DE467589C - Lokomotive, insbesondere mit Antrieb durch Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Lokomotiven, die durch Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere durch dieals»Still«-Maschine bekannte Maschinenart, angetrieben werden, bei welcher zur Arbeitsleistung auf den Rückseiten der Kolben einer Verbrennungskraftmaschine Dampf verwendet wird. Die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf solche Maschinen, bei denen ein besonderer Satz von Dampf- oder Luftzylindern in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine der üblichen Ausführung angeordnet ist.

Es ist schon vorgeschlagen worden, zum Antrieb von Lokomotiven Maschinen mit in einem gemeinsamen Zylinder angeordneten gegenläufigen Kolben zu verwenden, jedoch hat die Verwendung derartiger Maschinen den Nachteil, daß für jeden Kolben ein besonderer Kreuzkopf und ein besonderes Kurbeiao gestänge vorgesehen werden muß, wodurch die Massenkräfte sehr groß werden. Derselbe Nachteil ist auch dann vorhanden, wenn Kraftmaschinenzylinder in der üblichen Weise nebeneinander angeordnet werden. Die letztes genannte Anordnung ist auch für den Fall, daß die Kolbenstangen je zweier nebeneinanderliegender Zylinder an einen gemeinsamen waagerechten Schwinghebel angreifen, unzweckmäßig, da es bei dieser Anordnung nicht möglich ist, die an den Schwinghebeln angelegte Schubstange unmittelbar an den Treibradkurbeln angreifen zu lassen, sondern zur Übertragung der Kraft von den Schwinghebeln oder Schubstangen auf die Treibräder 3S die Anordnung eines besonderen komplizierten Gestänges notwendig ist.

Es ist ferner auch schon bekannt, zum Antrieb von Lokomotiven einander gegenüberliegende Kraftmaschinenzylinder mit gegenläufigen oder gleichlaufenden Kolben zu verwenden, deren Kolbenstangen unmittelbar auf eine oder mehrere in der Längsrichtung der Zylinder liegenden Kurbelwellen arbeiten. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Kraft nicht unmittelbar von der Kurbelwelle auf. die Treibräder übertragen werden kann, sondern zwischen den Treibrädern liegende Blindwellen vorgesehen werden müssen, die mit den Kurbeln der Treibräder durch Kurbelstangen in Verbindung stehen. Ferner müssen bei einer derartigen Anordnung die die Kurbel- mit der Blindwelle verbindenden Schubstangen in schräger oder senkrechter Richtung angeordnet werden, was den Übelstand zur Folge hat, daß der Lokomotivrahmen starker Biegungsbeanspruchung ausgesetzt wird. Der letztgenannte Übelstand tritt auch dann auf, wenn man zum Antrieb der Lokomotive senkrecht über den Treibrädern· stehende Kraftmaschinenzylinder verwendet.

Sämtliche der genannten Übelstände werden durch die besondere Anordnung der Kraftmaschinenzylinder und die Verwendung des Schwinghebelgestänges gemäß der Erfindung vermieden, da einerseits infolge der Befestigung der KoIl" en stangen je zweier einander gegenüberliegender Zylinder die Gewichte der hin und her gehenden Massen und die Massenkräfte wesentlich herabgesetzt und andererseits infolge der im wesentlichen waagerechten Anordnung der Schubstangen Biegungsbean-

spruchungen des Lokomotivrahmens vermieden werden.

Gemäß der Erfindung erfolgt der Antrieb der Lokomotive durch paarweise einander gegenüberliegende Zylinder mit gemeinsamen oder axial gekuppelten Kolbenstangen, die ah einem gewöhnlichen Kreuzkopf befestigt sind, welcher durch Hebel mit dem oberen Ende eines Schwinghebels verbunden ist, an dessen ίο unteres Ende der eine Kopf einer im wesentlichen waagerechten Pleuelstange angelenkt ist, deren anderer Kopf an einer Kurbel der Treibachse angreift. Die Zylinder werden vorzugsweise so angeordnet, daß ihr Schwerpunkt innerhalb des festen Radstandes liegt. Die paarweise einander gegenüber angeordneten Zylinder können als Zylinder von beispielsweise im Zweitakt arbeitenden Verbrennungskraftmaschinen ausgebildet sein, vorzugsweise werden sie jedoch nach Art der »Still«-Maschine ausgeführt.

Beim Bau von Verbrennungskraftmaschinen großer Leistung müssen bekanntlich die hin und her gehenden Massen sehr groß gemacht werden, ein Umstand, der bisher die Verwendung derartiger Maschinen für Lokomotiven erschwerte. Diese Schwierigkeit wird bei Verbrennungskraftmaschinen mit parallel zu den Zylindern angeordneten Spülluftgeblasen erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die hin und her gehenden Massen in zwei Teile geteilt und mit einem Schwinghebel derart verbunden werden, daß sie sich gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Der eine Teil der hin und her gehenden Massen besteht in diesem Falle aus den Hauptkolben, den Kolbenstangen, Kreuzköpfen und dem Verbindungsgestänge der Maschine, während der andere Teil die Hauptschubstange, den Kolben und das Verbindungsgestänge des Gebläses umfaßt.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung gegenüberliegender Zylinder liegt darin, daß bei der Verbindung der gegenüberliegenden Kolbenstangen mit einem gemeinsamen Kreuzkopf sämtliche Lager der Getriebeteile abwechselnd in der einen und anderen Richtung gleich stark belastet werden.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der - Erfindung, und zwar ist

Abb. ι ein Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung gebaute Lokomotive und Abb. 2 ein Grundriß zu Abb. 1, teilweise im Schnitt, während

Abb. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Abb. 1 darstellt.

Abb. 4 zeigt eine Vorderansicht der Fördervorrichtung für den Brennstoff, Abb. 5 einen Schnitt durch die Brennstoff ■ pumpe und

Abb. 6 einen Teilschnitt durch Abb. 5, während

Abb. 7 einen Schnitt durch das Gehäuse der Brennstoffpumpe in Richtung der Nockenwelle darstellt.

Abb. 8 zeigt einen Teilschnitt durch die Lokomotive, aus dem die Anordnung der Ventile hervorgeht, während die

Abb. 9 und 10 einen Grundriß bzw. einen Seitenriß eines Teiles der Abb. 8 darstellen. In den Zeichnungen sind auf der Lokomotive drei Sätze von waagerecht liegenden Zylinderpaaren 2_fl, Sa, 2_b! 3_δ und 2_C, 3_C angeordnet. Diese drei Zylindersätze liegen nebeneinander über den Treibrädern 4 und 5, so daß der größte Teil des Gewichts innerhalb des festen Radstandes liegt. Die Kolbenstangen 7 und 8 des Kolbens 6 des Zylinders 2_a bzw. des Kolbens des Zylinders Za sind an einem gemeinsamen, in einer Führung 10 gleitenden Kreuzkopf 9 befestigt. Der Kreuzkopf 9 ist mit Kreuzkopf zapf en 11 versehen, die durch Hebel 12 und 13 mit entsprechenden, am oberen Ende eines Schwinghebeis 15 angeordneten Zapfen 14 verbunden sind. Das obere Ende des Schwinghebels 15 ist mit einer Aussparung 16 versehen, die so bemessen ist, daß die Kolbenstange 8 bei jeder Stellung des Schwinghebels 15 frei durch diesen hindurchgehen kann. Der Schwinghebel 15 ist vermittels Kreuzzapfen 17 in Lagern 18 gelagert, die an einem auf dem Hauptrahmen 26 der Lokomotive angeordneten Befestigungsrahmen 25 für die Zylinder befestigt sind. Das untere Ende jedes Schwinghebels 15 ist durch Zapfen 19 mit dem einen Kopf einer Hauptschubstange 21 verbunden, deren anderer Kopf an dem Kurbelzapfen 22 der Treibräder 5 befestigt ist. Die Kurbelzapfen ioc 22 sind ferner durch Kuppelstangen' 23 mit den Kurbelzapfen der Treibräder 4 und 24 verbunden.

Auf der Lokomotive ist ferner ein ähnlich wie ein gewöhnlicher Lokomotivkessel gebau- ioj ter Dampfkessel 30 angeordnet, der beim Anfahren, bei Überlastung und gegebenenfalls auch während der normalen Fahrt gesondert beheizt wird. Die Heizung erfolgt zweckmäßig zum Teil oder ausschließlich durch die nc Abgase der Verbrennungskraftmaschinen. Zu diesem Zwecke werden die Abgase aus den Zylindern der Verbrennungskraftmaschinen durch besondere Rohrleitungen in den Kessel geleitet. Der Abdampf von den Dampf- iij zylinderseiten der Maschine kann in üblicher Weise zur Erzeugung künstlichen Zuges Verwendung finden.

Die Verbrennungskraftmaschine arbeitet nach dem Zweitaktverfahren. Unter ihren Zylindern sind die Zylinder 40 von Spülluftgebläsen angeordnet, die durch Spülluftka-

- näle 46 mit den Zylindern der Verbrennungskraftmaschinen in Verbindung stehen. Jedes Gebläse weist einen Kolben 41 auf, dessen Stange 42 mit einer Schubstange 44 verbunden ist, deren anderes Ende durch einen Zapfen 45 an dem unteren Arm des Schwinghebels 15 angelenkt ist. Zweckentsprechend ausgebildete Vorrichtungen zum Einführen des Brennstoffes werden bei 29 angeordnet. ίο Wenn bei der Anordnung von drei Schwinghebeln Schwierigkeiten bezüglich der Unterbringung eines Gebläses zwischen den Rahmen auftreten, so kann auch auf die Anordnung dieses Gebläses verzichtet werden. Der mittlere Schwinghebel braucht nämlich nicht so vollständig ausgeglichen zu werden wie die beiden äußeren Schwinghebel, da seine Trägheitskräfte keine am Maschinenrahmen angreifenden Kräftepaare hervorrufen.

Die Abb. 3 bis 7 zeigen eine zweckmäßige Ausführungsform einer Brennstoffpumpe für die in den Abb. 1 bis 3 dargestellte Lokomotive.

Die Brennstoffpumpen 49 sind in zwei Gruppen unterteilt, deren jede aus drei in Richtung der Alittellinie 5O₀, 50^ und 50^. angeordneten Brennstoffpumpen besteht. Jede Gruppe wird durch eine Stange 51 betätigt, deren unteres Ende durch einen Bolzen 53 mit einer am Schwinghebel 15 befestigten Kurbel verbunden ist, deren Hub in geeigneter Weise verstellt werden kann. Die Stange 51 ist an ihrem oberen Ende durch einen Bolzen 57 mit dem einen Ende eines Hebels 58 verbunden, dessen anderes Ende auf einer drei Paare Steuernocken 60, 61 tragenden Welle 59 befestigt ist.

Die Umsteuerung der Pumpen wird durch die Anordnung von zwei Nocken 60 und 61 für jede Pumpe bewirkt, und zwar dient der eine Nocken für Vorwärtsgang und der andere für Rückwärtsgang. Jeder Pumpenkolben 63 wird entgegen der Wirkung einer Feder 65 durch einen Hebel 66 nach innen gedrückt.

Der Hebel 66 ist mit seinem Drehpunkt 68 am Pumpenrahmen 67 befestigt und trägt eine Rolle 69, die während der von dem Schwinghebel 15 auf den Hebel 58 und die Welle 59 übertragenden Schwingbewegung mit den Nocken 60 oder 61 in Eingriff steht. Die Verschiebung der Vorwärts- oder Rückwärtsnocken in die Mittellinie der Pumpenkolben 63 erfolgt durch einen gemeinsamen Steuerhebel 64, der auf einem Ansatz der Nockenwelle 59 lose gelagert ist. Das untere Ende des Steuerhebels 64 ist kreisbogenförmig ausgebildet und am Umfange mit einer Nut 70 versehen, die in Abb. 4 neben dem Hebelende im Schnitt dargestellt ist. In der Nut 70

ßo läuft eine an einem seitlichen Ansatz einer verschiebbaren Achse 72 gelagerte Rolle 71.

" Die Nocken 60 und 6ΐ sind an einer in Nuten 74 der Welle 59 verschiebbar gelagerten Hülse 73 befestigt. In einer Ringnut" der Hülse J}, greift das gabelförmige Ende eines auf der Achse 72 befestigten Mitnehmers 73_a ein. Der Hebel 64 ist durch einen Lenker 75 und einen Hebel 85 mit einer Welle 76 verbunden, durch welche die Nockenrollen 69 von den Nocken abgehoben werden können. Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung ist folgende. Während einer Teilbewegung des Steuerhebels 64 von der Stellung I in die Stellung II werden die Nockenrollen 69 durch auf der Welle 76 sitzende Daumen 84 von den Nocken 60 und 61 abgehoben. Bei der weiteren Bewegung des Steuerhebels 64 in die Stellung III wird die Achse 72 in der Längsrichtung vorgeschoben, so daß sich auch die die Nocken 60 und 61 tragende Hülse 73 auf der Welle 59 verschiebt, und beim völligen Auslenken des Steuerhebels 64 in die Stellung IV werden die Rollen 69 wieder auf die Nocken 60 und 61 aufgesetzt, nachdem diese durch den schrägen Teil der Nut 70 mit den Rollen 69 in eine Richtung gebracht sind.

Wie aus den Abb. 8 bis 10 hervorgeht, wird jedes der Gasauslaß- oder Überlastungsventile 92 durch einen Hebel 120, einen Lenker 121, einen Kurbelarm 122 und einen Hebel 123 von einem Arm oder Hebel 93 aus betätigt. Der Hebel 93 sitzt auf der Achse 100 der Kulisse 94 für die Dampfsteuerung. Die Steuerung der Ventile 92 erfolgt mit einer Phasenverschiebung von 90⁰ gegenüber den Hauptkurbeln 22. Die Kulisse 94 ist vermittels eines Ständers 126 an dem Tragrahmen 25 der Maschinenzylinder befestigt und wird durch eine Verbindungsstange 125 von einem Kurbelzapfen 124 aus betätigt.

Die Umsteuerung der Ventile 92 erfolgt durch den Kurbelarm 122, der um den Zapfen 128 einer auf einer Welle 127 befestigten Kurbel 129 schwingt. Die Welle 127 dient als Urnsteuerwelle und wird durch einen Hebei 130 und eine Stange 131 von der Antriebsvorrichtung für die Umsteuerung aus betätigt. Der Hebel 130 ist durch einen Lenker 32 mit dem Steuerhebel 64 der Fördervorrichtung für den Brennstoff verbunden. Die Ventile 92 können durch die Kurbel 129 in zwei Schluß stell ungen gebracht werden, und zwar eine Schlußstellung α für Rückwärtsgang und eine Schlußstellung b für Vorwärtsgang. Das an dem vorderen der beiden hintereinanderliegenden Zylinder angeordnete Ventil 92 wird durch eine Stange 160 betätigt, die einerseits durch einen Stift 161 mit einem Ansatz 162 des Kurbelarms 122 und andererseits durch einen Stift 163 mit dem Schwinghebel des Ventils verbunden ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel

sind die Verbrennungskraftmaschinen so ausgebildet, daß auf der dem Verbrennungsraum abgekehrten Kolbenseite Dampf zugelassen werden kann. Die Regelung des aus dem Kessel durch eine Leitung 134 zugeführten und durch eine Auspuffleitung 137 abgeführten Dampfes erfolgt durch Dampfventile 132. Die Dampfzuleitung 134 führt zu Kanälen 147 (Abb. 9), während der Auspuff des Dampfes durch einen auf der Dampfseite des Zylinders vorgesehenen Kanal 146 erfolgt.

Die Steuerung der Dampfventile 132 erfolgt durch eine abgeänderte Bauart der Heusinger-Steuerung, deren Lenker 138 durch einen Hebel 140 und Schwinghebel 150 und 151 mit einem Steuerhebel 152 in Verbindung steht. Die Voreinströmung, d. h. der Einlaß des Dampfes in den Zylinder vor dem Kurbeltotpunkt, wird bei der vorliegendenBauart der ao Steuerung durch einen zweckentsprechend bemessenen, vermittels eines Bolzens 47 mit dem Lenker 138 der Heusinger-Steuerung verbundenen Hebel 136 gesteuert. Der Hebel 136 schwingt um einen exzentrisch auf dem Drehzapfen 17 des Schwinghebels 15 angeordneten Zapfen 139 und ist an seinem oberen Ende durch einen Bolzen 112 mit der Ventilstange 153 der zu beiden Seiten befindlichen Ventile 132 verbunden.

Beim Anfahren kann durch eine Hilfsdampfleitung 135 und ein Dampfventil 133 auch auf die den Verbrennungsraum bildende Seite des Kolbens Dampf eingelassen werden. Das Ventil 133 ist in derselben Achsrichtung angeordnet wie das Hauptventil 132 und wird auch durch dieses gesteuert. Der Dampf wird hinter dem Ventil 133 durch eine Rohrleitung 148 in den Verbrennungsraum des Zylinders geleitet.

Bei dem dargestellten Beispiel wird die Überlastung* durch ein den letzten Teil der Ausströmperiode regelndes Ventil herbeigeführt. In gewissen Fällen kann jedoch auch dadurch eine Überlastung erzielt werden, daß die Periode der Spüllufteinströmung verändert wird. Bei der Anwendung des letztgenannten Verfahrens kann das Umsteuerungsgetriebe für die Brennstoffpumpe in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel angeschlossen werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Lokomotive, insbesondere mit Antrieb durch Verbrennungskraftmaschinen, mit horizontal angeordneten, paarweise einander gegenüberliegenden Triebzylindern und einem Schwinghebelgestänge, das einerseits mit den Kolbenstangen def Zylinder und andererseits mit den Kurbein der Treibräder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (7, 8) der einander gegenüberliegenden Zylinder (2_a, s_a, 2_b, 3₆, 2_C, 3_C) an einem gemeinsamen Kreuzkopf (9) befestigt sind, der durch Lenker (12, 13) mit dem oberen Ende eines Schwinghebels (15) in Verbindung steht, dessen unteres Ende (19) durch eine im wesentlichen waagerechte Schubstange (21) mit der Kurbel (22) eines der Treibräder (5) verbunden ist.
2. 2. Lokomotive nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines oder mehrerer Gebläse (40), deren Kolbenstangen (42) durch den Schwinghebel (15) betätigt werden, indem die Gebläseschubstangen (44) und die Antriebsschubstangen (21) mit dem einen Schenkel und die Kolbenstangen (7, 8), der Kreuzkopf (9) und die Verbindungshebel (12, 13) der Kraftmaschinenzylinder (2, 3) mit dem anderen Schenkel des Schwinghebels (15) verbunden sind, so daß die hin und her gehenden Massen in zwei sich gleichzeitig in entgegengesetzter Richtung bewegende Teile unterteilt sind.
3. 3. Lokomotive nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerung der Brennstoffpumpen (49) durch Nocken (60, 61) für Vorwärts- und Rückwärtsgang betätigt werden, die mit einem eine Rolle (69) tragenden Hebel (68) in Eingriff stehen, welcher die Pumpenkolben (63) unmittelbar antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umsteuern die Verschiebung der Vorwärts- und Rückwärtsnocken (60, 61) auf ihrer Achse (59) durch ein den Steuerhebel des Auslaß- oder Uberlastungsventils mit der Umsteuervorrichtung verbindendes Gestänge (123, 140, 150) erfolgt.
4. 4. Lokomotive nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die den Verbrennungsräumen gegenüberliegenden Zylinderräume Dampf durch eine Heusinger-Steuerung zugeführt wird, die durch ein Gestänge mit dem Steuerhebel des Auslaß- oder Überlastungsventils (92) in Verbindung steht.
5. 5. Lokomotive nach Anspruch 4, ge- no kennzeichnet durch die Anordnung von Hilfsdampfventilen (133) auf den Ventilspindeln der Hauptdampfventile (132), durch welche beispielsweise beim Anfahren auf die Verbrennungsseiten der KoI-ben Dampf eingelassen werden kann.

   Hierzu a Blatt Zeichnungen ■