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Dieselmaschine. Die vorliegende Erfindung betrifft Dieselmaschinen
mit einer oder mehreren Gruppen von je zwei gegenläufigen Paaren parallel-und
gleichlaufender Kolben, wobei je zwei gleichliegende Kolben durch ein zwischen
sie Lind die Schubstange eingeschaltetes Querstück miteinander verbunden sind.
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Bisher in Vorschlag gebrachte Maschinen dieser Art leiden an dem Übelstande,
daß das genannte Querstück entweder gar keine oder nur ganz ungenügende Führung
besitzt, so daß die betreffenden Maschinen für hohe Drücke nicht in Betracht kommen
können. Wenn das Ouerstück z. B., wie schon vorgeschlagen wurde, anbeidenEnden geführt
ist, so besteht die Gefahr, daß es sich unter der Wirkung einseitiger Kolbenkräfte
zwischen den Führungen verkantet und klemmt. Zudem können bei einer solchen Ausführungsart
die genannten Führungen nicht anders als in der Verlängerung der Zylinder angebracht
werden, so daß sie die Bauhöhe der Maschine über die oberen Zylinder hinaus um ungefähr
den Kolbenhub plus der Höhe des Querstückes vergrößern, was namentlici bei Schiffstnaschinen
einen wesentlichen Nachteil bedeutet.
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In einem der bekannt gewordenen Fälle ist das Querstück mit der Schubstange
durch eine an jenes starr angeschlossene Vierkantstange
verbunden,
die in Nuten geführt ist, die an den einander zugekehrten Seiten der Zylinder vorgesehen
sind und sich gegenseitig zu einer Führung mit im Querschnitt quadratischem Hohlraum
ergänzen. An diese Vierkantstange ist die Schubstange lediglich mittels eines gewöhnlichen,unverhältnismäßig
kleinen Zapfens angeschlossen. Es liegt auf der Hand, daß auch diese Art der Führung
und der Verbindung des Ouerstückes mit der Schubstange für Dieselmaschinen, die
bekanntlich mit sehr hoben Drücken arbeiten, gar nicht in Frage kommt. So sind die
Vorteile, die sich aus einer Anordnung der eingangs erwähnten Art grundsätzlich
ergeben, für Dieselmaschinen bisher nicht in die Praxis umgesetzt worden. Denn die
hohen Überdrücke, die sich z. B. bei Früh- oder Fehlzündungen im einen oder anderen
Zylinder einstellen können, lassen sich mit den bisher vorgeschlagenen Mitteln nicht
in befriedigender Weise unschädlich machen.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden die genannten Mängel dadurch beseitigt,
daß sowohl der von der Schubstange herrührende Normaldruck als auch Ungleichheiten
in den in den Zylindern auftretenden Pressungen mittels eines oder mehrerer mit
dem eingangs erwähnten Querstück verbundener Gleitkörper ausschließlich auf eine
oder mehrere zwischen den Zylindern angeordnete, verhältnismäßig weite Geradführungen
übertragen werden. Das Querstück kann z. B. bis zwischen die Zylinder verlängert
und mittels eines Paares von mit ihm gelenkig verbundenen Gleitschuhen in einer
zylindrischen Führung laufen, deren Durchmesser tingefähr gleich ist dem Zylinderdurchmesser
und die zugleich einen Teil des Kühlwassermantels der Zylinder bildet, Dadurch wird
ermöglicht, tIerdrücke der genannten Art unter gänzlicher Entlastung des anderen
Kolbens von seitlichen Drücken anstandslos auf verhältnismäßig große Flächen zu
übert' tragen, ohne die Bauhöhe der Maschine irgendwie zu vergrößern. Derart gebaute
Maschinen eignen sich für höchste Leistungen und Arbeitsdrücke und lassen sich als
Zweitaktmaschinen ausbilden.
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Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
.mehr oder weniger schematisch dargestellt.
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Die Abb. i und 2 sind zwei im rechten Winkel zueinander stehende mittlere
Vertikalschnitte des ersten Beispiels.
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Abb. 3 ist zum Teil ein in größerem Maßstabe gezeichneter Querschnitt
durch einen der zwei Zylinder dieser Ausführungsform, in der Höhe der einen Gruppe
von Auspufföffnungen gelegt, zum Teil die Aufsicht auf die andere Maschinenhälfte,
Abb. 4 ist ein ebenfalls in größerem Maßstabe gehaltener, in der Höhe der Linie
A-B von Abb. i gelegter Schnitt durch ein zwischen den beiden Zylindern arbeitendes,
zur #'erbindung der oberen Kolben mit der Kurbelwelle dienendes Gelenk.
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Abb. 5 zeigt den oberen Teil des zweiten Ausführungsbeispiels
in einem in der Ebene der Kurbelwellenachse gelegten Vertikalschnitt.
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Abb. 6 zeigt in Ansicht und Schnitt eine abgeänderte Einzelheit,
Abb. 7 eine andere als die in Abb. 3 angedeutete Anordnung, bei der
die Zylinderebene senkrecht zur Ebene der Kurbelwelle steht.
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a sind die beiden einander parallelen Zylinder, b die oberen,
c -die unteren, d. h. der in Lagern e laufenden und die Kurbelzapfen
f, g, g tragenden Kurbelwelle d näher gelegenen Kolben. Die
äußeren Stirnflächen der Kolben b tragen einstellbare La,-er It für
je
einen Zapfen i. Diese Zapfen stecken in den crleichliegenden Ecken eines
ankerähnlichen Querstückes k, das also die beiden Kolben b
miteinander
verbindet. Dieses Ouerstück nimmt in der Mitte zwischen beiden Zapfen i einen Zapfen
1 auf, der seinerseits zwei lose aufgesteckte Gleitschuhe in trägt. Diese
letzteren laufen in einer hohlzylindrischen Geradef ührung it, die sich in der Mitte
zwischen den beiden Zylindern a befindet, mit ihrer Achse parallel den letzteren
gerichtet ist und in deren gemeinsamer Achsialebene liegt. In dieser Führung n läuft
noch ein Gleitschuh o, in dem ein Zapfen p gelagert ist, der die abwärts
gerichtete Spitze des Querstückes k mit dem gegabelten Ende einer Zwischenstange
q verbindet. Das andere Ende dieser Stange q ist mittels eines in senkrechten,
ebenen Führungen s laufenden Kreuzkopfes r an eine Schubstange t angeschlossen,
die am mittleren der drei auf der Kurbelwelle d befindlichen Kurbelzapfen,
f,
angreift. Dadurch, daß zwischen den Gleitschuh o und die Schubstange t
die Stange q und der Kreuzkopf r eingeschaltet sind, wird die Führung n von Normaldrücken
der Schubstange entlastet.
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Die unteren Kolben c sind mit den Kurbelzapfen g direkt verbunden
durch Schubstangen it und Kreuzköpfe v.
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Das die äußeren Kolben b miteinander verbindende Querstück
k überträgt die Ungleichheiten in den Zylinderpressungen, die namentlich
beim Anlassen der Maschine durch ungleichzeitiges Einsetzen der Zündung bewirkt
werden können, mittels der Schuhem und o auf die feststehende Führung n. Die Kolben
b sind demnach von seitlichen Drücken vollständig befreit. Die zylindrische
Führungn, die sich natürlich auc11
durch eine ebene Führung ersetzen
ließe, stellt eine gute Füfirung für die oberen Kolben dar. Sie bildet übrigens
einen Teil des Kühlwassermantels eines jeden der beiden Zylinder (s. Abb.
3).
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Das Querstück k mit den Gleitschuhen in und o der Ausführungsform
nach Abb. i bis 4 kann bei kleinen Maschinen ersetzt werden durch einen die beiden
oberen Kolben miteinander verbindenden Ouerzapfen k
(Abb. 5), der am
oberen En(fe- eines möglichst leichten, z. B. aus Stahl bestehenden Rohrkörpers
m gelagert ist. Am unteren Ende des letzteren greift eine Schubstanget an. Die Rohrführungii.
bleibt im wesentlichen dieselbe, d. h. der genannte Rohrkörper mt ist in
einem die beiden Zylinder in der angegel%enen Weise miteinander verbindenden weiten
Rohre it geführt.
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Es können beide Zylindermäntel zusammen mit der Rohrführung it aus
einem Stück gegossen werden. Für ganz große Maschinen wird man zweckmäßig, wie Abb.
3 zeigt, eine Trennung längs der vertikalen Mittelebene der Rundführung vorsehen
und beideHälften zusammenflanschen. Da das Ausbohren der beiden Zylinder und der
Rohrführung in einer Aufspannung sich ermöglichen läßt, so wird bei geringem Aufwand
an Aufspann-und Bohrarbeit große Genauigkeit in der Achsrichtung von Zylinder und
Rohrführung erzielt, und für die Verbindung der äußeren Kolben mit dem Querstück
k ist deshalb ein Kreuzgelenk überflüssig.
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Bei großen Zylindereinheiten wird sich jedoch der Achsenabstand der
beiden Arbeitsz : vlinder infolge Erwärmung der Zylindermäntel immerhin um
einige Zehntel Millimeter verändern. Da die Temperatur des Querstückes
k annähernd konstant bleibt und somit auch der Abstand der beiden Zapfen
i, so wird es angezeigt sein, die Lagerung der Bolzen i seitlich nachgiebig auszuführen,
so daß der gut eingepaßte Kolben durch das Wachsen des Zylindermantels nicht mehr
an seine Zylinderwandung gedrückt werden kann. Diese Nachgiebigkeit wird gemäß Abb.
6 erreicht durch Zwischenschalten eines aus Stahl hergestellten Steines
6, der in eine Schlitzführung 7 eingepaßt ist.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung steht
die gemein-Mittelebene der Zvlini-I(-r in der Ebene der Kurbelwellenachse, so daß
also bei einer Maschine mit mehreren Gruppen alle Zylinder in der nämlichen Ebene
liegen. Die Erfindung ist aber auch anwendbar auf Maschinen, bei denen die gemeinsame
Zylinderachsenebene eitfes Zylinderpaares senkrecht steht zur Ebene der Kurbelwellenachse
(Abb. 7). In diesem Falle werden sowohl die Kolben des oberen wie die des
unteren Kolbenpaares je durch eine Kreuzkopfanordnung ähnlich der vorliegend
für die äußeren Kolben vorgesehenen miteinander verbunden. Nur wird man in diesem
Falle die Querstücke k zweckmäßigerweise durch Kreuzgelenke mit den Kolben
verbinden. Die die beiden unteren Kolben miteinander verbindende Kreuzkopfanordnung
wird man dann an den mittleren Kurbeizapfenf, die beiden oberen Zolben mittels seitlicher
Zugstangen an die äußeren Kurbelzapfeng anschließen. Diese Bauart ergibt eine etwas
geringere Bauhöhe als die dargestellte, fällt dafür aber umständlicher aus.
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Die Erfindung läßt sich auf stehende wie auf -liegende und auf Maschinen
mit V-Anordnung der Zylinder anwenden.
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Kolbenmaschinen nach vorliegender Erfindung lassen sich als stationäre
Maschinen, namentlich sogenannte dieselelektrische Maschinen, wie auch als Schiffsmaschinen
für Schiffe verschiedenster Art ausbilden und dank des guten Massenausgleichs vorteilhaft
auch für Lokomotiven verwenden.