DE3619488A1 - Kurbelgetriebe-geradeschubsystem - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Kurbeltriebwerk nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6 zur Kopplung von Kolben und Wellen in Hubkolbenmaschinen. Derartige Getriebe gewöhnlich als Geradlenker genannt zur Umwandlung einer Drehbewegung in translatorische Bewegung und umgekehrt sind insbesondere für die modernen Kompressoren mit doppelt wirkenden Arbeitskolben sehr vorteilhaft anzuwenden oder als kombinierte Motor-Arbeitsmaschinen zu verwenden.

Das Kurbeltriebwerk aus DE-PS 9 02 925 verfügt über eine Kreuzschleife, einen zweiteiligen Stein und ein Führungslager zur Umwandlung der Drehbewegung des Kurbelzapfens in hin-und-hergehender Bewegung und umgekehrt.

Diese Bauart bedarf infolge der Schwingbewegung des Steines in der Kreuzschleife in Betrieb sehr aufwandigen Schmierungsbedarf. Das Getriebe aus CH-PS 4 80 567 ist jedoch ein Versuchsbeispiel, einen doppelt wirkenden Kolben zu schaffen. Dabei sind die Zahnräder so zueinander verknüpft daß, die sekündäre Drehachse die gleiche aber gegenläufige absolute Winkelgeschwindigkeit erreicht. Für dieses Getriebe ist der Einsatz von Wellen und Zahnräder viel zu groß. Infolge der Toleranzungenauigkeit und Abnutzung der Zahnräder in Betrieb wird die Geradführung des Kurbelzapfens unsicher. Die dadurch entstehende Schwingung der Pleuelstange hat zur Folge die Schädigung der Stopfbuchse.

Die Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in translatorische Bewegung aus OS-34 12 147 ist bekannt geworden. Die 1:2 Übersetzung des auf dem Kurbelarm drehfest Zahnrades zu Örtfestrad stellt das gleiche Prinzip zur der beschriebenen Erfindung dar. Die Schwingrolle bewegt sich dabei in dem Führungsglied hin und her frei. Der Unwuchtausgleich dieser Vorrichtung ist für schnell laufende Antriebwelle jedoch unzureichend. Dagegen ist das Kurbelgetriebe Geradeschubsystem mit Ausgleichmasse versehen zur Unterdrückung der Schwingungen der Maschine in Betrieb.

Der bisherige bekannte Tauchkolben mit Kreuzkopf bedingt eine erhebliche Bauhöhe der Zylinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine so auszurüsten, daß sie als Kolbenarbeitsmaschine eingesetzt werden kann, wobei die Pleuelstange gerade geführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Kurbel (4) die Planetenradpaare (14, 14 a) in Augen (13, 13 a) enthält und das Zapfenrad (6) zusammen mit zwei symmetrischen drehfest verbundenen Kurbelzapfen (10, 10 a) und einem Trägerrohr (12) auf dem Grundzapfen (7) der Kurbelkröpfung (4 b) gelagert ist, welches die Planetenräder (5, 5 a) eingreift, und anderseits die gepaarten Planetenräder (8, 8 a) sich um das gehäusefeste Lagerrad (9) abrollen, und daß der Stein (3) und das Abstützglied (3 b) am Kurbelzapfen (10 und 10 a) fertigmontiert sind.

Die Übersetzung des Zapfenrades (6) zu dem gehäusefesten Lagerrad (9) beträgt 1:2. Der Zapfen (7 a) des Grundzapfens (7) ist fest im Auge (7 b) der Drehscheibe (4 a) eingepreßt. Diese Drehscheibe (4 a) verfügt über eine Ausgleichmasse (15) zum Ausgleich der Bewegkolben (11) in Betrieb, ist konzentrisch zur der Kurbelwelle (16) im Gehäuselager (1) gelagert. Der Kurbelzapfen (10 und 10 a) enthält drehbar einen gleitenden Stein (3), der im Schlitz (3 a) des Abstützgliedes (3 b) beweglich ist. Das Pleuel (2) trägt einerseits fest den Arbeitskolben (11) und ist anderseits am Abstützglied (3 b) beispielsweise fest angeschraubt. Die gehäusefeste Führungsbuchse (2 b) bestimmt die genaue Geradführung des Pleuel (2) und bewahrt die Stopfbuchse (2 a) und die Dichtelemente (11 a).

Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß zur Auswuchtung des Getriebes die Planetenradpaare (14, 14 a) ausgenutzt werden können.

Mit der Erfindung sind die Drehachsen Q 1 und Q 2 der Kurbelzapfen (10, 10 a) durch das vorliegende Getriebe in einer Schubrichtung annähernd gerade geführt, wobei anhand eines Steines, eines Abstützgliedes und einer Führungsbuchse als Ausgleichsvorrichtung doppelt wirkende Arbeitskolben ohne Zusatzbauhöhe geschafft worden sind, was zur einer Kostensenkung der Maschinen entspricht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnungen dargestellt und werden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung des Kurbelgetriebe Geradeschubsystemes, der Klarheit halber ohne Pleuelanschlüsse.

Fig. 2 den Schnitt AB der Fig. 1.

Fig. 3 die schematische Darstellung des Steines, des Pleuels und des Arbeitskolbens.

Fig. 4 die Anordnung einer T-Bauform.

Fig. 5 die Anordnung einer X-Bauform.

Fig. 6 die Anordnung der Drehachsen und der Schubrichtungen S 1 und S 2 der Zylinder.

Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Teilschnitt durch den Exzenter, bei dem die Steine und die Abstützglieder bei Montage eingebaut worden sind. Das Trägerrohr (12) besteht vorzugsweise aus Härtmetallschicht und gewährleistet eine optimale Lebensdauer dieses Bauteiles. Die Kurbelzapfen (10, 10 a) sind drehfest auf der Nabe des Zapfenrades (6) gefügt. Die Augen (13, 13 a) sind für einen besseren Wirkungsgrad beispielsweise als Wälzlager ausgeführt. Die Kurbelwelle (16) ist in der Bohrung des Lagerrades (9) gelagert. Die Drehscheibe (4 a) als Drehgelenk ist unmittelbar im Gehäuselager (1) konzentrisch zur Kurbelwelle eingestellt und verfügt über eine Ausgleichmasse (15), die zusammen mit der Kurbel (4) und den Planetenradpaaren (14, 14 a) das Schwingen der Maschine infolge der hin-und-hergehenden Bewegung des Arbeitskolbens gründlich unterdrücken kann. Die Schmierung aller Lager erfolgt durch Kanäle innerhalb der Kurbelwelle und des Grundzapfens (7), und durch Innenbohrung im Exzenter. Das Lagerrad (9) vor Befestigung ist so verdreht bis Q 1 in S 1 liegt.

Fig. 2 zeigt den Schnitt AB in der Fußebene der Zapfenradnabe. Die Achsenabstände der einander kämmenden Räder sind von Modulen ihrer Verzahnung abhängig und sind so bestimmt, daß die Planetenradpaare (14, 14 a) ohne Vorstoß gegeneinander untergebracht werden können. Die Übersetzung 1:2 des Zapfenrades (6) zu dem Lagerrad (9) ist zu beachten.

Fig. 3 zeigt das Arbeitsglied gemäß der Erfindung. Aus Grund der wirkschaftlichen Fertigungskosten und vereinfachten Montage ist die Gleitfläche zwischen Stein und Abstützglied eine Ebenefläche bevorzugt. Die durch Fertigungsungenauigkeit und Zahnradabnutzung hervorgerufenen Schwingungen des Steines im Schlitz sind relativ gering. Die dadurch entstehenden Verschleißerscheinungen an den Kontaktflächen sind sehr minimal. Die Nachstellsarbeit ist nicht erforderlich. Diese Maschinenteile sind als wartungsfrei zu betrachten. Der Stein sowie das Abstützglied sind einteilig ausgebildet und fertigmontiert. Angestrebt wird e 1=e 2, d. h. OP=PQ 1=PQ 2=e. Dann schwingt die Drehachse Q 1 (bzw. Q 2) bei konstanter Drehgeschwindigkeit w sinusförmig geradlinig entlang S 1 (bzw. S 2).

Die Massenkraft hat das gleiche Schwingungsfrequenz wie die Kurbelwelle und folgt der Gleichung: mb sei die Bewegmasse des Kurbelzapfens.

Der Ausgleich der Massenkraft erfolgt durch rotierende Gegenmasse der Kurbelwelle, deren Massenzentrum M ist und im Abstand OM = r liegt.

Fig. 4 ist die schematische Anordnung eines 90 Grad T-Triebwerkes, bei dem die Kurbelwelle als Antriebwelle für einen mehrstufigen Kolbenverdichter ist. Diese Bauform erfordert einfache Unterlage und gewährleistet einen ruhigen Lauf bei höchster Drehzahl.

Fig. 5 ist die schematische Anordnung eines 90 Grad X-Triebwerkes gemäß der Erfindung.

Fig. 6 zeigt die räumliche Anordnung der Drehachsen O, P, Q 1 und Q 2, und der Schubrichtungen S 1 und S 2 der Zylinder. angetrebt wird e 1 = e 2 möglichst.

Claims (6)

1. Kurbelgetriebe Geradeschubsystem als Hubkolbenmaschine insbesondere für Kolbenverdichter mit dem Exzenter, der aus miteinander kraftschlüßig verbundenen Zapfenrad (6) und zwei Kurbelzapfen (10, 10 a) sowie einem Trägerrohr (12) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (4) die Planetenradpaare (14, 14 a) enthält, die das Zapfenrad (6) übergreifen und gleichzeitig sich um das gehäusefeste Lagerrad (9) abwälzen, und der Grundzapfen (7) gegenüber, mit der primären Drehachse P im Abstand e 1 parallel zur Hauptdrehachse O der Kurbelwelle (16), auf dem der Exzenter drehbar gelagert ist, sich in der Kurbelkröpfung (4 b) ausbildet, und daß der auf dem Kurbelzapfen (10 und 10 a) fertigmontierte Stein (3) und das Abstützglied (3 b) jeweils einteilig ausgeführt sind (Fig. 1).

2. Patentanspruch 2 nach 1 Kurbelgetriebe Geradeschubsystem dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen Q 1 und Q 2 der Kurbelzapfen (10, 10 a) im Abstand e 2 von P, möglichst gleich e 1, parallel und symmetrisch zur primären Drehachse P des Grundzapfens (7) angeordnet sind (Fig. 6).

3. Patentanspruch 3 nach 1 Kurbelgetriebe Geradeschubsystem dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenradpaare (14, 14 a) durch Verzahnung das Zapfenrad (6) relativ zur Kurbelwelle (16) eine gegenläufig doppelte Winkelgeschwindigkeit bewirken (Fig. 2).

4. Patentanspruch 4 nach 1, 2 und 3 Kurbelgetriebe Geradeschubsystem dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (7 a) des Grundzapfens (7) im Auge (7 b) der Drehscheibe (4 a) fest eingeschoben ist, und diese Drehscheibe (4 a), die mit einer Ausgleichmasse (15) versehen werden kann, konzentrisch zur der Kurbelwelle (16) im Gehäuse (1) gelagert ist.

5. Patentanspruch 5 nach 1, 2, 3 und 4 Kurbelgetriebe Geradeschubsystem dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter um die Drehachse P ausgeglichen ist, und zum statischen und dynamischen Ausgleich der Kurbelwelle (16) die Planetenradpaare (14, 14 a), die Kurbel (4) und die Ausgleichmasse (15) herangezogen sind.

6. Patentanspruch 6 nach 1, 2, 3, 4 und 5 Kurbelgetriebe Geradeschubsystem dadurch gekennzeichnet, daß das in der Führungsbuchse (2 b) geführte Pleuel (2) mit dem fest verbundenen Kolben (11) über ein Abstützglied (3 b) und einen im Schlitz (3 a) des Abstützgliedes (3 b) untergebrachten dreh-und-gleitenden Stein (3) am Kurbelzapfen (10, 10 a) angeschlossen ist (Fig. 3).