DE2432197A1 - Doppelkurbeltriebwerk fuer nicht rotierende kraftmaschinen und kompressoren mit epicykloider geradefuehrung des hubkurbelzapfens vermittels zahnraedereingriff, mit einer doppelt wirkenden durchgehenden schubstange mit 2 in entgegengesetzter richtung wirkenden kolben in gleicher zylinderachse - Google Patents

Doppelkurbeltriebwerk fuer nicht rotierende kraftmaschinen und kompressoren mit epicykloider geradefuehrung des hubkurbelzapfens vermittels zahnraedereingriff, mit einer doppelt wirkenden durchgehenden schubstange mit 2 in entgegengesetzter richtung wirkenden kolben in gleicher zylinderachse

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Description

  • Doppelkurbeltriebwerk für nicht rotierende Kraftmaschinen und Kompressoren mit epicykloider Geradeführung des Hubkurbelzapfens vermittels Zahnrädereingriff, mit einer doppelt wirkenden durchgehenden Schub -stange mit 2 in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kolben in gleicher Zylinderachse.
  • Mit der deutschen Patentschrift Nr. 842 292 47h Gruppe 1. R 996 XII 47h wurde für ein Doppelkurbeltriebwerk für Kraftmaschinen mit einer nur mit einem Kolben einfach wirkenden Schubstange ein Patent erteilt, bei dem - gemäß Patentanspruch~- "zwei Kurbeln, deren Zapfenabstand je ein Viertel der Hübhöhe beträgt, so zueinander angeordnet sind, daß in der in einem Gehäuse gelagerten Hauptkurbel eine von einer nur einfach wirkenden Schubstange angetriebene weitere Kurbel (= lieben- oder auch Hubkurbel genannt) gelagert ist, die auf ihrem Lagerzapfen fest mit diesen verbundene Zahnräder trägt, die sich in mit dem Gehäuse fest verbundenen Zahnkränzen abrollen, wobei der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder gleich der halben Hubhöhe (= 2 Kurbelradius r ) und der Teilkreisdurchmesser der Zahnkränze gleich der ganzen Hubhöhe ( = 4 Kurbelradius r ) der Schubstange ist ei dem beschriebenen Doppelkurbeltriebwerk gemäß Pat.Schrift 842 292 mit einer nur einfach antreibenden wirkenden Schubstange mit nur 1 Kolben ist auf der Abb. 2 mit den Darstellungen I - VIII gezeigt, daß der Triebwerk-Hubkurbelzapfen 1 ( = Hubkurbel c) und Hauptkurbelzapfen 2 ( = Hauptkurbel b) nur einseitig beim Kolbenhingang von 0 - 180° Wallenumlauf von der Arbeitskraft P e i n e s Kolbens angetrieben wird; degegen muß der Kolbenrückgang von 180° Wellenumlauf gegen den jeweiligen Kompressionswiderstand -wie beim Regeltriebwerk üblich - von der kinetischen Energie der umlaufenden nassen gegen den Widerstand der Schubstange am Lastarm der Hubkurbel c ausgeführt werden, was die bekannten Arbeitsverluste = Last mal Lastarm bedeutet. Beim Bau einer mehrzylindrigen Maschine müßte ,ür jeden weitereii z.3. 2., 3., 4. oder ehr Zylinder für jede weiter Kolbenstange jeweils ein weiteres solches Doppelkurbeltriebwerk angeordnet erden, was großen Banaufwand bedeutet.
  • Der eck dieser vorliegenden Erfindung besteht darin, seinerseits die oben geschilderten vergrößerten Arbeitsverluste es jeweils kompriminerenden Kolbens am Lasterm der Neben- oder = Hubkurbel zu vermeiden anderer-eits an einer urchgehenden Schub stange von einunddemselben Doppelkurbeltriebwerk jeweils nicht nur einen -, sondern zwei Kolben in entgegengesetzter Richtungarbeiten zu lassen. Dadurch wird bei Mehrzylindrigen rotoren der Bauaufwand für die Doppelkurbeltriebwerke halbiert.
  • I ezug auf den Verschleiß ist @ervorzuheben, daß hier gemäß dieser Erfindung weniger Zapfen und Lager vorhanden sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird mit 2 Blatt Zeichnungen r. 1 und 2 gezeigt. 3latt 1 -qg.. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt in Richtung der Zeichnungsebene durch einen wassergekühlten 2-Zylindermotor. I Gehause a ist die zweiteilige Hauptwelle b -, im rechten und linken Hauptkurbelarm c sind die zwei Hauptkurbelzapfen d d gelagert, die zugleich die Wellen der @ub- ocer Nebenkurbel d, e, f darstellen. Die gemäß Erfindung für zwei in gleicher Achse gegenüberliegende Zylinder angewendete durchgehende Kolben-Schubstange i ist auf dem Zapfen f der Hubkurbel e gelagert. Die zwei kleinen Zahnräder vom Teilkreisdurchmesser D = 2 Rdius r sind auf dem Hauptkurbelzapfen d fest angeordnet und befinden sich mit dem im Gehause a fest gelagerten großen Innenzahnkranz h vom Teilkreisdurchmesser D = 4 Radius r im Sin griff. Vergleiche hierzu Fig. 2 = eine Draufsicht auf das Triebwerk -schema mit für 2 Zylinder in gleicher Achse durchgehender Kolbenstange i gemäß Erfindung, gesehen in Achsenrichtung der hauptwelle b, Hubkurbenwelle d und Hubkurbelzapfen f , alle im Schnitt.
  • 3ei Vierzylindermotoren steht der zweite Hauptkurbelzapfen d gegen den ersten um 180° versetzt; bei Sechszylindermotoren sind die 3 Hauptkurbelzapfen d um je 120° gegeneinader versetzt, usw.
  • Die Zeichnung Blatt 2 Figurenfolge I - VIII zeigt den Bewegungsablauf des Zweizylindermotors gemäß Erfindung mit durchgehender gemeinsamer Kolbenstange für eine Wellenumdrehung von 0 - 360° Winkel, in Abständen von jeweils 45 , Der Mittelpunkt des Hubkurbelzapfens f liegt auf dem Teilkreise des kleinen Zahnrades g vom Durchmesser d = 2 r Bewegt sich die durchgehende Kolbenstange i, so wandert jeder Punkt des kleinen Teilkreises g nach seiner Berührung mit einem Punkte des großen Teilkreises h auf dessen Durchmesser genau geradlienig bis zum gegenüberliegenden Ende des großen Teilkreisdurchmessers in dessen Teilkreise selbst und wieder zurück. Diese gerade Linie ist eine durch Wahl dieses Getriebeverhältnisses erzeugte geradlienige Epicykloide.
  • Durch die genau geradlienigen Bewegungen der Kolben in den Zylinder -achsen sind Seitendrucke zwischen Zylindern und Kolben ausgeschlossen.
  • Treten nun keine Seitendrucke mehr auf, denn können die Kolben - z.B.
  • bei 4-Taktmotoren und auch Kompressoren - ganz kurz gehalten werden, was eine bessere @ubausnutzung in den Zylindern von 60 - 80 % gegenüber dem Hube bei Regeltriebwerken ausmacht, während die Kolben so viel leichter aufallen. Der Motor bezw. auch der Kompressor @@uft vollständig stoß - und vibrationsfrei.
  • Bei diesem Doppelkurbeltriebwerk für Antriebskraftmaschinen bedeutet - gegenüber dem sog. Regel triebwerk für die Ermittlung der rechnerischen Größen der Bewegungsverhältnisse ( z.B. nach H.HAEDERm, Konstruieren und Rechnen, Verlag rich. Carl Schmidt u Co Braunschweig) der Zapfen f der Hubkurbel e = der Kolbenbolzen; die Länge L des Hebelarmes der Hubkurbel e (wobei e = 1 Radius r des kleinen Zahnrades g ) = die Pleuelstange L; hier aber ist die Länge L gleichgroß mit dem Kurbelradius r der Hauptkurbel c . Die Größe des sog. Stangenverhältnisses = Pleuellänge L s Kurbelradius r beträgt hier L s r = I . Bei der hier durchgehenden, infolge der zwei Kolben also doppelt wirkenden Schubstange i ist jeder Hub = ein Hingang. Die größte Kolbengeschwindigkeit camx, errechnet aus der Größe der Umlaufgeschwindigkeit u des Hauptkurbelzapfens d , hat jeweils bei 900 bezw. 2700 Kurbelzapfen d -Umlauf den Betrag Kolbengeschw. cmax = u mal sin (#################################) = " " cmax = u mal 2 .
  • Die Größe des mechanischen Wirkungsgradess des Faktors der Tangentialkraft Ta in diesem Kurbeltriebwerk für Antriebskraftmaschinen verläuft genau cosinusförmig für je eine halbe Wellenumdrehung, also jeweils für je einen Hingang beträgt die Größe des Faktors Ta : für äuß- T.P. Kolben-Druck mittl.T.P. Kolben-Zug inn.T.P.
  • 0° 45° 90° 135° 180° 180° 225° 270° 315° 360° T=0 I 0 I 0 a Bei dem Betrieb von Kompressoren verläuft der mechanische Wirkungsgrad der Hraftverhaltnisse in diesem Kurbeltriebwerk mit Bezug auf die durch Antrieb der Hauptwelle b erzeugte Schubstangenkraft S der Schubstange i genau kosinusförmig für je eine halbe Wellenumdrehung, also jeweils für einen Hingang t Schubstangenkraft S = äuß- T.P. inn. T.P.
  • 0° 45° 90° 135° 180° 180° 225° 270° 315° 360° S = 0 0,5 1 0,5 0 Vergl. hierzu ebenfalls die Skizzen Blätter 1 und 2 im jeweils unter -schiedlichen Sinne: bei Motoren wirkt die Schubstange i antreibend auf die Grundkurbel c, dagegen bei Kompressoren wirkt die von außen angetriebene Grundkurbel c ihrerseits antreibend auf die Schubstange i.

Claims (1)

  1. P A T E N T A N S P R U C H
    Doppelkurbeltriebwerk für nicht rotierende Antriebskraftmaschinen und Kompressoren mit epicycloider Geradeführung des Hubkurbelzapfens (f) vermittels Zahnrädereingriff ( g, h ) , dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer doppelt am Hubkurbelzapfen ( f ) angreifenden, zweiteiligen durchgehenden Schubstange ( i, i ) mit zwei In entgegengesetzter Richtung wirkenden, ein- oder r3ehrstufigen, einfach oder doppelt wirkenden Kolben ( k, k ) in gleicher Achse von zwei gegenüberliegenden Zylindern ( 1, 1 ) ausgestattet ist.
    L e e r s e i t e
DE2432197A 1974-07-05 1974-07-05 Doppelkurbeltriebwerk fuer nicht rotierende kraftmaschinen und kompressoren mit epicykloider geradefuehrung des hubkurbelzapfens vermittels zahnraedereingriff, mit einer doppelt wirkenden durchgehenden schubstange mit 2 in entgegengesetzter richtung wirkenden kolben in gleicher zylinderachse Pending DE2432197A1 (de)

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