwelle 27 und ist an seinem Ende durch einen mit der Zuführungsleitung 29 für das Brennstoffluftgemisch versehenen Deckel 30 abgeschlossen. In dem Deckel 30 ist das Gemischeinlaßventil 8 und vor diesem in dem Zylin-. der ι eine Zündvorrichtung angeordnet. In den Niederdruckzylinder 5 mündet ein Auslaßkanal 13 so ein, daß er von dem Niederdruckkolben 3 kurz vor dem Ende des Arbeitshubes freigegeben wird. In der Stirnwand des Niederdruckzylinders 5 kann außerdem noch ein gesteuertes Hilfsauslaßventil 6 vorgesehen sein.

Die Wandungen der Zylinder werden zweckmäßig mit einer Kühlung versehen. Beispielsweise kann die Einrichtung so getroffen sein, daß die Überströmschlitze 4 als Kanäle durch die Wandung des Hochdruckzylinders 1 hindurchgeführt sind und die Zylinderwandung, λνίε Fig. 4 zeigt, zwischen den Schlitzen von Kanälen 14 durchzogen ist, durch welche das Kühlwasser hindurchgeleitet wird.

Die dargestellte Maschine arbeitet im Z\veitakt. Ist der Kolben 2 auf seinem Auswärtshub in der gezeichneten Stellung angekommen, so beginnt das Überströmen der verbrannten Ladung aus dem Hochdruckzylinder ι in den Niederdruckzylinder 5 durch die Schlitze 4. Darauf öffnet sich das Ventil 8, durch welches die verdichtete neue Ladung eintritt, sie schiebt die noch vorhandenen Abgase aus dem Hochdruckzylinder 1 nach dem Niederdruckzylinder 5 über, während gleichzeitig der Hochdruckzylinder mit dem frischen Gemisch gefüllt wird. Inzwischen beginnt der Niederdruckkolben 3 seinen Ausgang, während der Hochdruckkolben 2, nachdem er die Überströmschlitze 4 in seiner Totlage ganz freigelegt hatte, wieder in die gezeichnete Stellung zurückkehrt. In diesem Augenblick schließt sich das Ventil 8. Von jetzt ab expandiert der Inhalt des Niederdruckzylinders S selbständig, bis nach Freilegung des Kanals 13 durch den Niederdruckkolben 3 die Abgase durch diesen Kanal auspuffen. Schließt der Niederdruckkolben 3 bei seinem Rückgang den Auspuffkanal 13 wieder, so kann der Rest der Abgase, falls er nicht komprimiert werden soll, durch das Ventil 6 austreten. Inzwischen wird die neue Ladung im Hochdruckzylinder 1 verdichtet, in bekannter Weise entzündet, und die Gase expandieren, bis in der gezeichneten Kolbenstellung der Arbeitsvorgang' von neuem beginnt.

Während bei der Ausführungsform der Verbundmaschine nach Fig. 1 bis 3 der vom Beginn des Arbeitshubes bis nach Freigabe der Überströmschlitze durchlaufene Teil der Kolbenbahn des Hochdruckzylinders außerhalb der Kolbenbahn des Niederdruckzylinders liegt, liegt bei der in Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsform der Maschine der von Beginn des Arbeitshubes bis nach Freigabe der Überströmschlitze durchlaufene Teil der KoI-benbahn des Hochdruckkolbens innerhalb der Bahn des Niederdruckkolbehs. Der aus dem Niederdruckzylinder herausragende Teil des Hochdruckzylinders ist in diesem Falle ;der Kurbelwelle zugekehrt. Der zweckmäßig¹ bis an das offene Stirnende des Niederdruckzylinders 32 durchgeführte Hochdruckzylinder 33 wird durch einen rohrförmigen Deckel 18 auf die passende Größe gebracht, der die Zündvorrichtung und die erforderlichen Ein- und Auslaßventile trägt. Auch diese Maschine arbeitet wie die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform der Maschine im Zweitakt.

Bei der in den Fig. 5 bis 8 veranschaulichten Maschine ist zur Umsetzung der Kolbenbewegungen in eine IJmlaufbewegung ein Getriebe verwendet, durch welches die Verwendung einer mehrfach gekröpften Kurbelwelle vermieden ist.

Der Niederdruckkolben 17 ist in der üblichen Weise durch zwei Kolbenstangen 16, 16', die Kreuzköpfe 34, 34' und die Pleuelstangen 35, 35' mit dem Kurbelzapfen 23 einer einfach gekröpften Kurbelwelle 25 verbunden. Zwischen dem Hochdruckkolben 19 und der Kurbehvelle 25 ist eine Schwinge eingeschaltet, welche einerseits durch eine Gelenkstange 21, den Kreuzkopf 36 und die Kolbenstange 20 mit dem Hochdruckkolben 19 in Verbindung steht, andererseits durch eine Gelenkstange 22 mit dem Kurbelzapfen 23 gelenkig verbunden ist. Die um den Zapfen 37 drehbar gelagerte Schwinge ist z. B. aus zwei durch Bolzen miteinander verbundenen Teilen ausgeführt, von denen jeder aus einem unteren Arm 15 und einem im Winkel dazu gebogenen Arm 24 besteht. An die Arme 24 ist die Stange 22 so

angelenkt, daß sie in Verbindung mit der Schwinge den zur Erzielung der nötigen Voreilung des Hochdruckkolbens 19 erforderlichen Antrieb sichert.

Die Kolben werden mittels dieses Getriebes in derselben Weise bewegt, wie bei der Verwendung einer dreifach gekröpften Kurbelwelle, bei welcher die Kurbeln der" beiden Kolben unter dem der Voreilung des Hochdruckkolbens entsprechenden Winkel zueinander versetzt sind.

Die Maschine kann auch als Dampfmaschine oder Kompressor Verwendung finden. Bei der Ausführungsform der Maschine als Kompressor hat der Hochdruckkolben gegen den Niederdruckkolben infolge der umgekehrten Drehrichtung' natürlich Nacheilung.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

i. Verbundmaschine mit mehreren konzentrisch angeordneten Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß in der

gemeinschaftlichen Wandung je zweier Zylinder Schlitze für die Überströmung des Treibmittels vorgesehen sind, welche durch den gegenüber dem Kolben des Niederdruckzylinders in passendem AYinkel voreilenden Kolben der nächst höheren Stufe gesteuert werden.
2. Verbundmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolben (17 bzw. 19) in bekannter Weise durch Kreuzkopf (34) und Pleuelstange (35) mit der Kurbelwelle (25) verbunden ist, während der andere, dem ersten Kolben vorauseilende Kolben (19 bzw. 17) unter Zwischenschaltung einer Schwinge (15,24), die durch eine winklig zur Kurbelwellenkröpfung stehende Gelenkstange (22) an dem Kurbelzapfen (23) angreift, seine Bewegung auf die Kurbelwelle überträgt, zum Zweck, mit einer einfach gekröpften Kurbelwelle beide Kolben bewegen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.