DE293320C

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Publication number: DE293320C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

PATENTSCHRIFT

- M 293320 -KLASSE 20 b. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. September 1913 ab.

Bei der Verwendung von Verbrennungskraftmaschinen zum direkten Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere von Lokomotiven, verdient ein Punkt besondere Beachtung; es ist dies der grundsätzliche Unterschied der Arbeitsdiagramme von Dampf- und Verbrennungskraftmaschinen. Während im Diagramm der Dampflokomotive das Verhältnis zwischen dem Maximaldruck p_max und dem mittleren pm bis

ίο zu 1,2 heruntergeht, unterschreitet dieser Wert beim Ölmotor die Zahl 4 nur unter ganz besonderen Umständen. Daraus resultiert ein außerordentlich ungleichförmiges Drehkraftdiagramm.

Das vom Antriebsmotor ausgeübte Moment wird auf den Zughaken der Lokomotive übertragen durch die Reibung zwischen Schiene und Triebrad. Die Größe der auszuübenden Zug-' kraft ist begrenzt durch den Druck der Räder

so auf die Schienen und den Koeffizienten der Reibung zwischen beiden. Ist das von.der Maschine erzeugte Drehmoment sehr ungleichförmig, ist das mittlere Moment beträchtlich kleiner als das. maximale, so kann die Lokomotive nur eine entsprechend kleine Zugkraft entwickeln. Die Fig. I bis 4 geben diese Verhältnisse anschaulich wieder;. es sind dort die Drehkraftkurven für 4-, 5-, 6- und &-Zylinder-' motoren dargestellt. Die Kurven zeigen bei gleichen Zylinder dimensionen gleiches Maximalmoment Z-max unabhängig von der Zylinderzahl. Daraus folgt die außerordentlich wichtige Erkenntnis. . .

Bei von Verbrennungskraftmaschinen angetriebenen Lokomotiven, deren Leistung nicht durch Vergrößerung der Füllung, also z.B. durch Preßluftzugabe, vergrößert wird, ist der maximale Zylinderdurchmesser unabhängig von der Zylinderzahl bei Motoren von 1 bis ,8 Zylindern. Es kann also eine 4-Zylinderlokomotive nur die halbe Zugkraft einer Lokomotive mit 8 einfach wirkenden Zylindern entwickeln. Eine Vergrößerung der Zylinderdiinensionen bei kleiner Zylinderzahl ist unzulässig wegen des großen Maximalmoments; die Lokomotive würde bei voller Füllung ständig zum Schleudern neigen. Es muß noch bemerkt werden, daß die Zugkraft tatsächlich stärker sinkt, als der Abnahme der Anzahl der Zylinder entspricht, da die Reibungsziffer bei uiigleichförmiger Zugkraft schlechter wird. Je größer die Zahl der Zylinder, um so ruhiger natürlich auch der Gang der Lokomotive, um so geringer die dynamischen Beanspruchungen der Zughaken und Wagenkupplungen/

Aus diesen Gründen ist in den meisten Fällen die Anordnung von nur 4 einfachwirkenden Zylindern, wie sie in den meisten, bisherigen Veröffentlichungen vorgeschlagen wird, bei Öllokomotiven zu verwerfen. Der Anordnung einer größeren Anzahl von Zylindern stehen nun beträchtliche Schwierigkeiten entgegen. Es ist vor allem wegen der Profilbeschränkung schwierig, eine genügende Anzahl von Zylindern in der Breite nebeneinander unterzubringen. Bei Anwendung von mehreren Kurbelwellen ist ein

(s. Auflage, ausgegeben am 18. Februar

genügender Massenausgleich im allgemeinen nicht zu erzielen. ^ .

Das Wesen der vorliegenden Erfindung, die sich vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich auf Gegenkolbenmaschinen bezieht, beruht nun darin, daß durch el ie Anordnung von dicht no neinänderliegenden, über dem Rahmen lagernden Zylindern, deren Kolben auf besondere, an den Zylinderenden angeordnete Kurbelwellen arbeiten, die Möglichkeit gegeben ist, die für die Erzielung eines möglichst gleichförmigen Drehmoments erforderliche Zahl von Zylindern in dem durch das Profil beengten Raum unterzubringen.

Diese Anordnung weist folgende Vorteile auf: Es ist damit meist ohne weiteres möglich, einen vollkommenen Massenausgleich auch zweiter Ordnung zu erzielen. Vertikale Mässenkräfte kommen überhaupt nicht in Frage. Die

so hohe Schwerpunktslage übt einen günstigen Einfluß auf die Ruhe des Lokomotivganges aus. Die Zylinder sind ferner vor Staub gewahrt und während des Betriebes bequem zugänglich. Die bewegten Teile sind bequem zu demontieren.

Der wichtigste Punkt ist jedoch der, daß die Kurbelwellen oben nicht durch den Rahmen beengt werden. Dadurch wird überhaupt erst die Anordnung einer genügend großen Zahl von Zylindern möglich.

Die Anordnung hat allerdings den Nachteil, daß das Drehmoment des Motors erst auf unten liegende Blindwellen und von dort erst auf die Kuppelachsen übertragen wird. Allerdings sind • auch Anordnungen mit Kuppelrahmen mög-Hch, durch welche das Moment von den Kurbelwellen direkt auf die Kuppelächsen übertragen wird. Diesen Nachteil überwiegt aber bei weitem der oben erwähnte Vorteil der geringen Beschränkung in der Baubreite. Beispielsweise ist man auf diese Weise imstande, bei schweren Schnellzugmaschinen bis zu 3000 PS₁- an einer Welle zu verwirklichen, wobei noch ein beiderseitiger Durchgang für die Bedienung innerhalb der Umgrenzung des deutschen Eisenbahnprofils übrigbleibt.

Die einzelnen Bestandteile dieser Anordnung sind bekannt, die Anordnung von zwei Wellen an beiden Enden von Gegenkolbenmaschinen sowohl als auch die von hochliegenden Wellen, wie z. B. bei elektrischen Lokomotiven. Das Neue der vorliegenden Erfindung besteht in der Kombination und richtigen gegenseitigen Anordnung bereits bekannter Elemente zu einer Lokomotive, die allen Anforderungen bezüglich Zugkraft, Massenausgleich, Ruhe des Ganges in vollkommenster Weise entspricht, die auch vor allem aber geeignet ist, einen der Haüptvorteile der öllokomötive, große Leistungen bei absolut betriebssicherer Bemessung der Zapfenflächen, im weitgehendsten Maße zu verwirklichen.

Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Anordnung für eine Lokomotive mit 5 Zylindern. Sämtliche Zylinder α sind nebeneinander angeordnet. Mit Rücksicht auf die Baubreite und Beanspruchung der Welle werden die Zylinderachsen bei Durchmessern von mehr als 200 mm in der Höhe gegeneinander versetzt angeordnet. Die Kurbelwellen b brauchen, wie aus der Zeichnung ersichtlich, nur zweimal gelagert Zu werden. Von diesen Kurbelwellen kann das Dreh- moment nun entweder durch Kuppelstangen, wie in Fig. 5, oder auch durch Zahnräder auf die unteren Achsen oder Blindwellen c übertragen werden. Im letzteren Falle können beispielsweise zwischen die beiden Kurbelwellenlager nur drei Kurbelzapfen angeordnet werden, Während die beiden Außenzylinder auf Stirnzapfen arbeiten können.

Für schwere Lokomotiven ist die Anordnung von 6 Zylindern vorzuziehen. Dafür ist eine Unterteilung in zwei Gruppen von je 3, eventuell auch 4 oder 5 nebeneinanderliegenden Zylindern erforderlich; diese beiden Gruppen d, e können übereinander oder nach Fig. 6 in an sich bekannter Weise derart hintereinander angeordnet werden," daß die mittlere Kurbelwelle f beiden Aggregaten gemeinsam ist. Es sind natürlich* bei ganz schweren Lokomotiven noch weitere Wiederholungen hintereinander oder übereinander denkbar, wie beispielsweise Fig. 7 zeigt.

Selbstverständlich können auch Einkolbenmaschinen mit den Zylinderköpfen oder Kurbelwellen zueinander derart angeordnet werden, daß bei Wahrung eines möglichst vollkommenen Massenausgleichs ein möglichst gleichförmiges Drehmoment erzielt wird. Fig. 8 zeigt eine solche Anordnung für eine 6-Zylinderlokomotive. Auf die um i8o° gegeneinander versetzten, sonst gleichen Wellen g, h arbeiten die Kolben der hintereinander in einer Horizontalebene angeorclneten Zylinder i, k, -wobei in der Breitenrichtung immer mindestens 3 Zylinder mit gleichen Kurbelwinkelabständen angeordnet , sind. In Fig. 9 ist eine ähnliche Anordnung für 12 Zylinder mit 6-Zylinderdrehmoment dargestellt. Dabei arbeiten immer je 2 Zylinder I, m und », 0 auf gemeinsame Kurbelzapfen der Wellen p, q.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Durch Gegenkolben-Verbrennungskraftmaschine angetriebene Lokomotive mit ■ · horizontal liegenden Zylindern, deren Kolben auf zu beiden Enden der Zylinder hegende Kurbelwellen wirken, von denen das Drehmoment -auf die Kuppelachsen übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Wahrung eines möglichst vollkommenen Mässenausgleiches bei leichteren

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Lokomotiven mindestens 5 Kolben, bei schwereren, mit mehr als insgesamt 5 in mehreren Reihen angeordneten Zylindern mindestens je 3 Kolben mit gleichen Kurbelwinkelabständen auf die über dem Rahmen liegenden Kurbelwellen arbeiten.
2. Lokomotive nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zylindergruppen derart in der Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, daß die mittleren Kolben in an sich bekannter Weise auf eine gemeinsame Kurbelwelle arbeiten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.