DE2822006A1

DE2822006A1 - Heissgasmaschine

Info

Publication number: DE2822006A1
Application number: DE19782822006
Authority: DE
Inventors: Jan Christer Bratt; Bengt-Ove Moody Moodysson
Original assignee: United Stirling AB and Co
Current assignee: United Stirling AB and Co
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1978-11-30
Also published as: GB1527838A; DE2822006C2; JPS53146051A; JPS5833944B2; SE7804099L; FR2391366B1; FR2391366A1; US4195613A; SE433528B

Description

Heißgasmaschine

Die Erfindung betrifft Heißgasmaschinen und insbesondere eine doppelwirkende 4-Zylinder-Heißgasmaschine, bei der die Zylinder alle parallel zueinander liegen, zwei Kurbelwellen vorgesehen sind, deren Achsen parallel zueinander sind, und jede Kurbelwelle mit zwei Kolben verbunden ist, die sich längs Achsen hin- und hergehend bewegen, die der Achse der zugeordneten Kurbelwelle schneiden.

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung einer Heißgasmaschine der eingangs genannten Art, bei der die Massen und Gewichte vorteilhaft und wirksam ausgeglichen sind, ohne zahlreiche große Gegengewichtsmassen verwenden zu müssen, so daß man ein günstiges niedriges Gesamtgewicht und eine gute mechanische Leistung erhält.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Heißgasmaschine der eingangs genannten Art dadurch aus, daß zum Gewichts- und Massenausgleich die Brennkraftmaschine mit einer dritten Welle versehen ist, die parallel zu den beiden Kurbelwellen liegt, daß ein Getriebe vorgesehen ist, das die dritte Welle synchron mit und in Gegenrichtung zu den beiden Kurbelwellen in Drehung versetzt, und daß an der dritten Welle wenigstens zwei Gegengewichte angebracht sind, die in Achsrichtung der dritten Welle in einem Abstand zueinander liegen und Kräfte in Richtungen erzeugen, die in bezug auf die Achse der dritten Welle diametral gegeneinander gerichtet sind.

Vorzugsweise weist das Getriebe ein Zahnrad auf, das fest mit der dritten Welle verbunden ist und eines der Gegengewichte

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trägt sowie mit den beiden Zahnrädern kämmt, die jeweils an einer der beiden Kurbelwellen angebracht sind.

Gemäß einer vorteilhaften und platzsparenden Ausführungsform ist die dritte Welle äquidistant zu den beiden Kurbelwellen angeordnet, und der Abstand zwischen der dritten Welle und jedem Zylinder ist kleiner als der kleinste Abstand zwischen jedem Zylinder und den Achsen der beiden Kurbelwellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an einem Beispiel näher erläutert. Darin ist

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Heißgasmaschine nach der Erfindung längs der Schnittlinie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung des Hauptgewichtsausgleiches;

Fig. 4 eine schematische Rückansicht zur Verdeutlichung des Hauptgewichtsausgleichs nach Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische schematische Ansicht des Hilfsgewichtsausgleichs; und

Fig. 6 eine Rückansicht des Hilfsgewichtsausgleichs nach Fig. 5.

Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt die Heißgasmaschine einen Mechanismus, der zwei Kurbelwellen 1,2 aufweist, die in einem Kurbelgehäuse 3 gelagert sind. Die Kurbelwelle 1 ist über Schubstangen bzw. Pleuel und Kreuzköpfe mit zwei Kolbenstangen 11 und 12 verbunden, wobei in Fig. 2 nur ein Kreuzkopf 22 und die

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Kolbenstange 12 gezeigt sind. Die Kurbelwelle 2 ist über Schubstangen bzw. Pleuel und Kreuzköpfe 23 und 24 mit zwei Kolbenstangen 13 und 14 verbunden. Die beiden Kurbelwellen 1 und 2 sind jeweils mit Zahnrädern 4 und 5 versehen, die beide mit einem Zahnrad 6 kämmen, das an einer dritten Welle 7 angebracht ist, die in dem Kurbelgehäuse 3 gelagert ist und sich parallel zu den Achsen der Kurbelwellen 1 und 2 erstreckt.

Die dritte Welle 7 ist mit Gegengewichten 8 und 9 versehen, die Kräfte F8 und F9 (Fig. 5 und 6) erzeugen, die in Richtungen wirken, die in bezug zu der Achse der dritten Welle 7 diametral entgegengesetzt zueinander gerichtet sind. Die Gegengewichte 8 und 9 sind längs der Welle 7 axial im Abstand angeordnet. Das Gegengewicht 9 ist an einem Antriebszahnrad 10 angebracht. Die Kurbelwellen 1 und 2 sind mit Gegengewichten versehen, wobei eines der Gegengewichte nicht gezeigt ist. Die Gewichte 32,33 und 34 sind in den Fig. 1 und 2 gezeigt und erzeugen Kräfte F31,F32,F33,F34 (Fig. 3 und 4).

In den Fig. 3 bis 6 erden folgende Bezugszeichen verwendet:

A11, A12, A13f A14 - vertikale Achsen der Kolbenstangen

11, 12, 13, 14

PI1, P12, P13, P14 - vier Kurbelzapfen F31, F32, F33f F34 - Kräfte, die durch die Gegengewichte

auf den Kurbelarmen der Kurbelwelle erzeugt werden

F51, F52 - Kräfte, die durch die weiteren Gegengewichte auf der Kurbelwelle 1 erzeugt werden

F8, F9 - Kräfte, die durch die Gegengewichte

8,9 erzeugt werden, die von der dritten Welle 7 getragen werden und

100 - vertikale Mittelachse der Kurbelwellen

anordnung .

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Fig. 3 bis 6 zeigen die Heißgasmaschine zu einem Zeitpunkt, zu dem der Kurbelzapfen P11 den oberen Totpunkt, der Kurbelzapfen P12 sich nach oben bewegt, der Kurbelzapfen 13 seinen unteren Totpunkt einnimmt und der Kurbelzapfen P14 sich abwärts bewegt.

Fig. 3 und 4 beziehen sich auf.den Hauptgewichtsausgleich der Heißgasmaschine, während sich die Fig. 5 und 6 mit dem Hilfsgewichtsausgleich befassen.

Der Hauptgewichtsausgleich wird durch die Gegengewichte auf den Kurbelarmen erzielt, die Kräfte F31, F32, F33, F34 erzeugen. Diese für den Hauptgewichtsausgleich notwendigen Gegengewichte sollten derart gewählt werden, daß die gesamten Vertikalkräfte jedes Kolbens ausgeglichen sind. Die relativen Winkelpositionen der Gegengewichte sind am deutlichsten in Fig. 4 gezeigt. Hieraus läßt sich entnehmen, daß die resultierenden Kräfte F31, F32, F33, F34 direkt entgegengesetzt zu den Richtungen der entsprechenden Kurbeln gerichtet sind.

In den Fig. 5 und 6 sind Kräfte F8, F9, F51 und F52 bezeichnet, die durch entsprechende Gegengewichte erzeugt werden, die zum Hilfsgewichtsausgleich notwendig sind. Vier Gegengewichte sind auf der Kurbelwelle 1 angeordnet, um die Kräfte F51 und F52 zu erzeugen. Um einen Momentenausgleich um die vertikale Mittelachse 100 des Antriebsmechanismus zu erzielen ist es notwendig, daß man wenigstens zwei gegenüberliegende Gegengewichte 8 und 9 hat, die auf der dritten Welle axial im Abstand zueinander liegen. Die relativen 'Winkelpositionen der Gegengewichte zum Hilfsgewichtsausgleich sind in Fig. 6 gezeigt.

Selbstverständlich kann die dritte Welle 7 in jeder Höhe relativ zu den beiden Kurbelwellen 1 und 2 angeordnet wer-

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den. Auch die Gegengewichte für den Hilfsgewichtsausgleich können auf die Wellen 2 und 7 oder auf alle drei Wellen 1,2 und 7 verteilt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist eine derartige Verteilung wie zu- -letzt erwähnt, getroffen. Zudem sind die Gegengewichte für den Haupt- und Hilfsgewichtsausgleich als gerichtete Größen an den Kurbelwellen 1 und 2 vorgesehen, so daß man Gegengewichte mit geringerer Masse verwenden kann, einen besseren mechanischen Wirkungsgrad erhält und das Kurbelgehäuse 3 weniger Platz als bei den bisherigen Ausgleichsmöglichkeiten in Anspruch nimmt.

Aus den vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die dargestellte Heißgasmaschine der eingangs genannten Art zum Gewichtsausgleich mit einer dritten Welle 7 versehen ist, die parallel zu den beiden Kurbelwellen 1,2 liegt. Ein Getriebe 4, 5j6 ist vorgesehen, das die dritte Welle synchron mit und in Gegenrichtung zu den beiden Kurbelwellen 1,2 in Drehung versetzt. Von der dritten Welle 7 werden wenigstens zwei Gegengewichte 8,9 getragen, die in Achsrichtung der dritten Welle 7 einen Abstand zueinander haben und Kräfte F8, F9 erzeugen, die in Richtungen wirken, die in bezug zu der Achse der dritten Welle 7 diametral entgegengesetzt zueinander gerichtet sind.

Wie dargestellt, ist die dritte Welle 7 äquidistant zu den beiden Kurbelwellen 1,2 angeordnet, und der Abstand der dritten Welle 7 von jedem Zylinder ist kleiner als der kleinste Abstand zwischen jedem Zylinder und den Achsen der beiden Kurbelwellen 1,2.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - D·- R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dip! -Ing F-. Klingoeison - Dr. F. Zumstein jun.

München 2 · BräuhausstraBe 4 · Telefon Sammel-Nr. 225341 · Telegramme Zumpat · Telex S 29 979

6/Li

Akt Nr. 92

Kommanditbolaget United Stirling (Sweden) AB & Co Malmö/Schweden

Doppelwirkende 4-Zylinder-Heißgasmaschine, bei der die Zylinder alle parallel zueinander liegen, zwei Kurbelwellen, deren Achsen parallel zueinander liegen, und bei der jede Kurbelwelle mit zwei Kolben verbunden ist, die sich längs Achsen hin- und hergehend bewegen, die die achsen der zugeordneten Kurbelwelle schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgasmaschine zum Gewichtsausgleich mit einer dritten WeI-le(M)versehen ist,die parallel zu den beide Kurbelwellen(i,2) Hegt,daß ein Getriebe (4,5,6) vorgesehen ist, das die dritte Welle (7) synchron mit und in Gegenrichtung zu den beiden Kurbelwellen (1,2) in Drehung versetzt, und daß an der dritten Welle (7) wenigstens zwei Gegengewichte (8,9) vorgesehen sind, die zueinander in Achsrichtung der dritten Welle (7) in einem Abstand liegen und Kräfte (F8,F9) erzeugen, die in Richtungen wirken, die in bezug zu der

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Achse der dritten Welle (7) diametral gegensinnig zueinander gerichtet sind.
2. Heißgasmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein mit der dritten Welle (7) verbundenes Zahnrad (6) umfaßt und eines (9) der Gegengewichte (8,9) trägt, und daß das Zahnrad (6) mit den Zahnrädern (4,5) kämmt, wobei jeweils eines an jeder der beiden Kurbelwellen (1,2) fest angebracht ist.
3. Heißgasmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Welle (7) äquidistant zu den beiden Kurbelwellen (1,2) angeordnet ist.
4. Heißgasmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der dritten Welle (7) und jedem Zylinder kleiner als der kleinste Abstand zwischen jedem Zylinder und den Achsen der beiden Kurbelwellen (1,2) ist.
5· Heißgasmaschine, gekennzeichnet durch einen Mechanismus mit zwei Kurbelwellen (1,2) und einer dritten Welle (7), die Gegengewichte (8,9) trägt.
6. Mechanismusmus für eine Heißgasmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei Kurbelwellen (1,2), eine dritte Welle (7) und Gegengewichte (8,9), die an der dritten Welle (7) angebracht sind.

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