DE382328C

DE382328C - Crank gears for engines, especially for steam engines

Info

Publication number: DE382328C
Application number: DEP43251D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1923-10-01

Description

Die Erfindung betrifft \^Terbesserungen der Krauül.ertragang für Kraftmaschinen, insbesondere für Dampfmaschinen, Lei welchen zwischen der Kurbelwelle und der Kolbenstange ein Lenker eingeschaltet ist, um den Kurbelhub zu verkleinern, so daß für einen bestimmten Kurbelhub ein Kolben mit einem bedeutend größeren Hub benutzt werden kann. Die Kolbenstange greift an einen Lenkerhebel an,,weleher fest auf einer Welle sitzt, die weiterhin ein Zahnsegment von kleinerem Radius als dem des Hebels trägt, um dadurch den Kolbenhub zu verkleinern. Mit dem Zahnsegment steht ein als Zahnstange ausgebil leter Teil der Pleuelstange der Kurbelwelle in _; Verbindung. Der Zahnstangenteil wird mit dem Zahnsegment durch eine Art .Schuh oder Bügel in ständiger Verbindung gehalten.The invention relates to \ ^T impro the Krauül.ertragang for combustion engines, particularly for steam engines, Lei which an arm is connected between the crankshaft and the piston rod to shrink around the crank throw, so that used for a particular crank lift a piston with a significantly larger stroke can be. The piston rod engages a handlebar lever, which is firmly seated on a shaft, which also carries a tooth segment of a smaller radius than that of the lever, thereby reducing the piston stroke. With the toothed segment is as a rack ausgebil leter part of the connecting rod of the crankshaft in _; Link. The rack part is kept in constant contact with the toothed segment by a kind of shoe or bracket.

Al)'. ι ist eine Ansicht, zum Teil im Schnitt, des Hebels mit veränderlicher Bewegung, der in Verbindung mit einem Zylinder und einer Kurbelwelle steht.Al) '. ι is a view, partly in Section, of the lever with variable movement in connection with a cylinder and a crankshaft.

Abb. 2 ist die gleiche Darstellung bei V* Hub,Fig. 2 is the same representation at V * Hub,

Abb. 3 die gleiche Darstellung bei halbem Hub.Fig. 3 shows the same representation at half the stroke.

Abb. 4 ist ein Querschnitt des Hebelmecha-HBinus. Fig. 4 is a cross section of the lever mechanism HBinus.

Abb. 5 zeigt im Schnitt eine Abänderung der Herstellung der Verbindungszahnstange.Fig. 5 shows in section a modification of the manufacture of the connecting rack.

Abb. ο ist ein Diagramm des Ansaugens bei vollem Hub.Fig. Ο is a diagram of the suction at full stroke.

Abb. 7 zeigt Ansicht des H;belmechanismus bei dem Kolben am Ende des Abwärtshuhes. Abb. 8 ist ein Diagramm, das zeigt, daß die Hebelanordnung verändert werden kann, um jenen beliebigen Hub zu erzielen.Fig. 7 shows a view of the lever mechanism on the piston at the end of the downward leg. Fig. 8 is a diagram showing that the lever arrangement can be changed to to achieve that arbitrary stroke.

Abb. 9 zeigt ein anderes, entsprechendes Diagramm.Fig. 9 shows another, corresponding diagram.

Abb. 10 ist eine Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform in der Anordnung der Kur-1 elwelle, gegenüber dem Maschinenzylinder. jFigure 10 is a view of a modified embodiment in the arrangement of Course-1 elwelle, opposite the machine cylinder. j

Abb. 11 und 12 zeigen die Verbindung für die Maschine für hohe und niedrige Kraftleistung. ;Figs. 11 and 12 show the connection for the machine for high and low power output. ;

Abb. 13 ist eine Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform. , Figure 13 is a view of a modified embodiment. ,

- Abb. 14 zeigt eine Darstellung entsprechend j - Fig. 14 shows a representation corresponding to j

ikr Abb. 13 in einem anderen Stadium des Hubes,ikr Fig. 13 in another stage of the Hubes,

! Abb. 15 das gleiche am Ende des Hubes.! Fig. 15 the same at the end of the stroke.

A¹ b. 16 ist ein Längsschnitt. : Abb. 17 ist ein Querschnitt nach Linie a-a der Abb. 15.A ¹ b. 16 is a longitudinal section. : Fig. 17 is a cross-section along line aa of Fig. 15.

Abb. 18 ist eine abgeänderte Ausführung?;-form der Konstruktion nach Abb. 13 bis 17. j Abb. 19 ist ein Längsschnitt der Kurbelstange nach Abb. 18;Fig. 18 is a modified version?; - form the construction according to Fig. 13 to 17. Fig. 19 is a longitudinal section of the connecting rod of Fig. 18;

Abb. 20 ist ein Querschnitt davon. Abb. 21 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Balancierdampfmaschine.Fig. 20 is a cross section thereof. Fig. 21 shows the application of the invention with a balancing steam engine.

Abb. 22 zeigt die Anordnung des Hebelmechanismus auf das Getriebe einer Dampflokomotive. Fig. 22 shows the arrangement of the lever mechanism on the gearbox of a steam locomotive.

Abb. 23 zeigt Zylinder und Kolhen einer doppelt wirkenden Zweitaktmaschine.Fig. 23 shows the cylinders and pistons of a double-acting two-stroke engine.

Abb. 24 ist eine weitere Ausführungsform der von einem Joch getragenen Zahnstange.Figure 24 is another embodiment of the rack carried by a yoke.

Abb. 25 ist ein Querschnitt nach der strichj punktierten Linie der Abb. 24.Fig. 25 is a cross-section along the dashed and dotted line in Fig. 24.

Abb. 26 und 2¹J sind Diagramme, die die Verhältnisse in Dampfzylindern zeigen, wie sie infolge der Einwirkung des langen Hubes der neuen Übertragungsvorrichtung entstehen. Die Kolbenstange A¹ umgreift den Kolbenzapfen A" des Kolbens A und kann durch die Schraube A³ nachgestellt werden. Das andere Ende der Kolbenstange, die aus zwei Teilen A} besteht, steht mit den Zapfen B¹ der Hebel B in Verbindung. Die Hebel B sind auf einem Zapfen B- befestigt, der vom Maschinenrah-■ men getragen wird und ein Zahnsegment B^s trägt, das mit einer Zahnstange B⁴ in Verbindung steht. Die letztere bildet einen Teil der Kurbel- oder Pleuelstange B^s, deren Kopf den Kurbelzapfen B" der Kurbelwelle 6 umgibt. An dem Zapfen B- sind lose plattenförmige Arme B* angelenkt, die den Halter für ein Gleitlager bilden, in dem sich die Pleuelstange B'' bewegt. Die Arme B* werden durch eine Kappe B⁹ verbunden und Bolzen B¹⁰ dienen zur Befestigung eines zungenförmig ausgebildeten Gleitstückes B^lz an der Kappe. Das Gleitstück greift in eine Gleitnut 12 der Stange ein.Fig. 26 and 2 ¹ J are diagrams showing the conditions in steam cans as they arise due to the action of the long stroke of the new communication device. The piston rod A ¹ engages around the piston pin A ″ of the piston A and can be readjusted using the screw A ^3. The other end of the piston rod, which consists of two parts A} , is connected to the pin B ^{1 of} the lever B. The levers B are fastened to a pin B- which is carried by the machine frame and carries a toothed segment B ^s which is connected to a rack B ^4. The latter forms part of the crank or connecting rod B ^s , the head of which is the Crank pin B "of the crankshaft 6 surrounds. Loosely plate-shaped arms B * are hinged to the pin B- and form the holder for a slide bearing in which the connecting rod B ″ moves. The arms B * are connected by a cap B ⁹ and bolts B ¹⁰ are used to attach a tongue-shaped slider B ^lz to the cap. The slide engages a slide groove 12 in the rod.

Da das Zahnsegment, wie aus der ZeichnungAs the gear segment, as from the drawing

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ersichtlich, einen bedeutend kleineren Radius besitzt als die Hebel B, fällt auch der Hub der Kurbelstange B⁵ entsprechend kleiner aus als der der Kolbenstange A¹, und die übertragende Kraft der Kurbelstange ist entsprechend größer als die der Kolbenstange. Auf diese Weise wird die Kolbenbewegung durch die Übertragungsvorrichtung zur Erzielung einer Kraftkonzentration benutzt. Weiterhin ist zu ίο berücksichtigen, daß die Geschwindigkeit der Wellenumdrehung bei Maschinen von langem Kolbenhub kleiner ist als bei denen mit kurzem Kolbenhub, so daß bei gleicher Kraftübertragung eine Geschwindigkeitsverminderung der Kurbelwelle erreicht wird, was ebenfalls für viele Anwendungsgebiete von Wichtigkeit ist. Der Kolbenhub soll langer gehalten werden, als die Wirkung der Expansion anhält; während des letzten Teiles des Hubes wird der Kolben durch das Trägheitsvermögen des Gestänges und der Kurbel mitgenommen. Dadurch wird ein leichter Unterdruck im Zylinder erzielt und eine entsprechende Abkühlung der Gase, so daß der Zylinder wandung Wärme entzogen wird. Dadurch entsteht jedoch ein Verlust, da infolgedessen ein entsprechend größeres Gas- und Luftgemisch eingesaugt wird. Bei dem letzten Teile des Hubes dient also der Kolben als Pumpenkolben zur Austreibung der Wärme.As can be seen, has a significantly smaller radius than the lever B, the stroke of the connecting rod B ^{5 is} correspondingly smaller than that of the piston rod A ¹ , and the transmitting force of the connecting rod is correspondingly greater than that of the piston rod. In this way, the piston movement is used by the transmission device to achieve a concentration of force. Furthermore, it must be taken into account that the speed of the shaft rotation in machines with a long piston stroke is lower than in those with a short piston stroke, so that a reduction in the speed of the crankshaft is achieved with the same power transmission, which is also important for many areas of application. The piston stroke should be held longer than the effect of the expansion lasts; During the last part of the stroke, the piston is carried along by the inertia of the linkage and the crank. This creates a slight negative pressure in the cylinder and a corresponding cooling of the gases, so that the cylinder wall heat is extracted. However, this results in a loss, since as a result a correspondingly larger gas and air mixture is sucked in. In the last part of the stroke, the piston serves as a pump piston to expel the heat.

Das in Abb. 9 dargestellte Diagramm soll diesen Vorgang erläutern. Der Einsaugehub für das Brennstoffgemisch kann durch Ventile geändert werden, wodurch auch die Expansion geändert und die atmosphärische Linie verschoben wird, so daß der Teil des Kolbenhubes, in dem eine Verzögerung der Bewegung und eine Abkühlung der Zyünderwände infolge Unterdruckes stattfindet, verändert werden kann.The diagram shown in Fig. 9 is intended to explain this process. The intake stroke for the fuel mixture can be changed through valves, which also increases the expansion changed and the atmospheric line is shifted so that the part of the piston stroke, in which there is a delay in movement and a cooling of the cylinder walls takes place as a result of negative pressure, can be changed.

In der Abb. 5 ist die Stellung der Zahnstange und der Kolbenstange in dem äußersten Hubpunkt dargestellt, und die Abb. 1, 2, 3 und 7 zeigen die Lagen bei verschiedenen Hublängen des Kolbens. In Abb. 12 ist eine abgeänderte Anordnung der Übertragungsmittel dargestellt, 1 ei welcher der Mittelpunkt der Kurbelwelle verhältnismäßig weit von der Mittellinie des Kolbens verlegt werden kann, ohne den Wirkungsgrad herabzusetzen.In Fig. 5 the position of the rack and the piston rod is in the extreme Stroke point shown, and Figs. 1, 2, 3 and 7 show the positions at different stroke lengths of the piston. Fig. 12 shows a modified arrangement of the transmission means shown, 1 egg which is the center of the crankshaft relatively far from the Center line of the piston can be relocated without reducing the efficiency.

Eine andere abgeänderte Ausführungsform ist in den Abb. 16, 17, 18 gezeigt. Bei dieser wird das Zahnsegment durch einen Bügel C oder eine Kurbelschleife in Eingriff mit der Zahnstange Bⁱ gehalten. Auf der Welle B~ sitzt ein loser Ring, der mit der einen Seite der Schleife in ständiger Berührung steht. Zweckmäßig sind zwei Zahnstangen und zwei Zahnsegmente vorgesehen, so daß sich der führende Bügel C dazwischen befindet, wie dies in Abb. 19 und 20 im Schnitt dargestellt ist. Die bügeiförmige Führung C wird mittels Bolzen C¹ an der Kurbelstange B⁵ festgehalten.Another modified embodiment is shown in Figs. In this case, the toothed segment is held in engagement with the toothed rack B ⁱ by means of a bracket C or a slider crank. On the shaft B ~ sits a loose ring which is in constant contact with one side of the loop. Two toothed racks and two toothed segments are expediently provided so that the leading bracket C is located between them, as shown in section in FIGS. 19 and 20. The bow-shaped guide C is held on the connecting rod B ⁵ by means of bolts C ¹ .

Die Abb. 21, 22, 23 zeigen eine ähnliche Ausführungsform wie die der Abb. 16, 17, 18. Die Kolbenstange D¹ ist jedoch am; unteren Ende mit einem Bügel versehen, der Nuten enthält, in welchen Rollen D" der Hebel spielen. Die Kolbenstange kann in diesem Falle starr mit dem Kolben verbunden sein.Figs. 21, 22, 23 show a similar embodiment to that of Figs. 16, 17, 18. However, the piston rod D ¹ is on; Provided the lower end with a bracket which contains grooves in which roles D ″ the lever play. In this case, the piston rod can be rigidly connected to the piston.

In Abb. 15 ist die Anwendung des vorliegenden Mechanismus auf einer -Lokomotive veranschaulicht. Die Diagramme der Abb. 29, zeigen die Abänderung der Zylinderdimensionen, um den Kolbenhub zu vergrößern, jedoch das Volumen der Zylinder beizubehalten.Fig. 15 shows the application of the present mechanism to a locomotive illustrated. The diagrams in Fig. 29 show the modification of the cylinder dimensions, to increase the piston stroke while maintaining the volume of the cylinders.

Claims

Patent Claims:

1. Crank gear for engines, especially for steam engines, in which a handlebar is switched on between the piston rod and the connecting rod, characterized in that the piston rod (A ¹ ) engages a lever (B) of the handlebar, while a part designed as a rack ( B ⁴ ) the connecting rod (B ⁵ ) is in engagement with a toothed segment (B ³ ) which is firmly connected to the lever (B) , and that the toothed segment (S ³ ) has a smaller radius than the lever (B), to reduce the crank stroke.

2. Crank mechanism according to claim 1, characterized in that the toothed segment (B ³ ) and the lever (B) on one

• The short shaft (B ² ) is keyed onto which a shoe sits loosely, which holds the rack (B *) in engagement with the segment (B ³ ).

3. Crank mechanism according to claim 1, characterized in that the rack is equipped with a bracket (C), whereby a crank loop is formed in which the toothed segment (B ³ ) is and is held by the bracket in engagement with the rack .

4. Crank mechanism according to claim 1, characterized in that the lever (B ) ^{engages with rollers (D 2} ) in guide grooves (D) of the piston rod (D ¹ ) which is rigidly connected to the piston (A).

For this purpose 2 sheets of drawings.