DE407840C

DE407840C - Control for reversible piston machines with rotating cylinders arranged in a star shape around the shaft

Info

Publication number: DE407840C
Application number: DEI23805D
Authority: DE
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1923-06-22
Filing date: 1923-06-22
Publication date: 1925-01-02

Description

Steuerung für umsteuerbare Kolbenmaschinen mit sternförmig um die Welle angeordneten umlaufenden Zylindern. Die Erfindung bezieht sich auf eine durch ein Treibmittel betriebene Drehkolbenmaschine, insbesondere auf eine umsteuerbare Maschine, bei welcher der sich drehende. Zylinderkörper, der einen oder mehrere Zylinder umschließt, beispielsweise als treibendes Organ zwangläufig den getriebenen Teil, die anzutreibende Welle, in Drehung versetzt. Derartige Drehkolbenmaschinen werden durch Dampf, verdichtete Luft oder eine anderd Treibflüssigkeit betrieben und sind für zahlreiche gewerbliche Zwecke, besonders auch zum Aufwinden oder Schleppen verwendbar.Control for reversible piston machines with star-shaped around the Rotating cylinders arranged on the shaft. The invention relates to a by a propellant-operated rotary piston machine, in particular a reversible one Machine in which the rotating. Cylinder body, one or more Cylinder encloses, for example, as a driving organ inevitably the driven one Part, the shaft to be driven, set in rotation. Such rotary piston machines are operated by steam, compressed air or some other propellant fluid and are used for numerous commercial purposes, especially for winching or towing usable.

Eine Maschine dieser Art muß von kräftiger, gedrängter Bauart und vorzugsweise befähigt sein, hohe Kraftleistungen bei möglichst geringer Größe und niedrigem Gewicht zu entwickeln, da ihre zahlreichen Verwendungszwecke bedingen, daß sie leicht zu bewegen ist, unsanfte Behandlungsweisen zu ertragen vermag und auch für längere Zeitspannen außer Betrieb .gesetzt bleiben kann.A machine of this kind must be of a powerful, compact design and preferably be capable of high power outputs with the smallest possible size and to develop low weight, as their numerous uses require that she is easy to move, able to endure rough treatment and can also remain out of operation for longer periods of time.

Mit der Erfindung wird daher bezweckt, die umsteuerbare Maschine möglichst leicht und von äußerst kräftigem, in sich zusammengedrängtem Bau herzustellen, so daß sie eine zu ihrer Größe und ihrem Gewicht verhältnismäßig hohe Kraftleistung zu entwickeln vermag. Neben der Verbesserung und der neuen Anordnung der Teile, wie sie im nachfolgenden beschrieben und auf der Zeichnung dargestellt ist, soll eine erhöhte Kraftleistung und besonders wirtschaftlicher Betrieb dadurch erzielt werden, daß die Zuführung und die Abstellung oder Absperrung des Treibmittels bei jeder Drehrichtung des Zylinderkörpers genau zum richtigen Zeitpunkt vonstatten geht.The aim of the invention is therefore to make the reversible machine as possible easy to manufacture and of an extremely strong, compact structure, so that they have a relatively high power output for their size and weight able to develop. In addition to the improvement and the new arrangement of the parts, as described below and shown on the drawing an increased power output and particularly economical operation achieved thereby that the supply and the shutdown or shut-off of the propellant at take place at exactly the right time in each direction of rotation of the cylinder body goes.

Auf der Zeichnung ist die Maschine in einer vorzugsweise verwendeten Ausführungsform veranschaulicht.On the drawing the machine is preferably used Embodiment illustrated.

Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch die Maschine nach der Linie i-i der Abb.2, in der Pfeilrichtung gesehen.Fig. I shows a longitudinal section through the machine along the line i-i of Figure 2, seen in the direction of the arrow.

Abb.2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i, ebenfalls in der Pfeilrichtung gesehen.Figure 2 is a cross-section along line 2-2 of Figure i, also seen in the direction of the arrow.

Abb.3 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch das Verbindungsgestänge der Maschine nach der Linie 3-3 der Abb. 2, in der Pfeilrichtung gesehen.Fig.3 shows a partial longitudinal section through the connecting rod the machine along the line 3-3 of Fig. 2, seen in the direction of the arrow.

Abb. ¢ ist ein Querschnitt der Maschine nach der Linie 4.-4 der Abb. i, in der Pfeilrichtung gesehen.Fig. ¢ is a cross-section of the machine along the line 4.-4 of Fig. i, seen in the direction of the arrow.

Abb. 5 ist ein Querschnitt durch jenen Teil der Maschine, welcher das Drosselorgan enthält, und zwar nach der Linie 5-5 der Abb. i, in der Pfeilrichtung gesehen.Fig. 5 is a cross-section through that part of the machine which contains the throttle body, namely along the line 5-5 of Fig. i, in the direction of the arrow seen.

Abb.6 zeigt eine schaubildliche Ansicht des Hauptlagers.Figure 6 shows a perspective view of the main bearing.

Abb. 7, 8, 9 und io zeigen in schematischen Querschnitten die Arbeitsbilder der Maschine an Hand eines einzigen Zylinders. Die übrigen Zylinder .sind der Einfachheit halber in Fortfall gekommen.Fig. 7, 8, 9 and io show the working images in schematic cross-sections the machine using a single cylinder. The remaining cylinders are for simplicity for the sake of discontinuation.

Der Rahmen A und das Gehäuse B, welches am Rahmen mit Schrauben C befestigt ist, bilden das Umfassungsgehäuse der Maschine. Der Zylinderkörper, welcher im dargestellten Beispiel das Antriebselement der Maschine bildet, besteht aus einer Anzahl von starr miteinander verbundenen, winklig zueinander stehenden Zylindern D, E, F und G, von denen auf der Zeichnung vier dargestellt sind. Die Anzahl derselben kann jedoch eine beliebige sein. Die Zylinder bilden zusammenhängende Teile eines in der Hauptform runden Zylindergehäuses H, welches die Zylinder miteinander verbindet und gegenseitig@versteift, zu welchem Zwecke Versteifungsrippen J vorgesehen sind. Eine solche Bauart erweist sich als leicht und kräftig und kann in einem Stück gegossen oder in anderer Weise hergestellt werden.The frame A and the housing B, which is fastened to the frame with screws C, form the surrounding housing of the machine. The cylinder body, which forms the drive element of the machine in the example shown, consists of a number of rigidly interconnected cylinders D, E , F and G at an angle to one another, four of which are shown in the drawing. However, the number of them can be any number. The cylinders form coherent parts of a cylinder housing H which is round in its main shape and which connects the cylinders to one another and stiffens each other, for which purpose stiffening ribs J are provided. Such a design proves to be light and strong and can be cast in one piece or manufactured in another way.

Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel liegen die Längsachsen der Zylinder in den Sehnen eines Kreises anstatt in den Halbmessern, so daß sie zum Mittelpunkt des Zylinderkörpers versetzt sind, wodurch die erforderliche Hebelwirkung herbeigeführt und der sonst gegen die Zylinderwandungen ausgeübte seitliche Druck vermindert wird. Es können die Zylinder natürlich auch radial angeordnet werden.In the illustrated embodiment, the longitudinal axes of the cylinders are in the chords of a circle rather than in the radius, so that they are the center of the cylinder body are offset, whereby the necessary leverage is brought about and the lateral pressure otherwise exerted against the cylinder walls is reduced. The cylinders can of course also be arranged radially.

Der Zylinderkörper H sitzt drehbar auf der feststehenden Achse L, die ein im Gehäuse B in geeigneter Weise abgestütztes Hauptlager bildet und durch Schrauben Cl mit diesem verbunden ist. Die Achse L greift in die drehbare Hülse O ein, die mit dem Zylindergehäuse verkeilt ist und umläuft und mit dem anzutreibenden Organ, der Welle P, in geeigneter Verbindung steht. Die Welle P ragt durch den Rahmen A hindurch, in welchem sie von einem Lager getragen wird, Die Zylinderwandungen sind bei Q ausgespart, um Raum für die Kurbelzapfen R der Kolben S zu schaffen, welche gewöhnlich mit Lagerbüchsen T ausgestattet sind.The cylinder body H is rotatably seated on the fixed axis L, which forms a main bearing supported in a suitable manner in the housing B and is connected to the latter by screws Cl. The axis L engages in the rotatable sleeve O, which is wedged with the cylinder housing and revolves and is in a suitable connection with the member to be driven, the shaft P. The shaft P protrudes through the frame A, in which it is carried by a bearing. The cylinder walls are recessed at Q in order to create space for the crank pins R of the pistons S, which are usually equipped with bearing bushes T.

An jeder Seite des Zylindergehäuses H und exzentrisch zu dessen Drehachse sind feststehende, runde Scheibenlager U und V angeordnet. Das Lager U ist zweckmäßig als ein Teil der festen Achse oder des Hauptlagers L ausgebildet. Die Achse und das Scheibenlager werden gegen Drehung durch die Schrauben 01 gesichert. Das Scheibenlager V ist an dem Rahmen A mittels der Schraube W befestigt, deren Kopf in der Ausnehmung X des Lagers liegt. Die Hülse O und die angetriebene Welle P drehen sich in dem Lager V.Fixed, round disk bearings U and V are arranged on each side of the cylinder housing H and eccentrically to its axis of rotation. The bearing U is expediently designed as a part of the fixed axle or the main bearing L. The axle and the disc bearing are secured against rotation by the screws 01. The disc bearing V is attached to the frame A by means of the screw W, the head of which lies in the recess X of the bearing. The sleeve O and the driven shaft P rotate in the bearing V.

Auf den Scheibenlagern U und V sind Exzenterbügel a und b drehbar gelagert, wobei zweckmäßig aus Kugeln und Käfigen bestehende Kugellager c zwischen beide Teile eingeschaltet sind. Diese Bügel können eine beliebige Form haben und sind -mit den vorstehenden Enden T1 der Kurbelzapfen R in geeigneter Weise, wie mittels eingekerbter Schraubenmuttern d, verbunden. Eccentric brackets a and b are rotatably mounted on disk bearings U and V, ball bearings c consisting of balls and cages being connected between the two parts. These brackets can have any shape and are connected to the protruding ends T1 of the crank pins R in a suitable manner, such as by means of notched screw nuts d.

Um eine gleichmäßige Winkeldrehung der Zylinder zu erhalten, sind an den Zylinderkörper H und an die Bügel b Gelenkstangen e mittels der Zapfen f und g angelenkt, wie im einzelnen in Abb. 3 dargestellt ist.In order to obtain an even angular rotation of the cylinders, are to the cylinder body H and to the bracket b articulated rods e by means of the pin f and g hinged, as shown in detail in FIG.

Es ist besondere Vorkehrung getroffen, um den Zylindern im rechten Zeitpunkt selbsttätig das Treibmittel zuzuführen und zur Verteilung zu bringen, gleichgültig, welche Drehungsrichtung der Zylinderkörper jeweils innehat. Zu diesem Zwecke besitzt die Achse K, die das Hauptlager für den Zylinderkörper bildet, drei Verteilungskanäle lt, j, k, die vom äußeren Ende der Achse L oder einer Stelle ausgehen, in der sie von einem Drosselorgan gesteuert werden und in der Nähe des inneren Endes der Achse enden. Das Treibmittel. wird der Maschine durch das F_inlaßrohr r), Abb. 5, zugeführt.Special precautions have been taken to automatically supply the propellant to the cylinders at the right time and distribute it, regardless of the direction of rotation of the cylinder body. For this purpose, the axis K, which forms the main bearing for the cylinder body, has three distribution channels lt, j, k, which extend from the outer end of the axis L or from a point where they are controlled by a throttle element and near the inner one End of the axis. The propellant. is fed to the machine through the inlet pipe r), Fig. 5.

Das Drosselorgan ist, wie dargestellt, hohl und liegt innerhalb des Gehäuses g, welches am Lagerkörper U durch dieselben Schrauben 01 befestigt gehalten wird, mit denen der Körper am Gehäuse B seine Befestigung findet. Der Auspuff der Maschine zur Außenluft findet durch den Kanal r statt. Beim Betriebe der Maschine steht der Kanal k im Hauptlager über den Auspuffkanal r stets in Verbindung mit der Außenluft, während stets einer der beiden anderen Kanäle lt und j als Einlaßkanal wirkt, wenn der andere der beiden Kanäle durch das Drosselorgan o und den Auspuffkanal r nach der Außenluft hin offenliegt.The throttle member is, as shown, hollow and lies within the housing g, which is held fastened to the bearing body U by the same screws 01 with which the body is fastened to the housing B. The exhaust of the machine to the outside air takes place through duct r. When the engine is in operation, the channel k in the main bearing is always in contact with the outside air via the exhaust channel r, while one of the two other channels lt and j always acts as an inlet channel when the other of the two channels passes through the throttle element o and the exhaust channel r is exposed to the outside air.

Das hülsenartig gestaltete Drosselorgan o ist an beiden Enden zu hohlen Köpfen s erweitert. Zwischen diesen Köpfen und den Verschlußkappen t sind Schraubenfedern tt geschaltet. Der mittlere Teil v des Schiebers ist als Zahnstange ausgebildet, mit der ein mit einem Handgriff versehenes Zahnsegment tv in Eingriff steht, mit dessen Hilfe das Ventil im Ventilgehäuse längs verschoben werden kann.The sleeve-like throttle member o is expanded to form hollow heads s at both ends. Helical springs tt are connected between these heads and the closure caps t. The middle part v of the slide is designed as a toothed rack with which a toothed segment tv provided with a handle engages, with the aid of which the valve can be moved longitudinally in the valve housing.

Bei der aus Abb. 5 ersichtlichen Lage des Drosselschiebers o tritt die durch den Einlaß p eindringende Luft durch das Organ und den Kanal j in das Hauptlager L, um die Maschine in Betrieb zu setzen. Die Luft strömt durch den Kanal z, der nach der Außenseite des Hauptlagers führt, alsdann durch die Kanäle 3 in der Hülse O und die Kanäle 4. in die Zylinder, wobei der Eintritt in die verschiedenen Zylinder wechselweise erfolgt, während sich das Zylindergehäuse dreht. Es sei hierbei angenommen, daß der Zylinderkörper sich in einer zur Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten Richtung dreht, wie durch den Pfeil 5 angedeutet ist. Der Kanal h des Hauptlagers wird in diesem Falle zum Auspuffkanal der Zylinder, wobei sich der Auspuff aus den Zylindern durch die Kolbenkanäle 4., die Kanäle 3 in der Hülse 0 und den Kanal 6 in der Wandung des Hauptlagers erstreckt, der mit dem Kanal lt, Abb. 5, in Verbindung steht. Dieser Kanal h mündet in den den Schaft des Ventils o umgebenden Raum, welcher durch den Auspuffstutzen r nach der Außenluft hin offen ist. Der Kanal k im Hauptlager dient zu allen Zeiten als Auspuffkanal für die Zylinder, indem er sich an den Kanal 7 in der Wandung des Hauptlagers anschließt.In the position of the throttle slide o shown in Fig. 5, the air entering through the inlet p passes through the element and the channel j into the main bearing L in order to put the machine into operation. The air flows through the channel z, which leads to the outside of the main bearing, then through the channels 3 in the sleeve O and the channels 4 into the cylinders, the various cylinders entering the cylinders alternately while the cylinder housing rotates. It is assumed here that the cylinder body rotates in a direction opposite to the clockwise direction, as indicated by the arrow 5. The channel h of the main bearing is in this case at the exhaust port of the cylinder, wherein the exhaust from the cylinders through the piston channels 4, the channels 3 in the sleeve 0 and channel 6 extends in the wall of the main bearing which, according to the channel , Fig. 5, is in connection. This channel h opens into the space surrounding the stem of the valve o, which is open to the outside air through the exhaust port r. The channel k in the main bearing serves at all times as an exhaust channel for the cylinders by connecting to the channel 7 in the wall of the main bearing.

Bei den verschiedenen Arbeitsbildern der Maschine, wie sie in den Abb. ;, 8, 9 und io mit nur einem Zylinder, nämlich dem Zylinder D, schematisch angedeutet sind, erfolgt der Zutritt des Druckmittels in den Zylinder während jenes Zeitraumes, bei welchem der Kanal .l im Zylinder D sich gegenüber dem Kanal :! des Lagers einstellt, der beine Beginn des Einlasses mit dem Einlaßkanal j in Verbindung steht (Abb. 7). Es erfolgt alsdann Absperrung (Abb. 8), die so lange aufrechterhalten wird, als der Kanal 7, der nach dem Auspuffkanal k hin führt, unbedeckt bleibt. Nach dem Durchgang des Druckmittels durch den Kanal 7 erfolgt eine geringe Verdichtung. Infolge der bereits eingetretenen Expansion wird hierdurch eine größere Ersparnis am Betriebsmittel erzielt.In the various working images of the machine, as shown schematically in Figs. 8, 9 and 10 with only one cylinder, namely cylinder D, the pressure medium enters the cylinder during the period in which the channel .l in cylinder D opposite the channel:! of the bearing which communicates at the beginning of the inlet with the inlet channel j (Fig. 7). There is then a shut-off (Fig. 8), which is maintained as long as the channel 7, which leads to the exhaust channel k, remains uncovered. After the pressure medium has passed through the channel 7, there is a slight compression. As a result of the expansion that has already occurred, greater savings in operating resources are achieved.

Der vollständige Auspuff des Zylinders findet statt, während er an dem Kanal 6 vorbeigeht, der in den Kanal h im Hauptlager führt, welcher bei dieser Drehrichtung zum Auspuffkanal wird (Abb. 9 und io ). Es führt jeder der verschiedenen Zylinder den eben geschilderten Arbeitskreislauf aus, wobei sie abwechselnd mit Treibmittel gespeist, dann abgesperrt und wieder entleert werden, wie an Hand des Zylinders D beschrieben worden ist.The full exhaust of the cylinder takes place while it is on the channel 6 passes, which leads into the channel h in the main camp, which at this Direction of rotation towards the exhaust duct (Fig. 9 and io). It leads each of the different Cylinder out the working cycle just described, alternating with Propellant fed, then shut off and emptied again, as shown by the Cylinder D has been described.

Wenn das Organ o in der entgegengesetzten Richtung zu jener bewegt wird, wie sie in Abb.5 angedeutet ist, wird der Kanal lt zum Einlaßkanal und der Kanal j zum Auspuffkanal. In diesem Falle läuft der Zylinderkörper in der entgegengesetzten Richtung um, wobei der Eintritt und die Absperrung des Treibmittels in der soeben beschriebenen Art und Weise ebenfalls rechtzeitig vor sich gehen und infolge der Stellung des Kanals 7 bei der Drehung in der einen oder der anderen Richtung dieselben ZVirkungen eintreten.If the organ o is moved in the opposite direction to that, as indicated in Fig. 5, the channel lt becomes the inlet channel and the channel j the exhaust channel. In this case, the cylinder body revolves in the opposite direction, the entry and the blocking of the propellant in the manner just described also take place in good time and, due to the position of the channel 7 during rotation in one or the other direction, the same ZEffects occur.

Die nach einer neben dem Auspuffkanal r liegenden Kammer i o führenden Kanäle 8 und 9 gestatten der Außenluft den Zutritt um den Auspuffnippel 12 herum, der in dem Auspuffkanal liegt und eine Düse bildet, die die Temperatur des Nippels über jene des auspuffenden Treibmittels ansteigen läßt. Auf diese Weise wird ein Einfrieren des Auspuffs vermieden.Which leads to a chamber i o lying next to the exhaust duct r Channels 8 and 9 allow outside air to enter around the exhaust nipple 12, which lies in the exhaust duct and forms a nozzle that controls the temperature of the nipple can rise above that of the exhausting propellant. This way becomes a Avoid freezing the exhaust.

Es ist des weiteren Vorkehrung getroffen, um das Schmieröl der Maschine aus der Luft auszuscheiden, die aus dem Maschinengehäuse durch die Öffnung 13 im Rahmen A nach der Außenluft austritt. Der sich drehende Zylinderkörper und die mit ihm zusammenwirkenden Teile werden zweckmäßig durch Spritzschmierung vom Ölraum 1¢ aus geschmiert, der sich jeweils im unteren Teile des Maschinengehäuses bildet und in dem sich das Öl sammelt, gleichgültig, in welcher Stellung die Maschine jeweilig angeordnet ist, sei es in umgekehrter Lage oder in einer gewissen Winkelstellung. In der Rippe i G, die einen Teil des Rahmens A bildet, an welchen das Scheibenlager V angeschlossen ist, sind Kanäle 15 vorgesehen.Precautions are also taken to protect the machine's lubricating oil to be eliminated from the air that emerges from the machine housing through the opening 13 in the Frame A to the outside air exits. The rotating cylinder body and the with it interacting parts are expediently by splash lubrication from the oil chamber 1 ¢ from lubricated, which forms in each case in the lower part of the machine housing and in which the oil collects, regardless of the position in which the machine is in each case is arranged, be it in the opposite position or in a certain angular position. In the rib i G, which forms part of the frame A, on which the disc bearing V is connected, channels 15 are provided.

Innerhalb des Gehäuses sind in der Ströniungsbalin der Luft vor dem Kanal 13 feststehende, radial sich erstreckende Prallringe angeordnet. Diese Prallringe bestehen aus einer durchlochten Platte 17, die sich vollständig quer über den Durchgangsraum zwischen der Rippe 16 und dem Hauptteil des Rahmens A erstreckt. Zu jeder Seite dieses durchlochten Ringes sind eine oder mehrere feste Platten in der Gestalt von Ringen 18 und von geringerer Breite als der Ring 17 befestigt. Die Befestigung ist zweckmäßig mittels Schrauben i 9 unter Zwischenschaltung von Abstandshülsen 2o zwischen den Ringplatten bewirkt.Inside the case are in the air in front of the air Channel 13 arranged fixed, radially extending baffle rings. These baffles consist of a perforated plate 17, which extends completely across the passage space extends between the rib 16 and the main part of the frame A. On each side of this perforated ring are one or more solid plates in the shape of Rings 18 and of smaller width than the ring 17 attached. The attachment is expediently by means of screws i 9 with the interposition of spacer sleeves 2o between causes the ring plates.

Die Prallplatten bew=irken, daß die Luft und das Öl einen gewundenen oder zickzackförmigen Weg zu durchströmen haben, worauf die Luft durch die Bohrung 13 . entweichen kann, nachdem das Öl durch die Prallplatten aus der Luft ausgeschiedenworden ist und an ihnen um die Rippe 16 herum nach dem Boden des Gehäuses zurückfließt, gleichgültig, welche Lage die Maschine innehat.The baffle plates make the air and the oil coiled or zigzag path to flow through, whereupon the air through the hole 13th can escape after the oil has been expelled from the air by the baffle plates is and flows back on them around the rib 16 to the bottom of the housing, no matter what position the machine is in.

Claims

PATENT CLAIM: Control for reversible piston machines with rotating cylinders arranged in a star shape around the shaft, characterized in that the shaft (L 'has three distribution channels (k, j, k) for the propellant, one of which (k) is constantly in contact with the outside air, while of the two remaining ducts (lt, j) each one is brought into connection with the inlet, the other with the outside air, by a control device (o).