DE255123C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Zweizylindrige Verbund-Kraft- oder Arbeitsmaschinen mit einem für beide Kolben gemeinsamen Kurbelgetriebe, bestehend aus einem Kurbeldreieck, dessen Scheitelpunkt den Kurbeizapfen''bildet, und.an dessen beiden Basispunkten die Pleuelstangen angelenkt sind, während ein auf der Basis liegender Punkt von einer Schwinge geführt wird, sind bekannt. Von diesen bekannten Maschinen unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß beide Zylinder gleichzeitig während eines Teiles der Wellendrehung mit dem Ausbzw. Einströmkanal in Verbindung stehen. Die Erfindung bezweckt hauptsächlich, den Wirkungsgrad des benutzten gesamten Zylinderrauminhalts zu vermehren, die Verluste, die von schädlichem Raum und Strömungswiderständen herrühren, zu verringern und die Anzahl der Steuerorgane für den Durchgang der Arbeitsmittel durch die Zylinder zu verringern. Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einer Ausführungsform dargestellt, bei welcher zwei in der Hauptsache einzelwirkende, aufrechtstehende Zylinder mit parallelen Achsen in Verbindung mit einem für den Zweck besonders anwendbaren Kurbelmechanismus mit nur einem Kurbelzapfen für beide Zylinder benutzt werden. Die Zylinder können jedoch ebensogut doppelt wirkend und liegend angebracht sein.

An einer vierzylindrigen Maschine kann das zweite Paar Zylinder den gezeichneten Zylindern gerade gegenüber angebracht werden, so daß das Kurbelgehäuse zwischen den beiden Zylinderpaaren liegt.

ι ist der Hochdruckzylinder, 2 der Niederdruckzylinder; 3 und .4 sind die Kolben. Gemeinschaftlich für beide Zylinder ist ein Kanal 12 mit nach den Zylindern hineinführenden Kanälen 13 und 14 angebracht. Dieser Kanal wird bei der Kompressionsmaschine (Fig. ι und 2) als Einsaugekanal, bei der Expansionsmaschine (Fig. 3 und 4) als Ausströmkanal verwendet. 15 (Fig. 1 und 2) ist das Druckventil vom Hochdruckzylinder nach dem Abgangskanal 16, und 17 (Fig. 3 und 4) ist das mechanisch gesteuerte Einströmventil im Kanal 18 nach dem Hochdruckzylinder. Die Zylinder sind in verschiedener Entfernung von den Zylinderdeckeln mit Öffnungen oder Kanälen 19 und 20 versehen, denen eine Aussparung 21 im Kolben 3 entspricht.

Der Weg des Arbeitsmittels ist durch Pfeile angegeben und wird leicht ohne weitere Erklärung zu verstehen sein.

Falls die Maschine (Fig. 3 und 4) als Explosionsmotor verwendet werden soll, muß das Ventil 17 nach der entgegengesetzten Seite geöffnet und der Zylinder mit einem Kühlmantel versehen werden.

Die Kompressionsmaschine (Fig. 1 und 2) arbeitet wie folgt:

Wenn der Kolben 3 (Fig. 1) in seiner oberen Lage ist, ist der Kolben 4 abwärts gehend und hat ungefähr seinen halben Hub zurückgelegt. Etwas vor oder ungefähr bei dieser Lage öffnet dieser Kolben den Kanal 20, welcher gleichzeitig oder früher durch die Aussparung im Kolben 3 und die Öffnungen 13 mit dem Kanal 12 in Verbindung gebracht

ist. Die Luft wird nun während des weiteren Hinuntergehens des Kolbens durch die Kanäle 12, 13, 20 in den Zylinder 2 hineinströmen. Wenn sich der Kolben 4 seiner unteren Lage nähert, öffnet derselbe den Kanal 14, und ungefähr gleichzeitig schließt der Kolben 3 den Kanal 20. Etwas später öffnet die Oberkante desselben Kolbens den Kanal 19, und die Luft strömt nun durch 12, 14, 2, 19 und später 20 in den Zylinder 1 hinein (Fig. 2). Beide Zylinder sind jetzt mit Luft von demselben Druck wie im Kanal 12 gefüllt. Der Kolben 4 geht nun aufwärts, schließt die Kanäle 14 und preßt die Luft durch 20 und 19 in den Zylinder 1 hinein. Im Totpunkt des Kolbens 4 schließt der Kolben 3 den Kanal 19 und sperrt hierdurch jede Verbindung zwischen

' den zwei Z3?lindern ab. Der Kolben 3 geht weiter aufwärts und preßt die Luft durch das Druckventil 15 und den Druckkanal 16 weg, worauf das Arbeitsspiel von vorn anfängt.

Bei der Expansionsmaschine (Fig. 3 und 4) ist der Arbeitsgang genau umgekehrt.

Es werden durch diese Vorrichtung bedeutende Vorteile erreicht. Es ist zu ersehen, daß beide Zylinder in einem bestimmten Zeitraum gleichzeitig mit dem Kanal 12 in Verbindung stehen (Fig. 2 und 4). Was die Kompressionsmaschine angeht, hat dies zur Folge, daß bei jeder Umdrehung eine Luftmenge ungefähr so groß wie der Rauminhalt beider Zylinder hineingesaugt wird, während bei gewöhnlichem, zweistufigem Betrieb nur der Rauminhalt des Niederdruckzylinders eingesaugt werden kann..

Bei Expansionsmaschinen erhält man — indem das Arbeitsmittel in beiden Zylindern gleichzeitig zum niedrigsten Druck expandiert — eine weit bessere Ausnutzung des gesamten Zylinderrauminhalts.

Der Strömungswiderstand und Verlust durch unnütze Druckschwankungen in Zwischenbehältern, schädlicher Raum u. dgl. werden dadurch verringert, daß das Arbeitsmittel in die Maschine durch öffnungen, die einen großen Durchströmungsquerschnitt, aber geringen schädlichen Rauminhalt haben und in der beschriebenen Art und Weise gesteuert sind, einströmt.

Bei Anwendung von mehreren Kanälen zwischen den Zylindern kann es von Bedeutung sein, daß der obere Kanal 19 so klein wie möglich wird, indem der schädliche Raum im Zylinder 2 hierdurch verringert wird, und daß die Entfernung zwischen den Kanälen 19 und 20 im Zylinder 1 so groß wie möglich wird, indem der Kanal 20 dann mit Luft oder Dampf niedrigen Druckes gefüllt wird und hierdurch als schädlicher Raum geringere Bedeutung hat. Es ist daher von Wichtigkeit, daß der Kolben 4, während der Kolben 3 den Weg zwischen 19 und 20 in Zylinder 1, bei Fig. ι und 2 im Aufwärtsgehen, bei Fig. 3 und 4 im Hinuntergehen, durchläuft, die Wegstrecke nach dem Totpunkt im Zylinder 2 mit so großer Geschwindigkeit wie möglich zurücklegt. Dies wird durch den auf der Zeichnung dargestellten, an sich bekannten Kurbelmechanismus erreicht.

Dieser Mechanismus ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurbel in einem Raum zwischen den Verlängerungen der Zylinderachsen angebracht ist, und daß ein Pleuelstangenkörper 7, dessen eines Ende in üblicher Art und Weise mit dieser Kurbel zusammen arbeitet, während sein anderes Ende in einer passenden Bahn gesteuert wird, an diesem letzteren Ende über die Schnittpunkte mit den Zylinderachsen hinaus ausgedehnt und hier mit anderen, auf die Kolben wirkenden Pleuelstangen 5 und 6 mit geringer Seitenbewegung verbunden ist.

Der oben erwähnte Pleuelstangenkörper ist dreieckig geformt, wobei dessen höchster Punkt den Angriffspunkt des Kürbeizapfens 9, der den Keis 10 beschreibt, bildet, während die Angriffspunkte für die Pleuelstangen am Ende der Grundlinie liegen. In der Mitte der Grundlinie oder um ein gewisses Stück nach der einen oder nach der anderen Seite der Grundlinie bzw. von deren Mitte ist der Steuerpunkt vorgesehen, der während der Bewegung in einer geradlinigen oder aber mehr oder weniger krummen Bahn geführt wird. Es kommen somit vier Punkte in Betracht, und zwar der Hauptangriffspunkt (Achse α des Kurbelzapfens 9), der Steuerpunkt d und die beiden Kraftübertragungspunkte an der Basis b und c. Dadurch, daß man die gegenseitige Lage dieser Punkte und die Form der Bahn des Steuerpunktes d in angemessener Art wählt, kann man in einfacher Weise das oben genannte günstige gegenseitige Bewegungsverhältnis der Kolben in den beiden bzw. in beiden Paaren in Serie verbundenen Zylindern festlegen und dadurch den Kolben zu direkt ventilloser Steuerung des Kraft- oder Arbeitsmittels geeignet machen, d. h. den Kolben des einen Zylinders als gesteuerten Schieber des anderen Zylinders wirken lassen.

Es wird bemerkt, daß der Scheitelwinkel zwischen 60 und 90 ° — in den meisten Fällen zwischen etwa 70 und 75° — sein muß, und daß die Entfernungen vom Scheitelpunkt bis zu den beiden Seitenpunkten gleich groß sein oder bis zu etwa 20 Prozent verschieden sein können, so daß die vier Punkte ein unregelmäßiges Viereck bilden können. Die Entfernung zwischen dem Scheitelpunkt und dem Steuerpunkt wird um zwei- bis viermal so groß wie die Länge des Kurbelarmes, und

zwar in den meisten Fällen am besten zwischen 3- bis 3,6mal dieser Länge gemacht.

Von besonderer Wichtigkeit ist die Bahn des Punktes d.

Falls dieselbe, wie auf der Zeichnung dargestellt, einen Bogen, durch den Schwingarm 8 bestimmt, bildet, wird das beste Verhältnis erreicht, wenn das Zentrum dieses Bogens, Punkt 11, an derselben Seite liegt wie der Hochdruckzylinder. Wird die Maschine derart ausgeführt, daß die Basis b-d-c des Dreiecks zwischen dem Kurbelzapfen und den Zylindern liegt, muß der Punkt 11 an derselben Seite wie der Niederdruckzylinder liegen. Hierdurch ist es gegeben, daß mit einem Zylinderpaar an jeder Seite des Kurbelgehäuses der Hochdruckzylinder des einen Zylinderpaares in der Verlängerung der Niederdruckseite des zweiten Paares liegen muß und umgekehrt.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Zweizylindrige Verbund-Kraft- oder Arbeitsmaschine mit einem für beide Kolben gemeinsamen Kurbelgetriebe, bestehend aus einem Kurbeldreieck, dessen Scheitelpunkt den Kurbelzapfen bildet, und an dessen Basispunkten die Pleuelstangen angelenkt sind, während ,ein auf bzw. in der Nähe der Basis liegender Punkt von einer Schwinge o. dgl. geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zylinder (1 und 2) gleichzeitig während eines Teiles der Wellendrehung mit dem Aus- bzw. Einströmkanal (12) in Verbindung stehen.
2. 2. Kraft- oder Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die beiden Zylinder verbindender und vom Arbeitskolben der Hochdruckstufe gesteuerter Überströmkanal (19) angeordnet ist.
3. 3. Kraft- oder Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Niederdruckzylinder und Aus- bzw. Einströmkanal (12) außer vom Kolben der Niederdruckstufe auch vom Kolben der Hochdruckstufe gesteuert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.