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Maschine mit vier Zylindern und darin beweglichen Kolben Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Maschinen- mit vier Zylindern tind darin heweglichen
Kolben, wobei die Zylinder derart auf zwei einen Winkel -von 9o= miteinander einschließenden
Mittellinien liegen. <laß sie um die lfaschinenwelle gruppiert sind, wobei die
in den Zylindern, die auf derselben Mittellinie liegen, beweglichen Kolben miteinander
starr gekuppelt sind und die Bewegungen der Kolben durch einen Körper bestimmt werden,
der um ein auf der Nfaschinenwelle angebrachtes Exzenter drehbar ist und in einer
Ebene senkrecht zur :Maschinenwelle einen nahezu rechteckigen Querschnitt aufweist.
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Maschinen dieser Art sind bekannt. Nach der Erfindung ist eine solche
Maschine als Ileißgaskolbenmaschine mit geschlossenen Kreisläufen ausgebildet, wobei
die Kreisläufe sich je in zwei atif verschiedenen Mittellinien liegenden Zylindern
abspielen tind wobei die auf derselben Mittellinie liegenden Zylinder ausschließlich
kalte Räume oder ausschließlich warme Räume enthalten und der zti eirein bestimmten
Kreislauf gehörige Erhitzer. Regenerator und Kühler gemeinsam um einen der beiden
zu diesem Kreislauf gehörigen Zylinder angebracht sind.
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Unter einer Heißgaskolbenmaschine wird in diesem Falle insbesondere
ein Heißgasmotor oder eine nach dem umgekehrten Heißgasinotorprinzip wirkende Kühlmaschine
verstanden.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine weist den Vorteil auf, daß
sie sehr gedrungen gebaut Werden kann, da LTbertragungsorgatte, wie holbenstan-en,
Triebstangen u. dgl. weggefallen sind. 1:s entstellt somit der wesentliche Vorteil.
dat.t
die zu einem Kreislauf gehörigen kalten und warmen Kolben sehr nahe aneinandergebracht
werden können, so daß die Länge des Verbindungskanal: zwischen den Zylindern, in
denen sich die Kolben bewegen. und somit der schädliche Raum gering sein kann, was
auf die spezifische Leistung (Irr Maschine von großem Einfluß ist. Iin allgemeinen
kißt sich eine gedrungene -3atiart einer 1 leißgaskolbeinnaschine schwer verwirklichen.
Aus therinischein Gesichtspunkt ist es nachteilig, wenn der kalte Raum dem Einfluß,
Nvenn auch geringen Einfloß, der warmen Teile der Maschine ausgesetzt sei» kann.
11a11 ist dann häufig zu einem Koml@romil:l "rzwtnigen, woltei, um dieselt I:influß
ntüglichst lierabzuinindern, die Verbindungskanäle zwischen den warmen und den kalten
Räumen und Somit der schädliche Ratim größer werden, als er erforderlich oder er-,viinscht
ist. Bei der erfindungsausgebildeten Maschine kann der Einfloß der Wärme der warmen
Teile auf den kalten Raum wesentlich herabgesetzt werden, wobei trotzdem der sch:idliche
Raum klein bleibt.
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Ilei einer Ausführungsform der Erfindung haben llic Zylinder, welche
einen kalten Raum enthalten, in der lZichtung der Mittellinie gemessen vorzugsweise
eine kleinere :Utniessung als die Zylinder, welche einen warmen Raum enthalten.
Die sternförmige Gestalt der Maschine geht dann in eine rechteckige Forin über.
Dieses Rechteck hat zwei lange und zwei kurze Seiten, und hierbei tritt einer der
Vorteile der Erfindung, nämlich die gedrungene Kauart der Maschine, besonders in
Erscheinung. _\t113erdein werden die Verbindungskanäle sehr kurz. da die kalten
Räume in geringem Abstand von den Kühlern liegen.
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Ilei einer weiteren Ausführungsform der Ertindung wird die Maschine
vorzugsweise derart ausgebildet, claß das Verhältnis zwischen dem Hub eilten Kolbens
und dem Durchmesser des Zylinders, in (lein sich der Kolben bewegt, zwischen
0,3 und 0.4 liegt. Infolge dieses verhältnismäßig kleinen Verhältnisses,
wodurch der Hub in bezog auf den Zylinderdurchmesser gering ist, können wesentliche
Vorteile erzielt \\-erden. Die Maschine erhält eine noch gedrungenere Form, beansprucht
einen noch kleineren Raum. als es die Verwendung des exzentrisch auf der Hauptwelle
angebrachten Körpers erlaubte, und außerdem ergibt sich, daß eine etwaige Demontage
der Maschine einfach und schnell durchführbar ist.
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1)2e Erfindung wird an Hand der Zeichung näher erläutert.
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111 dieser Zeichnung, deren Figuren als Ausführungsbeispiele zu betrachten
sind, ist Fig. i eine schematische Darstellung einer Heißgaskolbenmaschine und Fig.
2 ein Querschnitt gemäß der Linie A-_A der Maschine nach Fig. 1.
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l11 14-1l 1 und 2 bezeichnet ioi <-i11 Maschinenmit dein zwei Zylinderkörper
2o2 und 103
lrlnin@len sind. Diese Zylinderkörper enthalten z\\ci andere Zylinderkörper
to:f und 2o5 in der \\ei.e, da13 zwisclicn d^11 beiden Körpern ein ringfö rmigel=
Kanal gebildet wird, der die Wä rnleübertragungselemente eines Erhitzers 2o6 IM-.
107 und eines Kühlers 2o8 bzw. ioo enthält. Zwischen den beiden Erhitzern und Kühlern
sind hegeneratoren i io und i i i angeordnet. hi den Zylindern lo.f und 2o5 sind
zwei kolbenförmige Körper 11.2 und 113
beweglich, die durch Kupphingskörper
i 14 und i i 3 miteinander verbunden sind. Senkrecht zur Mittellinie der Zylinder
2o4 und toi sind zwei andere Zylinder 116 und 117 vorgesehen, in den kolbenförmige
Körper 118 und i 19 -beweglich sind. Diese beiden kolbenförmigen Körper i i 8 und
i i c sind durch Kupplungskörper 120 und 1 21 verbunden, so daß auch diese Kolben
in gewissem Maße eine zwangsläufige Bewegung haben. Die Räume oberhalb der Kolben
1 18 und i 19 stehen durch Verbindungskanäle 122 und 123 mit den IZ;iuinen oberhalb
der Kolben i 12 und 1 13 in Verbindung. Das Volumen eines der vorhandenen
Kreisläufe wird somit durch die Oberfläche des warmen Kolbens 113 und die Oberfläche
des kalten Kolhens i t8 bestimmt. Das Volumen des anderen Kreislaufs wird dementsprechend
von der Oberfläche des warmen Kolbens 112 und des kalten Kolbens t iy bestimmt.
Da zwischen den beiden Kolhenoberflä chen, die das Volumen des Kreislauf: bestimmen,
ein Phasenunterschied von 9o° vorliegt lind bei der dargestellten Drehrichtung der
kalte Konten voreilt. wirkt die Maschine als Heißgasmotor. Die vier Kolben 112.
113, 118 und i i9 weisen vier Flächen 12-1. 123, 126 und 127 auf. Auf der fl21tllttwelle
128 der -Maschine sitzt ein Exzenter 120. welches in einem Körper i 30 mit rechteckigem
Querschnitt drehbar ist. Das Exzenter 129 ist fest finit der Welle 12,8 verbunden.
während der Körper 130 11211 das Exzenter 129 frei drehbar ist. Zwischen
den Flächen 124, 123. 126 und 127 und den entsprechenden Seiten des rechteckigen
Körpers 130 sind Nadellager vorgesehen, so daß zwischen den entsprechenden
Flächen nur eine rollende Reibung auftreten kann. Das Verhältnis zwischen dem Hub
der Konten und dem Durchmesser der Zylinder, in denen sich diese bewegen, ist 0,3.5,
wodurch bewirkt wird, dalß die Kolben und somit der Körper 130 nur verh@iltnismä
ßig kleine Bewegungen zu machen brauchen, während die Maschine doch eine verhältnismäßig
hohe Leistung entwickeln kann.
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Der beschriebene Ileißgasinotor, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist, kann von sehr gedrungener Bauart sein, so daß eine Maschine einer bestimmten
Leistung iin allgemeinen einen geringeren Raum beanspruchen wird als andere ähnliche
Maschinen. _@tilier<leni :lud die mechanischen Verluste auf ein Mindestmaß -beschränkt;
wenn zwischen dein rechteckigen Körper 130 und dem Exzenter 129 noch ein Lager mit
rollender Reibung vorgesehen wird, was ohne weiteres möglich ist, so tritt, finit
:Nusnahine der lZcibung der Kolbenfedern an der Zylinderwand, dic bei der erfindungsgemäß
ausgestalteten -Maschine im allgemeinen geringer als bei der Verwendung von Triebstangen
ist, nur rollende Reibung in der Maschine auf. Aus thermischen Gründen ist es besonders
vorteilhaft, daß
die Kühler den warmen Zylinder titugehen und die
kalten Kolben verhältnismäßig weit von dem wärmeren Teil der -Maschine entfernt
sind, während die \,'erllindtingkaiiäle 1 2 21111d 123 möglichst kurz sind,
so daß der unvermeidliche, schädliche Raum sehr klein ist. Auch das -Maschinengehäuse
kann ohne besondere -Talnahmen kühl bleiben. Die Demontage der betrettenden -Maschine
zum 7wecke der Besichtigung o. dgl. kann einfach sein. -ach Entfernung des Deckels
tat können die Kolben 132,
die einseitig das Verbindungsstück 114 und 115
mit dem Kolben 112 verbinden, gelöst werden, worauf nach Entfernung der Deckel auf
den Zylindern 102 und 103 die beiden Kolben t 12 und t 13 aus der Maschine
herausgenommen \\-erden können. Die Kolben i18 und i t9 können in ähnlicher Weise
entfernt werden. Da die Gasdrücke immer auf die Mitte der Maschine gerichtet sind,
werden die Verbindungsstücke 120, 12 t, 11 4 und 115 immer auf Druckbelastet;
da diese Verbindungsstücke leicht federnd sind, wird erreicht, (laß sogar nach einem
gevyissen Verschleiß der Druckflächen kein störendes Spiel entstellet.