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Übertragungsgestänge für doppelt wirkende Verbrennungskraftmaschinen.
Die Verbrennungskraftmaschinen erfordern eine hohe Betriebssicherheit und gute Zugänglichkeit
(des Übertragungsgestänges in allen Teilen. Diese Forderung tritt in erhöhtem Maße
auf beim Ausbau der Einspritzverbrennungskraftma.schine für große Leistungen, da
höchste Kolbendrücke mit höchsten Temperaturen im Arbeitsraum zusannmen auftreten.
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Bei einfach wirkenden Maschinen ist eine befriedigende Lösung gefunden,
Ida das Gestänge mit den heißen Gasen nicht in Berührung kommt; aber die Ausnützung
der Übertragungsteile ist unwirtschaftlich. Bei doppelt wirkenden Verbrennungskraftmaschinen
der Einkolibenbauart ist die doppelt wirkende Kolbenstange an sich ein einfaches
Element; sie muß aber den Arbeitsraum durchdringen und ist dabei den heißen Gasen
ausgesetzt, wodurch sie trotz der Einfachheit ein sehr empfindlicher Teil des Gestänges
wird, zu. häufigen Störungen Anlaß gibt und so der Forderung ider Betriebssicherheit
in keiner Weise entsprechen kann. Bei doppelt wirkenden Verbrennungs'kraftmaschinen
mit gegenläufigen Kolben -der gewöhnlichen Bauart mit durchgehendem Arbeitsraum
kommt das Übertragungsgestänge mit den heißen Gasen nicht in Berührung, ist aber
in ,seiner Gesamtheit .infolge der zweifachen Uranführung, ,die teilweise wechselnder
Beanspruchung unterworfen ist, weitläufig und betriebsunsicher geführt.
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Die bei den üblichen Bauarten vorhandenen Nachteile, idie bei großen
Leistungen in schwerwiegendster Weise in Erscheinung treten, werden für Doppelwirkung
bei Maschinen seit gegenläufigen Kolben und ringförmigem Querschnitt des Arbeitsraumes
durch idie Erfindung in vollkommenster Weise vermieden, während die Vorteile der
Gestänge der gewöhnlichen Bauarten bestehen bleiben, indem für den mittleren idoppelt
wirkenden Kolben die übliche auf Zug und Druck beanspruchte, id. h. idoppelt wirkende
Kolbenstange und für die einfach wirkenden Kolben das Unnführungsgestänge in zweckentsprechendster
Zusammenwirkung verwendet werden. Infolge (des ringförmigen :Arbeitsraumes kommt
dabei einerseits die I,olbenstange mit den heißen -Gasen nicht in Berührung und
andererseits treten in dem Umführu.ngsgestänge für die äußeren Kolben in den einzelnen
Teilen entgegengesetzte Beanspruchungen nicht auf, es ist also einfach :wirkend,
und nur in den anschließenden seitlichen Kurbelgetrieben, idie wie Idas mit ider
Kolbenstange zusammenarbeitende mittlere Kurbelgetriebe der üblichen Bannart sind,
tritt wie in diesem abwechselnd Zug- und Druckbeanspruchung, also Doppelwirkung
auf. Diese Umstände ergeben große Betriebssicherheit der Kolbenstange und, des Umführungsgestänges
und gleichzeitig volle wirtschaftliche Ausnutzung der Kurbelgetriebe bei durchweg
guter Zugänglichkeit rder einzelnen Teile.
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Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung in beispielsweiser
Ausführung näher erläutert.
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Abb. r ist ein Achsialschnitt; Abb. 2 und 3 zeigen Einzelheiten im
Querschnitt.
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Der mittlere doppelt wirkende Kolben a überträgt ,die auf ihn wirkenden
Kräfte durch -die in allen Teilen außerhalb des Verbrennungsraumes liegende, abwechselnd
auf Zug und Druck ,beanspruchte Kolbenstange b und das in üblicher Weise angeordnete
Kurbelgetriebe, bestehend aus Kreuzkopf c und Kurbelstange d auf den mittleren Kurbelzapfen
der Welle e.
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Der obere einfach wirkende Ringkolben f
überträgt
beim Aufwärtsgang die bei der Verbrennung entstehenden .Kräfte durch den in ihm
festgelagerten Zapfen g auf das Schwinghebelpaar h (s. Abb. i und 2) und auf die
in ,den Kreuzköpfen i,_ und i2 der seitlichen Kurbelgetriebe einerseits und mit
,den Hülsen k, und h2 .in Gleitbahnen geführten auf Zug beanspruchten Kolbenstangen
l,. und l2. Beim Einwärtshub des Kolbens f beider Kornpression im Zylinderraum wenden
das Schwinghebelpaar h in der gleichen Richtung auf Biegung und idie Stangen l,,
und 1, ebenfalls auf Zug beansprucht; Schwinghebel und Stangen sind also
einfach -wirkend. Die auf ;den unten liegenden einfach wirkenden Ringkolben m ausgeübten
Kräfte lassen sich in gleicher Weise wie die .des oberen Kolbens f durch ein Schwinghebelpaar
o auf die seitlichen Kurbelgetriebe @da-(durch übertragen, wenn entsprechend dem
Zapfen g ein mit dem Kolben in fest verbundener Zapfen verwendet wird, der in seinem
mittleren Teil die Kolbenstange b umfaßt. Diese Anordnung baut sich aber zu weitläufig
aus und weist große biegende Momente auf. Die Erfindung :bringt das Übertraagungselement
ebenfalls an idie Mittelebene der Maschine ,dadurch heran, daß Zapfen n und Schwinghebel
o ein Stück bilden und in am Kolben m befestigten Lagern schwingen. Für den Durchgang
der Kolbenstange b ist in dem Schwinghebel o eine Aussparung angebracht. Der Angriffspunkt
des Schwinghebels o an den Kreuzköpfen i,. und. i^ liegt über dem Kreuzkopfzapfenmittel,
so ;daß ,durchweg kleinste -biegende Momente auftreten. Um raschen Abbau des Schwingnebels
o :zu ermöglichen, wind idieser, wie ,dargestellt, zweokmäßigerweise au's einem
Paar Einzelhebel her,-erstellt, .die mit Schultern q versehen sind, mit denen sie
sich gegenseitig abstützen und zusammengebaut sodann ein Ganzes bilden. Die durchweg
einfach wirkenden Umführungsteile der äußeren Kolben vereinigen sich an den üblichen
Kreuzköpfen il und i2. An diesen greifen idie Kurbelstangen -r,_ und r2 an, welche
je beim Aufwärts- und Niedergang, also .in Doppelwirkung, idie ;Hälfte der Kräfte
auf die .seitlichen Kurbeln der Kurbelwelle c übertragen.
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Der natürliche .Zusammenbau der doppelt wirkenden Kolbenstange und
des einfach wirkenden Umführungsgestänges mit beim Aufwärts- und -Niedergang kraftübertragenden
Kurbelgetrieben bietet ,bei wirtschaftlicher Ausnutzung Gewähr für große Betriebssicherheit,
und es lassen sich größte Leistungen von allen Teilen des Gestänges aufnehmen, da
die Kolbenstange nur kurz ausfällt und den heißen :Gasen nicht ausgesetzt ist und
andererseits in der Umführung j-e nur die Hälfte der Kolbenkraft einfach. wirkend
auf zunehmen ist.
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Wird :die Aussparung p im Schwinghebel o genügend groß gemacht, so
läßt sich tür kleinere Leistungen Kolbenstange b und Kurbelstange d als ein Stück
bauen, indem .dann an Stelle des mittleren Kreuzkopfes c ein Drehzapfen in ;dem
Kolben a angeordnet wird.
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Der Schwinghebel o läßt sich natürlich auch an Stelle der Hebel h
am oberen Kolben verwenden, falls der Durchgang in der Zylinderachse frei bleiben
soll. Ebenso läßt sich,die gesamte Gestängeanordnung für liegende Maschinenbauen.
Bei einfach wirkender Maschine ergeben sich durch Zusammenwirken der Kolbenstange
b und des Schwinghebels o ebenfalls Vorteile gegenüber der seitherigen Gestängeanordnung.