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Taumelscheibenanordnung für einfach- oder doppeltwirkende Kolbenmaschinen,
insbesondere Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Taumelscheibenanordnungen
für einfach- oder doppeltwirkende Kolbeiunaschinen, insbesondere Breimkraftmaschinen,
mit im Kreis um die Hauptwelle angeordneten Zylindern. Bei Anordnungen ähnlicher
Art, nämlich einer Adhtzylindermaschine mit an beiden Seiten der Scheibe vorgesehenen
Zylindern, ist es bekannt, diese symmetrisch zur Scheibe vorzusehen. Bei dieser
Anordnung treten jedoch erhebliche Querkräfte, insbesondere auf die Kolben und Zylinder,
auf. Ferner ist es bekanntge,worden, Ausgleichsniassen an der Taumelscheibe anzutordnen
sowie zwischen TaumeIscheible und einem oxtsfesten Teil dn. die Dreliung der Scheibe
verhinderndes Karda,ngelenk vorzusehen. Bei all diesen bekannten Anordnungen sind
infolge der Querkräft4, und der Unsymmetrie der sieh bewegenden Massen bzw. der
auftretenden Kräfte verhältnismäßig große Lager notwendig, die die Gesarntabmessung
,en der Maschine in unerwünschtem Maße vergrößem.
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Diese Nachteile werden. durch die erfindungsgemäße Kombination vermieden,
die diadurch gekennzeichnet ist, daß die Hauptwelle einen geneigt angeordneten Kurbelzapfein
mit einer daraufsitzenden Taumelscheibe, deren Drehbewegung ein zwischen ihr und
einem festen Teil (z. B. dem Gehäuse) angeordnetes Kardanggelenk o.dgl. verhindert,
aufweist,-mit welcher die Kolben der paarweise in gl.eichen Axialebenen auf gegenüberliegenden
Seiten der Hauptwülle liegenden Arbeitszylinder verbunden sind, in welchen die Druckeinwirkung
im wesentlichen gleichzeitig erfolgt, und daß ferner die hin und her bewegten bzw.
schwingenden Massen ausgeglichen bzw. symmetrisch zum Sch-,vingungsmittelpunkt angeordnet
sind.
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Die Erfindurig wird nachfolgend an Hand von zwei in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsheispielen beschrieben.
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Die Anordnung nach Fig. i besteht aus einer Welle i, die über Rollenlager
3 von einem Gehäuse 2 gehalten wird und zwei geneigtangeordnete Kurb-eln
4 besitzt, die durch einen Kurbelzapfen 5 miteinander verbunden sind, wobei
Ausgleichsgewichte 6 auf der Welle i angeordnet sein können. Auf dem Kur-belzapfell
5 ist mittels Rollenlager 7 ein tonnenförmig ausgebildetes, als Taumelscheibe
dienendes Zwischenglied 8 gelagert. Die Zy-
linder 9, von denen
das Ausführungsbeispiel vierzehn besitzt, sind gleichmäßig im Kreis um die Welle
i angeordnet, und zwar in zwei Gruppen von sieben an den beiden gegenüberliegendea
Seiten der Taumelscheibe. Der Winkelabstand zwischen den Zylindern ist derart, daß
man sie zu Zylinderpaaxen zu,-sammenfassen kann, wobei die Zylinder jedes Paares
in der gleichen Ebene auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle i liegen. Die
Kolben io sind mit der Taumelscheibe 8
durch Kolbenstangen
i i verbunden, und zwar über Kugelgelenke, die bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl
an der Taumelscheibenals auch an der Zylinderseite vorgesehen sind. Das Drehen der
Taumelscheibe wird dadurch verhindert, daß sie bei 12 um einen Querdurchmesser eines
Ringes 13 drehbar an diesen angelenkt ist, der seinerseits im Gehäuse 2 sein
Lager hat. Dieses Kardangelenk gestattet derTaumelscheibe, ihreschwingende Bewegung
auszuführen.
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An jedem Ende des Gehäuses2 ist eine Einlaßkanuner 15 und zwischen
-dieser und den Zylindern dereinen. oder anderen Gruppe je eine durch ein
Ventil gesteuerte Einlaßöffnung vorgesehen. Die Ventile werden in der vorgeschriebenen
Folge (z. B. in der Reihenfolge 1, 3, 5, 7, 2, 4, 6) gegen die Wirkung
von Druckfedem durch einen Über die Rolle 18 und den angelenkten Zwischenhebel
19 wirkenden Nocken 17 auf der -Welle i geöffnet. Der Auslaß der Verbrennungsprodukte
in eine Auslaßkammer 20 erfolgt durch die Auslaßöffnungen 2 r, die bei der Beweng
der Kelhen i o geschlossen oder freigegeben werden. Die einzelnen Mittel für den
Einlaß, die Zündung und den Auslaiß sind für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung;
wesentlich ist nur, daß die Antriebsimpulse von den Zylindern jedes Paares gleichzeitig
ihren Kolben übermittelt werden, wodurch die Taumelscheibe gleiche und entgegengesetzt
gerichtete Stöße erhält.
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Es ist zwar möglich, eine beliebige Anzahl von Zylindern vorzusehen,
wobei an jeder Seite der Taumelscheibe eine ungerade Zahl anzuordnen ist. Jedoch
hat die vorerwähnte Ausführung mit sieben Zylindern in jeder Gruppe ihre besonderen
Vorteile, da bei gegebenem Gesamtdurchmesser der Anordnung die günstigsten Zylinderraumahmess-u-ngen
erzielt werden.
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Die Anordnung der Zylinder in zwei Gruppen ist gleich günstig bei
einfach und bei doppeltwirkenden Zylindern. Bei Verwendung von doppeltwirkenden
Zylindern können jedoch alle Zylinder auf einer Seite der Taumelscheibe angeordnet
werden. Um auch in diesem Falle die gleiche und entgegengesetzt gerichtete Kraftwirkung
jedes Zylinderpaares auf die Taumelscheibe zu erreichen, müssen die Antriebskräfte
des einen der beiden Kolben während seiner Hinbewegung wirken, während die des anderen
Kolbens bei seiner Herbewegung wirksam sein m.iissen, und umgekehrt.
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Ein solches Ausführungsbeispiel ist der durch Druckmittel betriebene
Motor nach Fig. 2, der durch ein unzusammendrückbares Medium, wie Wasser oder ül
-, oder durch ein zusanunendrückhares Medium, z. B. Luft, hetrieben werden kann.
Die Zviinder c), sechs an der Zahl, sind alle auf der einen Seite der Taumelscheibe
8 angeordnet -und sind doppeltwirkend. Die Welle i ist mit einem drehbaren
Ventilring 22 versehen, welcher Bohrungen 23 besitzt, die von der am Ge-
häuse
2 befestigten Druckmittelzuleitung 24 ausgehen. Außerdem besitzt der Ventilring
22 Bohrungen25, die mit dem z#,tislat,>26 züi,-sammenarbeiten. Bei der Drehung des
VentilringeS 222 Stellen öffnungen 27 an den entgegengesetzten Enden jedes
der Zylinder 9
eine Verbindung zwischen diesem und den Einlaß- oder Auslaßöffhungen
23 bzw. 25 in der erforderlichen Folge her. Bei der diaro#
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gestellten Anordnung wird z. B. der Arbeits druck von der Zuleitu-ng 24
durch eine der Bahrungen 23 und eine der üffnungen 27 der unteren
Seite des in Fig. 2 rechts dargestellten Zylinders zugeführt. In entsprechender
Weise ist die C)ffnung, --17 am oberen Ende des Zylinders durch eine der
BohrUngen 25 Mit dem Auslaß 26 verbunden. Beim links dargestellten Zylinder
wird der Arbeitsdruck der oberen Zylinderseite zugeführt, während der Auslaß auf
der unteren Seite erfolgt. Halx--ii die Kolben ihre Hübe beendet, so bat die inzwischen
erfolgte Drehung der VentileinrichtUllg 22 die Arbeitsbedingungen umgekehrt; jedoch
werden in jedem Falle der Taumelscheibe gleiche und entgegengesetzt gerichtete Antriebskräfte
übermittelt.
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Fig.2 zeigt auch eine etwas abweichende Verbindung von Kolben und
Taumelscheibe. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kolben io starr mit den Kolbenstangen
28 verbunden. Deren obere Enden sind mit Aussparungen für Gleitstücke29 zur
Befestigung von Blöcken 3o versehen, die als Lagerschalen für die an der Taumelscheibe
befestigten Gelenkkugge11131 dienen.
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Außerdem zeigt Fig.,_, die Verwendung eines 1),oppelkardangelenkes
für die Verbindung von Taumelscheibe und Gehäuse, wobei die Glieder dieses Gelenkes
größtenteils innerhalb, des tonnenförmig ausgebildeten und als Taumelscheibe dienenden
Zwischengliede,s angeordnet sind. Diesem Zweck dient ein Ring 32 mit Armen
33, die in radialer Richtung durch Aussparungen 34 im tonnenförmigeil Zwischenglied
8 hindurcliragen und an ihren äußeren Enden mit im Gehäuse 2 gelagerten Zapfen
versehen sind. Die Lag-er fü,r diese Zapfen sind auf einem Durchmesser an--geordnet,
der in. der Mitte zwischen den II Zylinderpaarebenen litgt, was in Fig. 2 durch
die gesaichelte Darstellung eines Armes 33
und seines Lagerzapfens angedeutet
ist. Ein zweiter Ring umgibt den Kurbelzapfen 5, und dieser Ring
3 6 ist mit Ansätzen versehen, die an den Ring 32 angelenkt sind. In entsprechender
Weise
sind Lagerverbindungen 39
zwischen Ring36 und einem weiteren Ring -[o vorgesehen,
der über die Lagerzapfe1141 im toiinenföimigen Zwischenglied8 befestigt ist.
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Die Zylinderpaare können verschiedene Durchmesser und Entfernungen
von den beiiachbarten Zylindern aufweisen, wenn es für Verhundbetrieb oder Mehrfachexpansioneines
oder mehrerer unabhängiger Druckmittel erforderlich ist. Auch können Paare von
Zy-
lindern gegeneinander ausbalanziert werden, wenn ihre Kolbenbelastungen,
das Gewicht und die trägen Massen gleich und entgegengesetzt sind. Endlich brauchen
die Zylinüer nicht notwendigerweise parallel zur Welle zu verlaufen, sondern können
hierzu geneigt sein.
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Wenn auch bisher nur die Anwendung der Erfindung bei Krafterzeugungsmaschinen
erläutert worden. ist, so kann die durch die Erfindung erzielte Verbesserung gleichfalls
bei einem Kompressor oder beim Druckerzeuger einer hydraulischen Kraftühertragungsanläge
Verwendung finden, wobei die Energie der Hauptwelle von einer äußeren Kraftquellie
zu-eführt wird und die Zylinder dazu -dienen können, einer unter Druck befindlichen
Gas-oder Flüssigkeitsmenge Druckluft zuzuführen.