DE639863C - Kraftmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine, mit frei fliegenden Kolben - Google Patents

Kraftmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine, mit frei fliegenden Kolben

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DE639863C DEL85760D DEL0085760D DE639863C DE 639863 C DE639863 C DE 639863C DE L85760 D DEL85760 D DE L85760D DE L0085760 D DEL0085760 D DE L0085760D DE 639863 C DE639863 C DE 639863C
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H43/00Other fluid gearing, e.g. with oscillating input or output
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S60/00Power plants
    • Y10S60/91Free piston

Description

  • Kraftmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine, mit frei fliegenden Kolben Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen mit frei fliegenden Kolben. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit Dampf- und Druckluftmaschinen benutzt werden kann, zeigt sie besondere Vorteile bei Verbrennungskraftmaschinen, weshalb sie insbesondere in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine beschrieben wird.
  • Es sind bereits Kraftmaschinen mit frei fliegenden Kolben bekanntgeworden, bei welchen ein Verbrennungsvorgang im Zylinder ein Gas in einem Behälter verdichtet. Dieses verdichtete Gas bewegt dann einen anderen Kolben, der Arbeit leistet. Bei dieser Maschine wird jedoch eine ungleichförmige Energie geliefert, die ebenso ungleichförmig von dem Arbeitskolben aufgenommen und weitergegeben wird, da der Druck in dem Behälter zwischen einem größten und einem kleinsten Wert während des Arbeitshubes schwankt. Infolgedessen schwankt auch die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens entsprechend dieser Druckschwankung im Behälter. Solange eine derartige Geschwindigkeitsschwankung des Arbeitskolbens unwesentlich ist, wie beispielsweise bei einem Luftverdichter, dann ist diese bekannte Vorrichtung ohne weiteres brauchbar. Wenn dagegen die von dem Arbeitskolben abzugebende Kraft von einer umlaufenden Arbeitswelle aufgenommen werden soll, dann ist eine derartige Einrichtung mit einer ständig wechselnden Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle nachteilig. Dieser Nachteil könnte zwar durch ein Schwungrad o. dgl. ausgeglichen werden; damit würde aber bei restloser Ausnutzung der Energie der große Vorteil einer Maschine mit frei fliegenden Kolben wieder verlorengehen.
  • Die erfindungsgemäße Kraftmaschine mit frei fliegenden Kolben arbeitet derart, daß die beispielsweise durch einen Verbrennungsvorgang erzeugte, in einem Zylinder ungleichmäßig wirkende kinetische Energie in eine in einem Arbeitszylinder gleichmäßig wirkende kinetische Energie übergeführt wird.
  • Dadurch wird die -Energielieferung an die Antriebswelle ganz gleichmäßig erfolgen, und gleichzeitig wird die vom Brennstoff herstammende Energiemenge weitgehend ausgenutzt werden.
  • Durch die gleichmäßige Energielieferung wird bedingt, daß die Beanspruchung der einzelnen Maschinenteile die denkbar geringste wird, daß man eine Kurbelverbindung zwischen Antriebskolben und Antriebswelle vermeiden kann und daß man ferner die Energie in jedem Zeitpunkt der Antriebswelle rechtwinklig, d. h. unter bester Energieausnutzung, übertragen kann. Totpunkte werden vermieden sowie Unregelmäßigkeiten bei dein. Umlauf der Maschine, Schwingungen, :.t schütterungen u. dgl. Daraus ergibt noch, daß die zusätzlichen Teile, die früheren Anordnungen erforderlich waren, uni diese Nachteile zu vermeiden, fortgelassen werden können, wodurch die Maschine leichter ausgeführt werden kann, so daß sie sich besonders für Flugzeuge eignet.
  • Wegen der günstigeren Wärmeausnutzung und wegen der günstigeren Leitung des Verbrennungsvorganges ist die thermische Wirksamkeit günstiger, und Wärmeverluste werden so stark herabgemindert, daß ein Kühlsystem allgemein unnötig wird. Der Verbrennungsvorgang kann unter Zusatz. von Sauerstoff vorgenommen werden.
  • Gemäß der Erfindung wird die Überführung der ungleichmäßig entwickelten kinetischen Energie dadurch in gleichmäßig arbeitende kinetische Energie vorgenommen, daß beim beispielsweise durch einen Verbrennungsvorgang erzeugten Hub des einen von zwei frei fliegenden, im Gegentakt arbeitenden Kolben eine Flüssigkeit von diesem Kolben heraus in einen beiden Arbeitszylindern gemeinsamen, mit einem elastischen 2#Iittel beschickten Druckkessel gedrückt wird und gleichzeitig aus dem Druckkessel vom elastischen Mittel Flüssigkeit zum anderen Kolben gedrückt wird, der jetzt den Arbeitshub ausführt.
  • Beispielsweise gestaltet sich die praktische Ausführung dieses Gedankens derart, - daß das elastische Mittel mit den gegenläufigen Arbeitszylindern vermittels einer nicht elastischen Flüssigkeit durch Öffnungen verschiedenen Querschnitts in Verbindung steht, die eine solche Steuerung haben, daß die Flüssigkeit aus dem als Pumpe arbeitenden Zylinder durch die Öffnung größeren Querschnitts aus- und in den Arbeitszylinder durch die Öffnung kleineren Querschnitts eintritt.
  • In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform dargestellt, die aber nur als Darstellung, nicht als Einschränkung der Erfindung zu gelten hat.
  • In den Abbildungen sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet.
  • Abb. i ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Abb. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie V-h der Abb i.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist ein Kasten io von passender Größe und Ausbildung vorgesehen, der als Behälter dient. Oberhalb des Behälters io ist ein Zylinderblock i i angeordnet. Der hier gezeigte Block umfaßt zwei Zylinder 12, die als Verbrennungskammern dienen. "Zwischen dem @I3iehälter io und dem Zylinderblock i i ist ein 3.gibelgehäuse 13 eingesetzt, welches z. B. ü'ttels Bolzen, Schrauben, Verschweißung .ö:;dgl. an den Flanschen 14. und 15 an den erstgenannten Teilen befestigt ist. Der Zylinderblock i i ist mit einem Kopf 16 versehen. In der dargestellten Ausführungsform ist des weiteren ein Wassermantel 18 für die Zylinder und den Kopf vorgesehen. Der Behälter io hat einen abnehmbaren oder feststehenden Deckel 2o. An diesem Deckel ist eine Anzahl von Arbeitszylindern befestigt. Die Anzahl dieser Arbeitszylinder entspricht der der Zylinder 12, die als Arbeitszylinder dienen. Die Zylinder 21 stehen mit dem Innern des Behälters io in Verbindung und reichen in diesen hinein. Am Boden des Behälters i o sind Ventile z3 angeordnet, die normalerweise den Boden der Zylinder 21 abschließen. Die Ventile können beliebiger Bauart sein, beispielsweise können elastische Kugelventile Verwendung finden oder mit einem Schaft 24 versehene Tellerventile; die Schäfte lagern derart in am Boden befestigten Dreifüßen 25, daß sie sich hin und her bewegen können. Die Dreifüße können an abnehmbaren Scheiben 26 befestigt sein, die in Öffnungen des Bodens 22 sitzen. Die Öffnungen müssen eine ausreichende Breite haben, um die Dreifüße mit den Ventilkörpern einführen zu können. Die abnehmbaren Scheiben 26 können in ihrer Lage durch Bolzen o. dgl. befestigt sein, die durch Flansche 27 mit zwischengesetzten Dichtungen 28 hindurchgehen. Jedes Ventil 23 ist gegen seinen Sitz gepreßt, um den Boden des entsprechenden Zylinders 21 abzuschließen. An diesem Ende umgibt jeden Ventilschaft 24 eine Sprungfeder 29, die zwischen dem Dreifuß 25 und dem Ventilteller 23 liegt, um diesen letzteren gegen seinen Sitz zu drücken.
  • Zur Betätigung der Maschine wird eine Flüssigkeit benutzt, die unter dem Druck eines elastischen Mittels, beispielsweise Luft, steht. Dementsprechend ist der Behälter 1o zum Teil mit einer Flüssigkeit 30, wie 01, gefüllt, wobei die Ölmenge so bemessen ist, daß die unten offenen Enden der Zylinder 21 unter keinen Umständen unbedeckt bleiben. Eine Ablaßöffnung für die Flüssigkeit ist bei 31 gezeigt. Mit der oberen Fläche der Flüssigkeit 3o arbeitet entweder unmittelbar oder unter Vermittlung einer zwischengesetzten Scheibe oder eines Kolbens ein elastisches Mittel zusammen, z. B. ein Gas, welches unter einem bedeutenden Anfangsdruck steht und das weiter zusammengepreßt werden kann, v#enn Flüssigkeit aus den Zylindern 21 in den Behälter io gedrückt wird. Dieses Mittel wirkt dadurch wie ein Windkessel als Speicher der potentiellen Energie und liefert die aufgespeicherte Energie in weiter unten zu beschreibender Art später wieder ab. Als elastisches Mittel können auch Federn o. dgl. dienen. Die vorzugsweise benutzte Luft steht unter einem gewissen Anfangsdruck und kann durch ein Rohr 33 eingeführt werden. Der Anfangsdruck der verwendeten Luft wird durch den Druck bestimmt, der erforderlich ist, um jeden Kolben am Ende seines Verbrennungshubes zum Stillstand zu bringen. Für den Fall einer gegebenen Kolbengröße in der Verbrennungskammer kann man sagen, daß der Anfangsdruck der Luft sich umgekehrt mit den Änderungen der Kolbenfläche ändert, die auf die Flüssigkeit wirkt.
  • Das Behälterinnere io steht mit den Zylindern 21 in Verbindung. Die entsprechende Verbindung kann verschiedene Formen haben. Im dargestellten Beispiel führt außerhalb des Behälters eine flüssigkeitsdichte Verbindungsleitung 35. Das Rohr steht mit dem Innern des Behälters io an einer Stelle unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche, und zwar so tief unterhalb dieser Fläche, daß die Mündung unter keiner Arbeitsbedingung in bezug auf die Flüssigkeit frei zu liegen kommt, in Verbindung: Im dargestellten Beispiel zweigt von der Leitung 35 ein Rohr 36 ab und mündet im Behälter bei 38 in der Nähe des Behälterbodens. Die Umgehungsleitung 35 ist für jeden Zylinder mit einer Ventilvorrichtung 39 versehen, welche außerhalb des Behälters liegt. Der Zylinderblock i i umfaßt zusätzlich zu den beiden Zylindern 12, die als Verbrennungskammern 4o dienen, ein weiteres Zylinderpaar 41, das als Verdichtungskammer verwendet wird. Für beide Zylinder 12 kann aber auch eine einzige Verdichtungskammer verwendet werden. Die Verdichtungskammern können auch in den Zylindern 12 unterhalb der Kolben oder in den Zylindern 2i oberhalb der zugehörigen Kolben ausgebildet sein. Jeder Zylinder 12 ist im wesentlichen in einer Linie mit dem Zylinder 21; in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Zylinder 12 und 41 in der Längsrichtung gleichfalls in einer Linie. Die Verdichtungszylinder 41 können natürlich auch seitlich zu den Zylindern 12 liegen. Jeder Zylinder 12 ist mit einem Kolben 42 versehen, welcher mittels einer Kolbenstange 43 mit einem Kolben 44 verbunden ist, welcher im zugehörigen Zylinder 21 eingesetzt ist. Man kann auch einen einzigen Zylinder und Kolben benutzen und die Wirkung der Zylinder 12 und 21 und der- Kolben 42 und 44 zusammenfassend ausüben. In der hier dargestellten Ausführungsform (vgl. Abb. 2) ist die Kolbenstange 43 abgesetzt, um die Kurbel-Welle 46 zu umgehen. Die Antriebswelle kann in bezug auf die Kolbenstange 43 auch so seitlich angeordnet sein, daß die letztere sich geradlinig erstrecken kann. Die Antriebsverbindung jeder Kolbenstange 43 zur Antriebswelle 46 ist derart, daß die Kraft von der Kolbenstange zur Antriebswelle während des Arbeitshubes unter einem rechten Winkel übertragen wird. Die Ausbildung ist derart getroffen, daß die Kolben 42 und 44 während des Verbrennungstaktes der Maschine nicht antreiben, da zwischen den Kolbenstangen 43 und der Antriebswelle 46 keine Kupplung besteht. Die Welle 46 wird von den Kolben erst dann angetrieben, wenn die letzteren im nächsten Takt zurückkehren, da erst dann Kolbenstange und Antriebswelle gekuppelt werden.
  • Die Vorrichtung zur Ausübung der vorangehend gekennzeichneten Arbeitsweise kann verschieden sein. Sie kann als Einwegkupplung zwischen Kolbenstange und Antriebswelle ausgebildet sein. Im dargestellten Beispiel ist jede Kolbenstange 43 mit einer Zahnstange 47 versehen, welche mit einem Seginentgetriebe 48 zusammenarbeitet. Das letztere ist etwas über i8o°mit Zähnen versehen, wobei es für einen später zu beschreibenden Zweck einen Zahn über i8o° hat.
  • Diese Segmentgetriebe 48 sind an der Welle 46 befestigt und so angeordnet, daß ihre Zähne in die Zähne der entsprechenden Zahnstange nur während der Aufwärtsbewegung der Kolben eingreifen, während der Abwärtsbewegung des Kolbenpaares der glatte Teil des mit Kreisausschnitt versehenen Getriebes der Zahnstange 47 gegenüber zu liegen kommt, oder man kann die Anordnung auch derart treffen; daß das Segmentgetriebe mit .der Zahnstange ständig in Eingriff steht und dabei zwischen Getriebe und Welle eine Einwegkupplung eingeschaltet ist. Der Durchmesser der Getriebe 48 ist derart, daß er der Hubhöhe und dem benutzten Zeitverhältnis entspricht. Jeder Zylinder 41 ist mit einem Kolben So versehen, welcher von der Welle 46 aus angetrieben wird.
  • Der Kolben wird in der Abbildung mittels der Kolbenstange 51 und der Kurbel 42 angetrieben. Der Verdichter 41 bewirkt nur das Verdichten der Luft, um die Verbrennung des Brennstoffs zu unterhalten, wonach der Brennstoff in die verdichtete Luft eingespritzt wird. Dies kann z. B. mittels eines Injektors geschehen, welcher beispielsweise in die Verbrennungskammer mündet. Man kann auch den Brennstoff und die Luft im Verdichter mischen und das Gemisch während des Einführens in die Verbrennungskammer unter Druck setzen. Die verdichtete Luft kann aus dem Verdichter eingeführt werden, nachdem der Kolben 42 seinen Auspufftakt ausgeführt hat. Man kann die Luft auch derart einführen, daß sie das Ausspülen der Verbrennungskammer bewirkt. Der verwendete Brennstoff kann gasförmig, flüssig oder fest sein. Im dargestellten Beispiel wird in jeden Verdichter flüssiger Brennstoff von einem Zerstäuber 53 eingeführt. Jeder Verdichter ist mit einem Einlaßventil54 und Auslaßventil 55 und ebenso auch jeder Zylinder mit einem Einlaßventi156 und Auslaßventil57 versehen.
  • Diese Ein- und Auslaßventile werden in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung gesteuert. Im vorliegenden Fall handelt es sich um Ventile, die durch an Armen 59 drehbar gelagerte, doppelarmige Hebel 58 bewegt werden, und zwar durch die Schubstangen 6o und an Armen 62 gelagerte Hebel 61. Die doppelarmigen Hebel 61 werden von Nocken 63 bewegt, die z. B. auf eine von der Antriebswelle vermittels einer Kette 66 angetriebene Nockenwelle 64 aufgekeilt sind. Die Kurbel 52 und der Nocken 63 sind so ausgebildet und angeordnet, daß die Einführung der Ladung in die Verdichtungskammern 41, das Zusammenpressen der Ladung in diesen, das Überführen der Ladung in die Brennkammer 40 und das Ausstoßen der Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer in passender Reihenfolge in bezug auf die Arbeitsteile ermöglichen, um einen weiter unten zu erläuternden Arbeitsgang durchzuführen.
  • Wie es bereits erwähnt wurde, ist jeder Zylinder 2i in der anschließenden Umgehungsleitung 35 mit einer Ventilvorrichtung 39 zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen der genannten Umgehungsleitung und dem Innern der Zylinder versehen. Diese Ventilvorrichtung kann beliebiger Ausgestaltung sein und kann von der Antriebswelle oder Nockenwelle gesteuert werden. Im dargestellten Beispiel ist in die Leitung, welche von jedem Zylinder 21 abgeht, ein Ventilgehäuse 7o eingeschaltet, welches eine Drosselklappenventilscheibe hat, die von einem Kurbelarm 72 gedreht wird, der außerhalb des Gehäuses 7o liegt und aki der Drehachse 73 des Ventilgliedes befestigt ist. Jeder Kurbelarm 72 ist mittels der Schubstange 74 mit dem doppelarmigen Hebel 75 verbunden, der bei 76 gelagert ist und mittels der Nocke 77, die hier der Antriebswelle 46 aufgekeilt ist, bewegt wird. Diese Nocken sind derart angeordnet, daß sie die Bewegung der Drosselklappenventilscheiben in der zu beschreibenden Reihenfolge gewährleisten. Auch die Umgehungsleitung 35 ist vorzugsweise mit einem Ventil 78 ausgestattet, wodurch der Querschnitt des Durchganges verändert werden kann. Dieses Ventil wird von Hand oder selbsttätig gesteuert.
  • Zum Zünden des Brennstoffgemisches in der Verbrennungskammer 40 sind z. B. Zündkerzen 8o vorgesehen, die von einem vermittels der Antriebswelle q.6 angetriebenen Verteiler 81 gesteuert werden. Die Antriebswelle 46 ist mit einer Schwungscheibe 82 versehen.
  • Der Arbeitsgang der Maschine ist wie folgt: Das Brennstoffgemisch oder, falls ein Brennstoffinjektor verwendet wird, die Luft allein wird in den Verdichter 41 eingeführt, sodann in diesem verdichtet, worauf die Ladung dann in die Brennstoffkammer4o übergeführt wird. Der Verdichter 41 ist von solcher Größe, daß in ihn eine Luftmenge eingeführt werden kann, die ausreicht, um eine völlständige Verbrennung des Brennstoffes zu erzielen. Unabhängig davon, ob ein gasförmiger oder flüssiger Brennstoff verwendet wird und ob dieser in den Verdichter oder in die Verbrennungskammer selbst eingeführt wird, wird, wenn der Kolben 42 den Scheitelpunkt seines Hubes erreicht und nachdem das Brennstoffgemisch in die Verbrennungskammer eingeführt wurde, das Gemisch zum Entzünden gebracht. Da das Entzünden nur geschieht, nachdem der Kolben 42 seine höchste Lage erreicht hat, wird das Gemisch nach dem Zünden nicht mehr verdichtet, weshalb die ganze Kraft, welche durch die Verbrennung des Brennstoffgemisches erzielt wird, unmittelbar auf den Kolben 42 übertragen wird. Da der Kolben 42 ein frei fliegender Kolben ist, wird er unter Aufnahme der ganzen Kraft, welche die Ausdehnung des Brennstoffgemisches infolge der Verbrennung liefert, abwärts gedrückt. Es sei daran erinnert, daß während dieses Hubes des Kolbens 42 zwischen den Kolben und der Antriebswelle keine mechanische Verbindung besteht. Somit besteht hier keine mechanische Änderung der Kolbenbewegung, durch die die Ausdehnung des Gemisches nach der Verbrennung gehindert wäre, weshalb Energieverluste infolge Reibung wesentlich herabgesetzt sind. Zudem sind die Wärmeverluste, die kennzeichnend für die Verdichtung sind, vermieden, da nach Eintreten der Verbrennung hier das Gemisch nicht mehr verdichtet wird. Da zudem die Luftmenge, die ursprünglich eingeführt wurde, für die vollständige Verbrennung des Brennstoffes ausreicht, sind solche Wärmeverluste weitgehend vermieden,- die bei der langsamen Verbrennung des Gases auftreten.
  • Die so dem Kolben 42 durch die in der Verbrennungskammer 4o sich ausdehnenden Gase erteilte Bewegung wird durch die Kolbenstange 43 dem zugehörigen Kolben 44 des Zylinders 21 übermittelt. Sobald der Druck am Kolben 44 ausreicht, um den Druck der über dem Öl 30 verdichteten. Luft zu überwinden, öffnet sich das Ventil 23, und das Öl wird aus dem Zylinder 2,1 durch den vorwärts gehendenKolben hinausgetrieben, wobei vorzugsweise der ganze Querschnitt des Zylinders vollständig geöffnet wird derart, daß dort dem Ölfluß gegenüber ein geringster Widerstand geboten wird. Wenn die Kolbenbewegung zum Stillstand gekommen und das Öl aus dem Zylinder ausgetreten ist, so ist die Energie in potentielle Energie umgewan-. delt, indem das Gas im Raum 32 eine zusätzliche Verdichtung erfährt.
  • In der Praxis und unter normalen Arbeitsbedingungen, wo eine Mehrzahl von Zylindern benutzt wird, ist das Ausdrücken von Öl aus dem einen Zylinder 21 gleichzeitig mit Eindringen von Öl aus dem Behälter zo in den zweiten Zylinder 21 verbunden. Gleichzeitig mit Anfang des Verbrennungshubes des Kolbens 42 oder unmittelbar nachher wird die Drosselklappe im Ventilgehäuse 7o des zweiten Zylinders 2,1 geöffnet, worauf das Öl in diesen Zylinder 2r fließt und den zugehörigen Kolben 44 aufwärts bewegt. Da die höchste Ölmenge, die in den Zylindern 2,1 fließen kann, von dem Querschnitt der Umgehungsleitung oder vom Durchlaß des Ventils 78 der Umgehungsleitung abhängt, wird die Energiegröße, welche vom .Behälter zo dem genannten Kolben 44 übermittelt wird, gleichmäßig sein. Es wird hierbei im wesentlichen die Gasenergie, die durch die Ausdehnung des Brennstoffgemisches nach der Verbrennung, und ferner durch die Trägheit der sich bewegenden Kolben entsteht, durch das strömende Öl und durch das verdichtete Gas erfaßt, wobei das letztere als Energiespeicher dient für den Teil der Energie, der zusätzlich zum gesteuerten Teil durch das Öl entwickelt wurde, und das die gespeicherte Energie abliefert, wodurch während des ganzen Arbeitshubes die Energie gleichmäßig abgegeben wird. Der Kolben 44 führt seinen Arbeitshub bei einem im wesentlichen gleichmäßigen Druck aus, da die zeitweise Druckänderung im verdichteten Gas im vergleichsweise großen Behälter ro verhältnismäßig klein ist.
  • Während dieses Arbeitshubes des Kolbens 44 steht die Verzahnung 47 mit den Zähnen eines mit einem Kreisausschnitt versehenen Getriebes 48 in Eingriff, und die Welle 46 kann somit angetrieben werden. Der Kolben 42, welcher mit Kolben 44, der gerade seinen Arbeitshub ausführt, in Verbindung steht, drückt aus seiner -zugehörigen Verbrennungskammer 45 zu diesem Zeitpunkt die Verbrennungsgase hinaus, und da gleichzeitig das nächste Gemisch in der Kammer des zugehörigen Verdichters 41 verdichtet wird, ist es möglich, das Auslaßventil der genannten Verbrennungskammer für den größten Teil des Hubes offen zu halten und dadurch in der Verbrennungskammer eine ausreichende Ausspülung zu erzielen. Während der Verdichterkolben 5o seinen Verdichtungshub zu dieser Zeit ausführt, führt er seinen Saughub während des Arbeitshubes des ersterwähnten Kolbens 44 aus.
  • Wenn der Arbeitskolben 44 sich dem Ende seines Hubes -nähert, wird das Auslaßventil der zugehörigen Verbrennungskammer geschlossen und sein Einlaßventil geöffnet, wobei das Auslaßventil .der zugehörigen Verdichterkammer gleichzeitig geöffnet wird:, so daß das verdichtete Gemisch in die letzterwähnte Verbrennungskammer übergeführt wird. Sobald der Kolben 42, die Scheitelhöhe seines Hubes erreicht, wird das Gemisch zum Entzünden gebracht, und der Arbeitsgang wiederholt sich, wobei jetzt eine solche Ölmenge aus dem zweiten Zyl-inder2z in den Behälter io getrieben wird., die durch den frei fliegenden Kolben 42 der Verbrennungskammer bestimmt wind. Zur selben Zeit führt der erstgenannte Kolben 44 jetzt seinen Arbeitshub aus, und der zugehörige Kolben 42 drückt aus der Verbrennungskammer 4o die Verbrennungsgase hinaus, wobei der zugehörige Verdichter 41 sich gleichzeitig im Verdichtungsliub befindet. Die beiden Kolbenpaare42 und 44 sind in der Phase um zSo° verschoben. Da. jedes mit einem Kreisausschnitt versehene Getriebe 48 einen Zahn über i8o° besitzt, ist wechselweise Kupplung bewirkt, iso daß eine gleichmäßigen und. ununterbrochene Kraftwirkung gewährleistet ist.
  • Der Druck des elastischen Mittels ist im Behälter so gewählt, daß jeder frei fliegende Kolben .in der entsprechenden Lage am Ende ,des Verbrennungshubes abgebremst wird, wodurch gleichzeitig dafür gesorgt ist, daß auf .die Flüssigkeit ein genügender Druck wirkt, um den Arbeitshub zu ermöglichen, ohne daß nm Relativdruck des Gases und des öl.s eine weitgehende Änderung eintritt. Wie bereits erwähnt, wird das Auslaßventil des Zylinders zr geöffnet, sobial.d der auf den Kolben wirkende Druck den Druck des Behälters übersteigt, und während des Verbrennungstaktes wird Öl nn dem Maße aus dem Zylinder in den Behälter gedrückt, als sich der Kolben unter der Wirkung der sich ausdehnenden Gase bewegt. Wenn -der Kolben 44 infolge ,des abfallenden Druckes der isdch ausdehnenden Gase, d. h. bei Abbremsen Lies Kolbens 42, zum Stillstand kommt und das Bewegungsmoment der sich bewegenden Teile durch,den auf dem Öl lastenden Druck übertroffen wird, schließt -sich das Ventil; Sobald das Ventil 78 zwischen dem Behälter und .dem Arbeitszylinder geöffnet wird, fließt das unter Druck stehende Öl in den Arbeitszylinder nach Maligabe des Durchgangsquerschnittea. Das Öl, das aus dem einen Zylinder 2i hinausgedrängt wird, drückt eint entsprechende Ölmenge .in den anderen Zylinder 21, so daß der eine Kolben 44 den anderen Kolben 44 indirekt unter Vermittlung des im Behälter io eingeschlossenen Öles bewegt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. 'Kraftmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine, mit frei fliegenden Kolben, bei der der .durch ein elastisches Mittel bewirkte Rückhub des Kolbens Arbeit leistet, dadurch gekennzeichnet, daß beim beispielsweise durch einen Verbrennungsvorgang erzeugten Hub des einen von zwei frei fliegenden, im Gegentakt arbeitenden Kolben (44) eine Flüssigkeit (30) von diesem Kolben heraus in einen beiden Arbeitszylindern (21) gemeinsamen, mit dem elastischen Mittel (32) beschickten Druckkessel (io) gedrückt wird und gleichzeitig aus dem Druckkessel vom elastischen Mittel Flüssigkeit zum anderen Kolben (44) gedrückt wird, der jetzt den Arbeitshub ausführt.
  2. 2. Kraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel (32) mit den gegenläufigen Arbeitszylindern (21) vermittels einer nicht elastischen Flüssigkeit (30) durchs Öffnungen (3$, 39 und 23) verschiedenen Querschnitts in Verbindung steht, die eine solche Steuerung (72, 29) haben, äaß die Flüssigkeit (3o) aus dem als Pumpe arbeitenden Zylinder durch die Öffnung größeren Querschnitts (23) ,aus- und in den Arbeitszylinder durch die Öffnung kleineren Querschnitts (3ä, 39) eintritt.
  3. 3. Kraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkessel (io) und die Zylinder (21) nur mit einem elastischen Mittel (32) gefüllt sind.
  4. Kraftmaschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (38, 39) selbsttätig durch an sich bekannte Mittel, wie _N ockenscheiben und Gestänge, in Abhängigkeit der Kolbenlagen gesteuert werden.
  5. Kraftmaschine nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei im Gegentakt arbeitenden, zusammengehörenden Kolben derjenige, weicher den Arbeitshub ausführt, mit der Antriebswelle der klaschine gekuppelt und derjenige, welcher den Verbrennungshub ausführt, in bezug auf diese entkuppelt ist, wobei sich die beiden Kupplungen zeitlich überlappen.
  6. 6. Kraftmaschine nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange in an sich bekannter Weise gezahnt :ist und mit einem auf der Kraftwelle angeordneten Zahnsegment zusammenarbeitet.
  7. 7. Kraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüss,igkeitsspiegel in dem Druckmittelbehälter zur Beruhigung abgedeckt ist.
DEL85760D 1933-04-20 1934-04-20 Kraftmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine, mit frei fliegenden Kolben Expired DE639863C (de)

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