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Aus Flugkolbenkraftmaschinen bestehende Maschinengruppe Bei der Anwendung
von Freiflugkolbenmaschinen oder von Doppelkolbenmaschinen ist es üblich, zwei oder
mehr Kraftmaschinen miteinander zu- kuppeln, die gegeneinander um einen Hub versetzt
sind, um dadurch ,einen Krafthub bei jedem Hub der Maschine zu erzielen. -Bei solchen
Verhältnissen kann man nämlich auf die Anwendung von Rückgewinnungsvorrichtungen
und von Luftpolstern verzichten, um die Kolben nach der Mitte zurückzubringen und
dabei die Verdichtung zu bewirken.
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Solche Anordnungen kann man z. B. dadurch treffen, daß man zwei Kraftmaschinen
mit Flugkolben hintereinander kuppelt und ingegenseitiger Verlängerung derart -
anordnet, daß eine der Kraftmaschinen ihren Arbeitshub ausführt, während sich -die
andere- im Verdichtungshub befindet. Die äußeren Kolben einer jeden Kraftmaschine
sind starr miteinander verbunden; was auch für die inneren Kolben der Fall ist.
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Diese allgemein bekannte Anordnung besitzt den Nachteil, daß -der
Maschine eine große Länge -gegeben wird.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, wurde vorgeschlagen, mehrere um rillen
Hub gegeneinander versetzte Maschinen nebeneinander anzuordnen, derart, daß deren
Achsen parallel zueinander verliefen und daß deren mittlere Totpunkte sich in einer
gleichen mittleren, rechtwinklig zu den Achsen verlaufenden Ebene befanden. Dadurch.
wurde eine viel kürzere Kraftmaschinenanlage als bei hintereinanderliegenden Maschinen
-erzielt. Bei mehr als drei Kraftmaschinen wird es aber schwer, die erforderlichen
Verbindungen zwischen den beweglichen Teilen der am weitesten vorn Gehäuse abliegenden
Maschinen zu sichern, wobei die Verbindungsteile mit großen frei tragenden Armen
arbeiten.
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Die Kraftmaschinengruppe gemäß der Erfndung unterscheidet sich von
den - Maschinengruppen dieser Art dadurch, daß deren Kraftmaschinen alle in zwei
Gruppen geteilt sind, die gleichmäßig um eine mittlere, parallel zur gemeinsamen
Achse verlaufende Achse verteilt sind: Ferner kennzeichnet sich die Erfindung dadurch,
daß alle Maschinen einer gleichen Gruppe synchron zusammen arbeiten und in bezug
auf die Maschinen der anderen Gruppe um einen Hub versetzt sind.
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Es wurde. zwar bereits vorgeschlagen, mehrere Maschinen eines Treibgaserzeugers
kreisförmig
um eine mittlere Welle anzuordnen. Anstatt aber in
zwei Gruppen geteilt zu sein, bei denen die Maschinen einer jeden Gruppe synchron
zusammen arbeiten, sind bei der älte= ren Anordnung alle Maschinen gegeneinander
versetzt. Es ergibt sich daraus, daß als Ver-. Bindung zwischen den beweglichen
TeilW jener Maschine eine rotierende Schiefscheibe erforderlich ist, welche einen
schlechten mechanischen Wirkungsgrad besitzt, wogegen bei der Anordnung gemäß der
Erfindung alle Kolben der einen Gruppe, die sich auf einer gleichen Seite der mittleren
Ebene befinden, starr mit allen Kolben der anderen Gruppe gekuppelt sind, die sich
auf der anderen Seite der mittleren Ebene befinden. Es ergibt sich daraus eine große
Vereinfachung der Verbindung und ein verbesserter mechanischer Wirkungsgrad. Außerdem
gestattet es die Erfindung, bei Selbstverdichtern oder bei Treibgaserzeugern eine
Anzahl von Verdichtern vorzusehen, die kleiner ist als die Zahl der Kraftmaschinen.
Es kann z. B. nur ein doppelt wirkender Verdichter oder es können auch zwei einfach
wirkende Verdichter vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung
beschrieben, die als nicht beschränkendes Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung
veranschaulicht.
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Fig. i ist eine schematische Darstellung. Fig.2 ist eine schematische
Stirnansicht einer Maschine mit sechs Zylindern.
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Die Fig. 3 und 4 sind Längsschnitte, welche die gleiche Maschine in
zwei Endstellungen veranschaulichen.
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Fig. 5 ist eine ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführung.
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Alle Mittelpunkte der Kraftzylinder der Maschine gemäß Fig. i sind
gleichmäßig über einen Kreis verteilt, der sich in einer rechtwinklig zur gemeinsamen
Richtung der Achsen der verschiedenen miteinander zu kuppelnden Doppelkolbenkraftmaschinen
verlaufenden Ebene befindet. Haben alle Kraftzylinder den gleichen Durchmesser (was
grundsätzlich nicht unbedingt notwendig ist), so müssen sie in gerader Zahl vorhanden
sein. Die Kraftmaschinen werden dann in zwei Gruppen in ,abwechselnder Reihenfolge
geteilt, wobei also ci, c.., es... zur ersten Gruppe und c3'. . .
zur zweiten Gruppe gehören. Die Kolben der zweiten Gruppe sind um einen Hub gegen
die Kolben der ersten Gruppe versetzt; die einen befinden sich somit im Arbeitshub,
während die anderen ihren Verdichtungshub zurücklegen, und umgekehrt.
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In jeder Gruppe sind die in Bezug auf dein inneren Totpunkt auf einer
gleichen Seite befindlichen Kolben starr miteinander und auch starr mit den Kolben
der anderen Gruppe gekuppelt, die sich auf der entgegengesetzten. Seite des Totpunktes
befindet.
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Eine jede der auf diese Weise gebildeten Colbengruppen .ist in üblicher
Weise mit einer .:;gewissen Anzahl Verdichterkolben (oder V er-#J bei beweglichen
Zylindern) verbunden.
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Alan erzielt dadurch eine Freiflugkolbenmaschine nach Art der Motorkompressoren
oder der Treibgaserzeuger, bei welcher ein Arbeitstakt auf jeden Hub entfällt und
für deren Zylinder sich die Hintereinanderschaltung nicht mehr aufdrängt, worin
der Zweck der Erfindung liegt.
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Diese Anordnung läßt sich für zahlreiche Ausführungsarten anwenden.
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Als Beispiel veranschaulichen die Fig.2 bis 4 eine Gruppe von sechs
Kraftmaschinen, die mit einem einzigen Verdichter gekuppelt sind, wobei das Ganze
als Treibgaserzeuger arbeitet, älso die Gesamtheit der vom Verdichter gelieferten
verdichteten Luft zum Beschicken der sechs Kraftmaschinen verbraucht wird.
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In Fig. 2 sind die drei Maschinen i der ersten Gruppe in Ansicht dargestellt,
wogegen die drei Maschinen 2 der zweiten Gruppe im Schnitt dargestellt sind.
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Sämtliche Kraftmaschinen sind über einen Kreis ähnlich wie die Bohrungen
einer Revolvertrommel verteilt und umgeben das mittlere Rohr 9.
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Lm dieses Rohr herum ist ebenfalls ein ringförmiger Verdichter 14
angeordnet, dessen Zylinder und Kolben beweglich gedacht sind. Alle beweglichen
Teile, Kolben, mittleres Rohr, Verdichter, Zubehörteile, sind auf zwei getrennte
Aggregate verteilt, von denen jedes ein nicht formveränderbares Ganzes bildet.
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Das erste Aggregat umfaßt Die Kraftkolben 3 der ersten Gruppe auf
der rechten Seite, die Kraftkolben 4' der zweiten Gruppe auf der linken Seite, den
äußeren Mantel des Verdichters 14 einschließlich der Böden io, -welche die Saugventile
tragen, wobei starre Kupplungen 5 die Kolben 3 mit den Böden des Verdichters verbinden
und die starren Kupplungen 5' einerseits mit den Kraftkolben 4' mit Hilfe eines
Kreuzes 8 und andererseits mit den Böden des Verdichters verbunden sind.
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Das zweite Aggregat umfaßt: Die Kolben 4 der ersten Gruppe auf der
linken Seite, die Kolben 3' der zweiten Gruppe auf der rechten Seite, das mittlere
Rohr 9, mit dem die Kolben 3' durch ein Kreuz 7 verbunden sind und die Verbindung
mit den Kolben 4. durch ein Kreuzstück 6 hergestellt ist, wobei der Kolben i i des
Verdichters un.
mittelbar auf das mittlere Rohr 9 festgekeilt ist.
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Der Kolben des Verdichters ist hohl und mit Druckventilen versehen.
Die verdrängte Luft folgt dem durch die Pfeile angedeuteten Weg, tritt durch die
öffnungen 12 in -das Innere des mittleren Rohres 9 und durch weitere öffnungen 13
in das Druckluftgehäuse 15, von wo sie in diejenigen Kraftmaschinen eintritt, deren
Einlaßöffnungen offenstehen.
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Der Einfachheit halber sind auf der Zeichnung die mechanischen Aufhängevorrichtungen-
nicht dargestellt, welche die beiden beweglichen Körper in jedem Augenblick in der
richtigen gegensleitigen Lage halten. Diese Vorrichtungen bieten in der Tat nichts
Besonderes und gehören nicht zur Erfindung.
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Die beschriebene Anordnung hat ,eine ganz allgemeine Geltung, -sie
läßt sich bei .einfachen Kraftverdichtergruppen mit zwei oder mehr Stufen ,anwenden
sowie auch bei Kraftgaserzeugern für Tief- oder Hochdruck.
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Die oben: als Beispiel beschriebene Anordnung läßt sich insbesondere
für die Ausführung des Gegenstandes der französischen Patentschrift 855 ,; oo der
Erfinder anwenden, welche sich auf Frefugkolben- und Freiflugzylindermaschinen ohne
mechanische Verbindung durch Lenker und Kurbel bezieht. Es ist nämlich selbstverständlich,
daß für jeden Teil der beiden beweglichen Körper im anderen Körper ein entsprechender,
geometrisch identischer Teil: vorhanden ist und daß beide Teile in jedem Augenblick
(in entgegengesetztem Sinne) genau die gleichen Drücke erleiden, und zwar sowohl
bei normalem als auch bei gestörtem Betrieb.
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Es ist übrigens klar, däß, falls dies aus besonderen Gründen
von Nutzen ist, die mittleren Ebenen aller Kraftmaschinen nicht miteinander übereinzustimmen
brauchen und daß nichts dagegen. spricht; daß diese Ebenen: parallel zueinander
verlaufen und stufenweise angeordnet seien; nur die Länge der Maschine wird :dadurch
vergrößert.
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Fig.5 stellt einen Treibgas:erzeuger dar, der mit hochverdichteter
Druckluft z. B. von 8 bis i o Atm. beschickt werden soll.
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Aus diesem Grunde ist der einstufige Verdichter des vorhergehenden
Beispiels durch einen zweistufigen Verdichter mit Kühlung der Luft zwischen den
beiden Stufen ersetzt worden.
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Der Verdichter 16 der ersten Niederdruckstufe besteht aus einem feststehenden
zylindrischen Mantel, der die Saugventile und zwei bewegliche Böden i9 und 2o trägt.
Der Boden 2o ist voll ausgebildet. Der Boden 19 besitzt eine volle Seite auf der
Seite des Nieder druckverdichters. Die andere Seite isst weiter unten beschrieben.
. .. Der Kolben 21 des Niederdruckverdichters ist auf das mittlere Rohr 9 und i
i festgekeilt und steht mit dem Innern dieses Rohres durch die öffnLmgen 26 in Verbindung.
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Der Verdichter der zweiten Hochdruckstufe hat einen beweglichen zylindrischen
Mantel 17 und bewegliche Böden 18 und 19
wie beim oben beschriebenen Beispiel.
Diese Böden sind hohl ausgebildet; sie tragen einerseits die Auslaßventile 27, andererseits
besitzen sie öffnungen 28, die ungehindert mit dem zylindrischen Raum 29 in Verbindung
stehen und auch durch die Öffnungen 30 und die Rohre 24 mit dem Einlaß der
Kraftzylinder verbunden sind.
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Die Bewegungsrichtung der Luft ist durch Pfeile angedeutet.
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Im Innern des Rohres ist getrennt von diesem und ortsfest der Luftkühler
23 angeordnet, dessen Einlaß- und Auslaßrohre für das Wasser durch Stopfbüchsen
durch den Boden 33 des mittleren Rohres hindurchtreten.
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Die auf diese Weise erzielte Anordnung der Verdichter hat eine sehr
gedrängte Bauart, die Zahl der Dichtungsvorrichtungen ist auf das geringste herabgesetzt;
andererseits sichert sie genau gleiche Beanspruchungen durch die Gase der homologen
Teile der beiden beweglichen Körper.
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Diese beiden beweglichen Körper umfassen nämlich Einerseits die Kraftzylinder
3 mit ihren Kupplungen 5, die Kraftzylinder q.' mit ihren Kreuzstücken 8, die Längsverbindungsstangen
5', die in einer Stopfbüchse durch den Niederdruckverdichterkolben 21 hindurchtreten,
die Verdichterböden 18, i9 und 2o, den zylindrischen Mantel des Hochdruckverdichters
17.
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Andererseits die Kraftzylinder q. mit ihren Verb ndungsstücken 6,
die Kraftzylinder 3' mit ihren Verbindungskreuzstücken 7, das mittlere Rohr 9, den
Hochdruckverdichterkolben 22, den Niederdruckverdichterkolben 21.
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Das mittlere Rohr hat in der Höhe der Kraftmaschinen einen gewürgten
Querschnitt aufzuweisen, besitzt jedoch einen vergrößerten Querschnitt in der Höhe
des Kühlers.
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Dieses gleiche mittlere Rohr besitzt am rechten Ende eine Anlaßvorrichtung
3q. für Druckluftbetrieb.