DE261662C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47h. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. September 1911 ab.

Bekanntlich läßt sich die z. B. bei einer Dampfmaschine von dem Kolben auf die Kurbelwelle übertragene Kraft in zwei Seitenkräfte zerlegen, von denen die eine tangential an der Kurbelwelle angreift, also die eigentliche Drehbewegung hervorruft, während die andere radial auf die Kurbelwelle gerichtet ist und sich als Druck auf die Lager äußert, also nicht nur verlorengeht, sondern das Getriebe ungünstig beeinflußt. Es besteht also die Aufgabe, diese radial gerichtete Kraft bei der Kraftübertragung von dem Kolben einer Dampfmaschine auf die Kurbelwelle möglichst gering zu gestalten. Es ist nun bereits vorgeschlagen, an dem Kreuzkopf der Maschine einen doppelarmigen Hebel in der Mitte gelenkig drehbar zu befestigen, an dessen beiden Enden zwei Pleuelstangen angreifen. Bei jedem Hub erfolgt dann eine Verlängerung und Verkürzung der Pleuelstangen durch Schwenken des sie mit dem Kreuzkopf verbindenden Hebels. Die gegenläufige Bewegung dieser beiden Pleuelstangen wird hierbei auf ein ziemlich geringes Maß verkleinert, wenn der von den beiden Kurbeln eingeschlossene Winkel möglichst gering gewählt wird. Allein bei dieser Einrichtung ist es nicht möglich, den radialen Anteil der Kraft erheblich zu verringern, weil das mit dem Kreuzkopf verbundene Ende jeder Pleuelstange in einer gleichbleibenden horizontalen, zur Achse der Kurbelwelle parallelen Ebene schwingt, also sich in bezug auf die Kurbel nicht anders einstellt wie der jetzt benutzte Kreuzkopf. In bezug auf die Verteilung der Kraft auf ihren tangentialen und radialen Anteil kann also diese Einrichtung nicht anders wirken, als wenn man die Pleuelstangen direkt an den Kreuzkopf fassen läßt.

Demgegenüber besteht die vorliegende Erfmdung darin, daß die beiden Pleuelstangen an den entgegengesetzten Enden eines in einer zur Achse der Kurbelwelle senkrechten Ebene drehbaren Hebels angelenkt sind, dessen mittlerer Drehpunkt sich mit dem Kolben bewegt bzw. auf dem Kreuzkopf angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Arme dieses Hebels während des Hin- und Herganges des Kolbens eine Schwingbewegung von ungefähr 180° in einer senkrechten Ebene ausführen, und es wird ferner erreicht, daß die an diesen Hebelenden angreifenden Pleuelstangen eine Kurve zurücklegen, die ungefähr einer Acht entspricht und sich eng an die geradlinige Bahn des Kreuzkopfes anlegt.

Ferner wird es hierbei möglich, die beiden Pleuelstangen so anzuordnen, daß sie sich an dem inneren Totpunkt der Maschine kreuzen, so daß also in der Totpunktlage die eine der beiden Stangen nahezu tangential schiebend wirkt, wodurch die Überwindung des Totpunktes selbstverständlich außerordentlich erleichtert wird. Wählt man nun die Arme, durch welche die beiden Pleuelstangen mit dem Kreuzkopf verbunden sind, kürzer als die zugehörigen Kurbeln, und stellt diese Kurbeln in einen geringen Winkel gegeneinander, so läßt sich der radiale Anteil der Kraft sehr

verringern. Die daraus sich ergebenden Vorteile zeigen sich in einem wesentlichen Gewinn an Kraft, der sich aus den vorstehenden Erörterungen erklären läßt.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung in einer Ausführungsform.

Fig. ι zeigt in Seitenansicht eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 ist eine Aufsicht hierzu.

ίο Fig. 3 ist eine Kopfansicht der Kurbel, und Fig. 4 stellt ein Diagramm des in Fig. ι veranschaulichten Getriebes dar.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsform eignet sich ganz besonders für eine Dampfmaschine. Die Gleitstücke a des Kreuzkopfes tragen Zapfen b, auf welchen zwei drehbare Scheiben c und d befestigt sind. Um die Zapfen b fassen die gabelförmigen Enden e der Kolbenstange f. Diese Kolbenstange f ist in beliebiger Weise mit dem Kolben Z"¹ verbunden, der in dem Zylinder f² arbeitet. Die Zapfen δ gehen seitlich durch die Scheiben c und d und sind zweckmäßig in diesen vernietet oder in anderer Weise in ihnen befestigt. Die Scheiben c und d tragen ferner Zapfen g und h, die diametral zueinander angeordnet sind, wie Fig. 1 erkennen läßt.

Es ist selbstverständlich, daß man an Stelle der beiden Scheiben c und d eine oder zwei Schienen oder in der Mitte drehbar befestigte Hebel benutzen kann. Ferner ist es nicht wesentlich, daß diese Hebel oder Schienen in der Mitte drehbar sind. Der Erfinder hat in der Zeichnung jedoch lediglich den Fall der in der Mitte drehbar befestigten Zwischenglieder dargestellt, wie dies besonders aus Fig. 4 hervorgeht, in welcher die wesentlichen Teile des in Fig. 1 veranschaulichten Getriebes in Diagrammform wiedergegeben sind. Die Zapfen g und h sind durch die Stangen i und j mit den Kurbelzapfen k und / verbunden. Der Kurbelzapfen/ ist an einer Kurbelscheibem, der Kurbelzapfen k an einer Kurbelscheibe η befestigt (Fig. 3). Diese beiden Kurbelzapfen k und I sind durch ein Glied 0 miteinander verbunden. Die Stangen i und j sind zweckmäßig gekröpft, wie Fig. 2 erkennen läßt. Sie können so angeordnet sein, daß sie in dem äußeren Totpunkt sich kreuzen; es ist jedoch vorzuziehen, sie so anzuordnen, daß sie in dem äußeren Totpunkt parallel zueinander liegen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, weil hierbei die Vorzüge der vorliegenden Erfindung sich in erheblich größerem Maße zeigen. Die Mittelpunkte der Zapfen g und h sind zweckmäßigerweise weiter voneinander entfernt als die Mittelpunkte der Zapfen k und I. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß infolge des Auseinandergehens und Kreuzens der Stangen i und / die Möglichkeit vorhanden ist, den Kolbenhub wesentlich zu kürzen unter Innehaltung der gleichen Kurbelzapfenbahn. Der Grad der Veränderung in der Länge des zwischen dem Kolben Z"¹ und dem Kurbelzapfen eingeschalteten Zwischengetriebes ist veranschaulicht durch die Strecken L und L¹ in Fig. 1, welche die Entfernungen für die beiden Endstellungen des Kolbens veranschaulichen. Es ist klar, daß man mit Hilfe der vorliegenden Erfindung an jedem Ende des Kolbenhubes in dem Zylinder die Größe des Kolbenweges verringern kann, und der Gesamtbetrag dieser Verringerung ist gleich der Differenz zwischen dem Durchmesser des Kurbelzapfenkreises und dem Kolbenhub. Die * Vorteile, die sich aus der Vergrößerung des Kurbelzapfenkreises für einen bestimmten Kolbenhub ergeben, sind leicht ersichtlich, denn es ergibt sich hieraus unter anderen Vorteilen ein viel gleichmäßigeres Drehmoment, und die bei der Umwandlung der hin und her gehenden Bewegung in eine Drehbewegung entstehenden Verluste werden verringert.

Bei dem hier veranschaulichten Getriebe bewegen sich die Zapfen g und h in Form einer Doppelschlinge, die einer wagerecht liegenden Acht gleicht. Die Kreuzkopfenden g und h der Verbindungsstangen werden also gezwungen, an dem entgegengesetzten Ende des Kolbenhubes rückwärts zu gehen; so läßt sich aus Fig. 4 erkennen, daß der Zapfen g zurückgeht, wenn das Getriebe sich von rechts nach links bewegt. Am anderen Ende des Hubes geht jedoch der Zapfen h zurück, wenn der Kolben wieder seine Bewegung von links nach rechts beginnt. Es soll nur noch besonders darauf hingewiesen werden, daß infolge der gekrümmten Bahn der Zapfen g und h die Stangen i und / bestrebt sind, eine Stellung anzunehmen, die der Tangente an dem Kurbelkreise möglichst nahe kommt. Infolgedessen wird der Kolbendruck bei Dampfmaschinen in einer äußerst günstigen Weise auf den Kurbelzapfen übertragen.

Wenn man die Kolbengeschwindigkeiten für eine gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit der Kurbel aufzeichnet, so ergibt sich, daß bei Beginn die Kolbengeschwindigkeit bei dieser Form des Ubertragungsgetriebes sehr viel geringer ist als bei Benutzung der gewöhnlichen Kurbel- und Pleuelstangen. Diese Verringerung der anfänglichen Kolbengeschwindigkeit gibt dem Dampf mehr Zeit, in den Zylinder der Dampfmaschine einzutreten. Diese Verringerung ist ebenso von größerer Bedeutung bei der Verringerung der Ventilverluste bei Pumpen.

Es ist selbstverständlich, daß es nicht notwendig ist, daß der Teil C (Fig. 4) genau in der Mitte drehbar gelagert ist, und zur An-

derung der Entfernung zwischen den Kurbelzapfen K und L dieser Figur können noch besondere Vorrichtungen vorgesehen werden. Dies kann z. B. erreicht werden durch Änderung der Länge des Verbindungsgliedes 0 (Fig. 4) in irgendeiner anderen Art und Weise.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Vorrichtung zur Umwandlung geradliniger Bewegung in Drehbewegung zum Zweck der Kraftübertragung mit Hilfe zweier von einem einzigen Kolben bewegter Kurbeln, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pleuelstangen an den entgegengesetzten Enden eines in seinem Mittelpunkt um den Kreuzkopfzapfen (b) in einer senkrechten Ebene drehbaren Hebels angelenkt sind, dessen Arme während des Hin- und Herganges des Kolbens eine Schwingbewegung um ungefähr 180° ausführen, so daß die an diese Hebelenden (g, h) angreifenden Pleuelstangenenden sich in einer der Kreuzkopfbahn naheliegenden, einer liegenden Acht ähnlichen Kurve bewegen.
2. 2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelarme, durch welche die beiden Pleuelstangen (i, j) mit dem Kreuzkopf (b) verbunden sind, kürzer sind als die zügehörigen Kurbeln, und daß letztere einen Zentriwinkel von höchstens 90° einschließen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.