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Schwingkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit Verdichter
Die Erfindung betrifft Kolbenmaschinen, insbesondere solche, bei denen ein beweglicher
Körper oder Schwingkörper gleichzeitig mit den Änderungen des Druckes eines Arbeitsmittels
um eine Achse schwingt oder durch seine Schwingungen den Druck eines Arbeitsmittels
verändert.
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Die Erfindung betrifft ganz besonders Kraftmaschinen und Verdichter,
bei denen ein Schwingkörper mit Kolben versehen ist, die sich in Übereinstimmung
mit den Schwingungen des Schwingkörpers in einem Gehäuse hin und her bewegen, indem
ein Arbeitsmittel auf die-Kolben einwirkt oder von diesem verdichtet wird. Schwingkolbenmaschinen
dieser .\rt sind in der französischen Patentschrift 894 6.16 beschrieben worden.
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Gemäß jener Patentschrift kann die Kolbentnaschine mit zwei Schwingkörpern
versehen sein, die gegenläufig um eine Achse schwingen, und diese Schwingkörper
können von einem Druckmittel angetrieben werden, das gleichzeitig auf die gegenläufig
schwingenden Kolben einwirkt, oder der Druck eines Arbeitsmittels kann von diesen
Kolben verändert werden. Die Betriebsweise ist dabei ähnlich derjenigen von Kraftmaschinen
oder Verdichtern mit Freiflugkolben, indem die Schwingkörper mit den Kolben sich
in einem Gehäuse bewegen, das die gleiche Aufgabe erfüllt wie die Zylinder üblicher
Kolbenmaschinen, wobei das Gehäuse als Umdrehungskörper um die Maschinenachse ausgebildet
ist, der durch den mittleren Querschnitt eines mit dem Gehäuse zusammen arbeitenden
Kolbens erzeugt wird, auf den das Druckmittel einwirkt, oder der von einem Arbeitsmittel
beaufschlagt wird.
Bei solchen 'Maschinen, die als Kraftmaschinen
oder als Verdichter arbeiten können, können die beiden gegenläufig arbeitenden Schwingkörper
sich in einem gemeinsamen Gehäuse bewegen. Wie bereits in der vorgenannten Patentschrift
angegeben wurde, kann dieses Gehäuse selbst einen der Schwingkörper bilden. Die
Ausbildung, bei welcher die leiden Schwingkörper sich in einem gemeinsamen feststehenden
Gehäuse bewegen, stellt gewisse Konstruktions- und Betriebsaufgaben, die, wenngleich
sie leicht zu lösen sind, doch gewisse beschränkte Bedingungen auferlegen.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht nun darin, die Herstellung solcher
Kolbenmaschinen zu erleichtern, insbesondere der Freiflugkolbeninaschinen, die mit
zwei gegenläufig arbeitenden Schwingkörpern versehen sind.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Kolbenmaschine
mit zwei gegenläufig arbeitenden Schwingkörpern zu schaffen, welche gewisse Schwierigkeiten
vermeidet, die beim Arbeiten zweier Schwingkörper in einem gemeinsamen Gehäuse entstehen.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein mit gegenläufig
arbeitenden Schwingkörpern zusammen arbeitendes Gehäuse zu schaffen, dessen 'feile
eine geringe Wandstärke und ein geringes Gewicht fier einen gegebenen Druck des
Arbeitsmittels oder fier andere Betriebsbedingungen aufweisen.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine solche verbesserte
Kolbenmaschine zu schaffen, bei welcher die auf die Schwingkörper einwirkenden Kräfte
oder :Momente derart ausgeglichen sind, (laß die nicht ausgeglichenen Kräfte des
Arbeitsinittels oder der Massen vermindert oder beseitigt werden, die in gewöhnlichen
Maschinen dieser Art auf (las Gehäuse, auf das Maschinengestell und auf den Sockel
übertragen werden.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, den Druck des auf
die Kolben der gegenläufig ;n-beitenden Schwingkörper auszugleichen.
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I?in weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein aus Kraftmaschine
und Verdichter bestehendes Aggregat von verbesserter Bauart zu schaffen, bei dein
die gegenläufig arbeitenden Schwingkolben der l@raftmaschine und des Verdichters
gegeneinander ausgeglichen sind und auch mit ausgeglichenen Drücken arbeiten.
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Ein zusätzlicher Zweck der Erfindung besteht darin, für ein aus Kraftmaschine
und `'erdechter finit Schwingkolhen bestehendes Aggregat eine verbesserte Bauart
zur konzentrischen Lagerung der gegenläufig arbeitenden Schwingkörper zti schaffen.
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Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in einer Schwingkolbenmaschine
zwei Schwingkörper nebeneinander und vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse gelagert
sind. Diese Schwingkiirl)er und deren Kolben, auf die das Arbeitsmittel in Übereinstimmung
mit den Druckänderungen einwirkt, oder die (las Arbeitsmittel ver-(lichten, schwingen
in zwei voneinander getrennten Kammern, deren Wänden sie sich (licht an-
| passen, und die durch die Drehung einer Fläche |
| um eine gemeinsame Achse gebildet sind. Die von- |
| einander getrennten Kammern 1ö nnen in einem ge- |
| meinsamen Gehiiuse angeordnet sein. jeder |
| Schwingkörper trägt vorzugsweise mehrere |
| Kolben, die jeweils in jeder hamnier arbeiten, wo- |
| bei letztere entweder in zwei voneinander getrenn- |
| ten Gehäusen oder in einen gemeinsamen Gehäuse |
| angeordnet sind. Die Katnnierii 1<öncieti von Quer- |
| wänden oder Querkörpern geschlossen sein. die als |
| Trennwände zwischen den Kaieinern und den |
| winklig voneinander allstehenden Schlußwänden |
| dienen, die sich am 1-Iubende cler Sch,vingkolben |
| befinden, wodurch (las Druck- oder Arbeitsmittel in |
| den juveiligen Kammern eingeschlossen wird. |
| Ein weiteres -Merkmal vier Erfindung besteht da- |
| rin, daß Mittel zum Ausgleichen des Druckes |
| zwischen den beiden Kanunern vorgesehen sind, in |
| den die gegenläufig bewegten Kolben arbeiten, "wo- |
| bei die Anordnung derart getroffen ist, daß die |
| Schwingkolben mit den "Trennwänden und den |
| Trennkörpern derart zusammen arbeitete daß sie |
| während ihrergegenlätifinenSchNvingungsbewegung |
| einen im wesentlichen gleichen Druck einschließen. |
| Da die Teile des (;eh:iuses, welclee die nebenein- |
| anderliegenden Kammern bilden, starr miteinan- |
| der verbunden sein kniiiien, wie dies weiter unten |
| an Hand der Zeichnung näher beschrieben wird, so |
| «erden die sich aus dein Druck ergebenden und auf |
| die winklig voneinander abstehenden Trendkörper |
| einwirkenden Kräfte ausgeglichen, die (las Bestre- |
| ben haben, das Gehäuse in Drehung zu versetzen. |
| Da aber die Kammern in einer Richtung parallel |
| zur Schwingungsachse voneinander getrennt sind, |
| so entsteht ein Moment, das auf jeden Trenn- |
| körper und auf das starr finit dieseln zusammen- |
| hängende Gehäuse einwirkt. Nun trägt aber jeder |
| Schwingkörper mehrere Kolben, vorzugsweise eine |
| gerade Anzahl, die auch vorzuggsweise svninietriscli |
| um die Schwingungsachse verteilt sind, so da() |
| trotzdem die auf die Trenuk@@rller einwirkenden |
| Momente, die durch die auf die Kolben einwirken- |
| den Drücke, oder durch die von (leg Kolben er- |
| zeugten Drücke entstehen. -egenseitin im wesent- |
| lichen oder ganz ausgeglichen werden. Die Rück- |
| kräfte, die unter sonstigen ' erliiiltnissen auf die |
| Trennkörper und atif (las Gell:iuse übertragen |
| würden und das Bestreben hätten, diese Teile zu |
| verschieben, werden dadurch ebenfalls ausgeglichen |
| und keine wesentliche Riiclcki-,ift der die Sch-,vin- |
| gungsbewegungen erzeugenden hr:ifte gelangt lies |
| zum 1Nlaschinengestell oder Zinn Sockel. Die |
| Kräfte, die (las Bestreben hallen, eine Formver- |
| änderung des Ständers oder Gehäuses und der |
| Trennkörper oder sonstiger feststehender Teile |
| sowie eine V erschiehung der \laschine auf ihrem |
| Gestell zu erzeugen, küinieii sonnt sehr vermindert |
| oder im wesentlichen l)eseiti"t werden. |
| Wie bereits erwähnt, werden für jeden der bei- |
| den sich gegenläufig bewegenden Schwingkörper |
| die Kolben vorzugsweise symmetrisch um die |
| Schwingungsachse verteilt. Für mindestens einen |
| dieser Körper ist eine Allordnung getroffen, durch |
| welche die lioniologen Ill'ainniern in dem mit die- |
| sen Kolben zusammen arbeitenden Gehäuse derart |
| miteinander verbunden sind, daß der Druck in die- |
| sen homologen Kammern ausgeglichen wird. Der |
| Druck wird dadurch zwischen allen Kammern aus- |
| geglichen, in denen ein die gegenläufig arbeiten- |
| den Kolben der beiden Schwingkörper beaufschla- |
| gcli(ler oder von diesen Kolben erzeugter Druck |
| herrscht. |
| 1)ie vorstehend ganz allgemein beschriebenen |
| .\llor(liititigen haben eine ganz besondereBedeutung |
| bei der I lerstelltiiigyon l#,raftmaschinen mit gegen- |
| läufig 1)eweglichen Schwingkörpern. Solche Kraft- |
| niascllinen erleiden Veränderungen der durch (las |
| Arbeitsmittel erzeugten Kräfte, die sich aus Ver- |
| än(lerungen in der Zufuhr des Kraftstoffes und der |
| Luft ergeben, was ganz besonders bei Brennkraft- |
| maschitlen der lall ist, wo die Verhältnisse der |
| Verbrennung und der Temperatur oder sonstige |
| l'rs:icli(#ii solche Veränderungen erzeugen. Diese |
| unerwünschten Veränderungen können eine Stö- |
| rung des _\usgleichs bewirken, «-eiche (furch die |
| vorb; schrichenen _\nl)rdnungen beseitigt werden |
| sollen. Verdichter sind solchen Störungen nicht aus- |
| gesetzt, tilld die Gesamtdrücke, die voni verdichte- |
| ten Mittel auf die verschiedenen Teile ausgeübt |
| werden, sind weniger groß als bei Kraftmaschinen. |
| Ilei \rerdichtern sind somit die :\nordnungen zum |
| -\tisgieich der 1)riicke nicht so wesentlich, wenn- |
| gleich sie allgewendet @y(#rdell können. Der Ans- |
| gleich der Momente z«-ischen den beiden gegenläu- |
| li1- arbeitenden Schwirr gk@irpern eines Verdichters |
| 1<aun (furch eine symmetrische Verteilung der Ver- |
| dichterkoll>cll um die Schwingungsachse erzeugt |
| werden. |
| 1)ayon alleschen l:iiiineugegel)enenfalls c1ieKoli- |
| struktions- und Betriebsverhältnisse zwischen den |
| srhwingendelt mul den feststellenden Teilen, die |
| yl)rstelleti<l ganz allgemein für Kraftmaschinen be- |
| 'schrieben wurden. auch bei Verdichtern vorgesehen |
| \\-erden. (@ew<illnlicll kiiniirii zwei Verciichterein- |
| lieiten, die je@yeil; seil, h(#iden ScliNyingkö rpern der |
| l@raftniaschine entsprechen, nebeneinander ge- |
| lagert sein. wobei (ereil -,clityingkörl)er mit den- |
| jetiigen der @raftmascllille uni eitle gemeinsame |
| :\clise schwingen. Da die allfälligen Drucktinter- |
| schie(le.wie sie hei l#,raftmaschinen auftreten kön- |
| nen, hei Verdichtern weniger häufig yorkominen |
| und auch dann geringer sind, ist es in der Regel |
| nicht erforderlich, die Verdichter mit den für die |
| l@raftmaschinen genamiteit besonderen 1)ruckaus- |
| gleichl(#itullgen Z11 versehen. Jedoch ist es notwen- |
| dig, die Gehäuse der beiden Verdichter starr mit- |
| einander zu verl)iti(leti, damit dadurch die Momente |
| ausgeglichen werden, die vom Arbeitsmittel in ent- |
| gegengesetzten lticlitutigen auf die Gehäuse ausge- |
| übt werden. |
| Zur Erfüllung der vorgenannten Zwecke und zur |
| Erzielunri der bereits beschriebenen Merkmale be- |
| stellt ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, |
| claß die beiden gegenläufig schwingenden Körper |
| der lirafttnaschine derart ausgebildet sind, daß sie |
| konzentrisch zueinander gelagert werden können. |
Zu dieseln Zweck können die beiden Schwingkörper als Zylinder ausgebildet werden,
wobei der eine Zylinder sich über den anderen erstrgckt und die gegenläufigen Schwingkolben
der nel)etieinanderliegenden Zylinder jeweils in getrennten Kammern arbeiten, die
längs der mittlerenAclise derZylinder verteilt sind. Die jeweiligen zylindrisehen
Körper tragen ebenfalls die Kolben derVerdichterschwingkörper, deren Gehäuse in
Richtung der @\chse der Zylinderkörper nebeneinanderliegen. Der innere "Zylinderkörper
kann sich über. die Enden des äußeren Zylinderkörpers hinaus erstrecken und kann
an einem Ende die eine Gruppe der Kraftmaschinenkolben tragen, d.li. diejenigen
Kolben, die in einer der Kammern arbeiten. Dieser innere Zylinderkörper trägt am
anderen Ende eine der Gruppen der Verdichterkolben. Diese beiden fest mit dem inneren
Zylinderkörper zusammenhängen-' den Kolbengruppen schwingen somit gemeinsam. In
gleicher Weise ist die andere Gruppe der Kraftmaschinenkolben und die andere Gruppe
der Vierdichterkolben an dem äußeren Zylinderkörper befestigt, und diese beiden
Kolbengruppen schwingen gemeinsam mit diesem äußeren Zylinderkörper entgegengesetzt
zu den Kolben des inneren Zylinderkörpers.
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Die vorstehend allgemein beschriebene Anordnung, bei welcher zwei
konzentrische Schwing-, körper gleichachsig gelagert sind, kann auch bei einer Schwingkolbenmaschine
Anwendung finden, deren Kraftmaschine mit mehreren, vorzugsweise einer geraden Anzahl
von Kolben arbeitet, die synimetrisch um die Achse verteilt sind, wobei diese Kolben
abwechselnd an den jeweiligen gleichachsigen Zylinderkörpern befestigt sind, .uni
gegenläufig in einer einzigen Kammer eines feststellenden Gehäuses zu schwingen.
Die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß der Druck des Arbeitsmittels gleichzeitig
auf die einander gegenüberliegenden Seiten der gegenläufigen Kolben in der Kammer
(res Gehäuses einwirkt, die sich über diese Kolben erstreckt und mit diesen das
Arbeitsmittel einschließt. Wie deutlicher aus der weiteren Beschreibung an Hand
der Zeichnung hervorgeht, sind die auf die Kolben, die zugehörigen Schwingkörper
und die Zylinderkörper einwirkenden Kräfte gleichmäßig um die Achse verteilt und
wirken im wesentlichen in einer deichen Querebene, so daß die Momente, die durch
die an verschiedenen Stellen längs der Achse angreifenden Kräfte entstehen, hier
nicht wie bei dem weiter oben beschrie-' benen :\tisführungsbeispiel auftreten.
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Der Verdichter kann in ähnlicher Weise ausgebildet werden, damit seine
gegenläufigen Kolben sich ebenfalls in einem gleichen Gehäuse bewegen, wodurch zwischen
je zwei Kolben Kammern entstellen, in denen das Arbeitsmittel durch die gegenläufig
schwingenden Kolben verdichtet wird. Die gegenläufigen Kolbengruppen des Verdichters
sind dabei jeweils an zwei konzentrischen Zyiinderkörpern befestigt. Die sich zur
Verdichtung des Arbeitsmittels einander nähernden Kolben sitzen dabei an den jeweiligen
Zylinderkörpern, welche die
zugehörigen Kraftmaschinenkolben tragen,
zwischen den das Druckmittel eingeschlossen ist, wodurch dieses in der Weise wirkt,
daß die beiden Kolbengruppen der Kraftmaschine in entgegengesetzten Richtungen im
zugehörigen Gehäuse auseinandergehen. Wenngleich hierbei zwischen der Kraftmaschine
und dem Verdichter Momente entstehen, die in den beiden konzentrischen Zylinderkörpern
Torsionsbeanspruchungen erzeugen, sokönnen doch die auf die gegenläufigen Schwingkörper,
d. h. die auf die jeweiligen Zylinderkörper und deren Schwingkolben einwirkenden
Kräfte im wesentlichen derart ausgeglichen werden, daß keine unausgeglichenen Kräfte
entstehen, die das Bestreben haben, das Gehäuse in Drehung zu versetzen oder seitlich
zu verschieben.
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Sowohl im Ausführungsbeispiel mit axial verteilten Kammern und Ausgleichrohren
als auch im Ausführungsbeispiel bei dem die gegenläufigen Kolben sich in einer gleichen
Querebene und in einem gleichen Gehäuse bewegen, können ferner die Massenkräfte,
die gewöhnlich in einer Kolbenmaschine auf das Gehäuse einwirken, wie z. B. auf
die Zylinderköpfe in einer Kolbenmaschine mit geradlinig schwingenden Kolben, vermindert
oder ganz beseitigt werden, da solche sich aus der Beschleunigung oder Verzögerung
der Schwingkörper und Kolben ergebenden Kräfte als Druck durch das Arbeitsmittel
auf die gegenläufigen Kolben und derenTragzylinder übertragenwerden. Die Drücke,
denen das Gehäuse widerstehen muß, sind somit größtenteils die Drücke des Arbeitsmittels
in der Kraftmaschine und im Verdichter, und es entsteht keine Rückkraft im Gehäuse
und im Maschinengestell zum Ausgleich restlicher Kräfte wie bei den üblichen Kolbenmaschinen.
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Die Erfindung kennzeichnet durch weitere Merkmale in der Ausbildung
der Schwingkörper und des Gehäuses zur Verminderung der Wandstärke und somit des
Gewichtes der einzelnen Teile, zur Verbesserung der Festigkeit, zur Kühlung der
feststehenden und beweglichen Teile und zur Erzielung sonstiger Vorteile, die näher
in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erklärt werden.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Aggregat mit
einer Kraftmaschine und einem Verdichter; Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß der Linie
2-2 der Fig. i ; Fig.3 ist ein Schnitt gemäß der Kreisbogenlinie 3-3 der Fig. 2;
Fig. d. ist ein schematischer Querschnitt durch eine einzelne Schwingkolbenmaschine;
Fig. 5 6 und 7 sind jeweils schematische Längsschnitte durch Schwingkörper mit Kolben
verschiedener Gestalt, die mit den entsprechenden Gehäusen zusammen arbeiten; Fig.
8 ist ein Teilquerschnitt einer erfindungsgemäßen Schwingkolbenmaschine und zeigt
bauliche Einzelheiten; Fig. 9 ist ein Schnitt gemäß der Linie 9-9 der Fig. 8; Fig.
io ist ein Längsschnitt durch ein aus Kraftmaschine und Verdichter bestehendes Aggregat
mit konzentrischen Zylinderkörpern, welche die zugehörigen Schwingkolben tragen;
Fig. i i ist ein Schnitt gemäß der Linie i i-i i der Fig. 10.
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Beim Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gemäß den Fig.
1, 2 und 3 sind zwei gegenläufig schwingende Körper 1 und 3 um eine gemeinsame Achse
gelagert. Die Schwingkörper i und 3 sitzen jeweils auf konzentrischen Zylinderkörpern
5 und 7. Der Zylinderkörper 5 ruht an den Enden auf Sternen 9 mit Naben io, die
auf einer Welle i i befestigt sind. Letztere geht durch die Zylinderkörper und ist
auf deren Achse zentriert. Wie aus Fig. i zu ersehen ist, dreht sich die Welle i
i an den Enden in Lagern 13.
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Der Zylinderkörper 7 ist an den Enden mit Lagerringen 15 versehen,
die auf der Außenfläche des Zylinderkörpers 5 gleiten. Der Zylinderkörper 7 schwingt
somit auf dem Zylinderkörper 5, und zwar in entgegengesetzter Richtung. Der Schwingkörper
3 ist am Zylinderkörper 7 befestigt und schwingt gemeinsam mit diesem. «'ie in Fig.
2 gestrichelt angedeutet ist, trägt der Schwingkörper 3 einen Schwingkolben 17,
der zwischen den Seitenwänden 18, i9 und am zylindrischen Boden 21 befestigt ist.
Letzterer ist selbst in der in Fig. i dargestellten Weise am Zylinderkörper 7 befestigt.
Der Schwingkörper i trägt einen Schwingkolben 23, der zwischen Seitenwänden 2.1,
25 und an einem zylindrischen Boden 27 befestigt ist, welcher selbst am Zylinderkörper
5 festsitzt.
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Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, da[' die Seitenwände 18,
19, 2.1, 25 sich nach außen hin nicht bis zur äußeren Kante der Kolben 17 und 23
erstrecken. Der mittlere Querschnitt der Schwingkolben erstreckt sich dagegen über
den Umfang des zugehörigen Schwingkörpers i oder 3 hinaus.
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Ein Gehäuse 30 (1# ig. 1 und 2), das in diesem Fall aus einem Stück
besteht und mit drei Querwänden 31, 32, 33 versehen ist, erstreckt sich über den
Umfang der beiden Schwingkörper i und 3. Die Querwände 31, 32, 33 und die Umfangswand
35 bilden im Gehäuse 3o axial nebeneinanderliegende Kammern. Der Querschnitt dieser
Kammern in der Ebene der Schwingungsachse entspricht dem Ouerschnitt der zugehörigen
Kolben 17 und 23 der Schwingkörper 3 und 1. Da diese Kolben 17 und 23 an den zugehörigen
Schwingkörpern 3 und i festsitzen und mit geeigneten Dichtungssegmenten 37 (Fig.
2) versehen sein können, die in der Regel in radialen Ebenen liegen, so können sie
in den von den Quervyänden 18, 19, 24, 25, 31, 32, 33 und den Umfangswänden 27,
21 und 36 gebildeten Kammern des Gehäuses 30 gleiten. Dichtungsringe 39 (Fig.
i) sind auf den Umfangskanten der jeweiligen Querwände der Schwingkörper i und 3
vorgesehen und gleiten auf der inneren Umfangskante der Querwände 31, 32, 33, um
die entsprechenden Kammern nach außen hin abzudichten.
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Das Gehäuse 3o kann zur Aufnahme eines Trennkörpers q i (Fig. 2 und
3) von V-förmigem Querschnitt
ausgebildet sein, der sich zwischen
radiale Flächen 43 und 45 des Gehäuses 3o einpassen läßt. Am Gehäuse 30 sind
Flansche 46 vorgesehen, die zur Aufnahme von Gewindebolzen 47 zur Befestigung der
Trennkörper .1i dienen. Der Klarheit halber sind in F ig. i nur die Bolzenlöcher
48 der Flansche 46 dargestellt. Im Trennkörper 41 können geeignete Ventile angeordnet
sein, die nicht zur Erfindung gehören und zum Steuern des Einlasses und des Auslasses
des Arbeitsmittels in und aus den Kammern zwischen dem Trennkörper und den Kolben
17 und 23 dienen. Aus den Fig. 2 und 3 ist zu ersehen, daß ein in die Kammer 42
zwischen dein Trennkörper 41 und dem Kolben 17 eingelassenes Druckmittel das Bestreben
hat, den Kolbeii 17 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn (Fig. 2) im Gehäuse
30 zu bewegen. Ein in die Kammer 44 zwischen dem Trennkörper 41 und dem Kolben
23 eingelassenes Druckmittel wird dann das Bestreben haben, diesen Kolben im Uhrzeigersinn
(Fig. 2) zu bewegen.
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In einer bevorzugten Ausführung (Fig. 4) ist diametral gegenüber den
Kolben 17 und 23 einweiterer Kolben am Schwingkörper befestigt. Bei der Ausführung
gemäß Fig. 2 ist diametral gegenüber dem Trennkörper :11 ein ähnlicher, nicht dargestellter
Trennkörper vorgesehen, der mit den zugehörigen Kolben in der für die Kolben 17
und 23 beschriebenen Weise zusammen arbeitet. Wenn somit ein Druckmittel in die
Räume zwischen homologen Kolben und die entsprechenden Trennkörper 41 eingelassen
wird, entsteht ein Drehmoment, das die jeweiligen Schwingkörper i und 3 in Drehung
versetzt. Wird ein Druckmittel von gleichem Druck gleichzeitig in die Räume beiderseits
der jeweiligen Trennkörper 41 nebeneinanderliegender Kammern eingelassen, in denen
sich zwei Schwingkörper bewegen, so drehen sich diese beiden Schwingkörper i und
3 in entgegengesetzten Richtungen, wobei die auf die Trennkörper 41 und das Gehäuse
einwirkenden Rückkräfte einander entgegengesetzt sind. Dadurch wird die Drehbewegung
des Gehäuses selbst vermieden, und es werden keine Rückkräfte auf das Maschinengestell
und den Sockel übertragen.
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Zu diesem Zweck wird der Druck im Raume 44 zwischen dem Trennkörper
41 und dem Kolben 23 durch ein Rohr mit dem Druck im entsprechenden oder homologen
Raum auf der diametral gegenüberliegenden Seite der Welle i i ausgeglichen. In ähnlicher
Weise kann der Druck im Raum 42 zwischen dem Kolben 17 und dem Trennkörper 41 mit
dem Druck im homologen Raum auf der diametral gegenüberliegenden Seite der Welle
i i durch das Rohr 51 ausgeglichen werden. Wie aber weiter unten erklärt wird, ist
ein solches Rohr nicht in allen Fällen erforderlich. Wie aus den Fig. 1, 2 und 3
zu ersehen ist, ist im Trennkörper 41 auch ein Rohr 53 vorgesehen, das den Raum
44 mit dem Raum 42 verbindet. Dieses Rohr geht durch die mittlere Querwand 32, welche
die beiden Kammern des Gehäuses 30 voneinander trennt, die den beiden Schwingkörpern
i und 3 entsprechen. Entsprechend dem V-förmigen Querschnitt des Trennkörpers 41,
der sich zwischen den beiden äußeren Querwänden 31 und 33 des Gehäuses erstrecken
kann (Fig. 3), kann die mittlere Querwand 32 an der Stelle des Trennkörpers 41 unterbrochen
sein. Das Rohr 53 kann durch den Hohlraum des Trennkörpers 41 (Fig. 3) gehen und
durchdringt dann die Wände 43 und 45 zur Herstellung des Ausgleichsdurchganges zwischen
den Räumen 42 und 44, so daß im wesentlichen der gleiche Druck in diesen Räumen
gleichzeitig auf die Kolben 17 und 23 einwirkt und auch gleiche Rückkräfte auf die
Seiten 43 und 45 des Trennkörpers 41 ausübt, um entgegengesetzte Drehbewegungen
der Kolben 17 und 23 und der Schwingkörper 3 und i zu erzeugen, wenn diese Kolben
und .Schwingkörper zu einer Kraftmaschine gehören. Beim Zurückschwingen beider Kolben
in Richtung des Trennkörpers 41 wird das Arbeitsmittel in den Räumen 42 und 44 verdichtet,
mit Ausgleich der Drücke zwischen diesen beiden Räumen und der auf den Trennkörper
41 einwirkenden Rückkräfte.
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Ein ähnliches Rohr 55 (Fig. 3) ist im Trennkörper 41 vorgesehen, um
die Drücke in den beiden anderen Räumen 52 und 54 auszugleichen, die sich beiderseits
des Trennkörpers 41 befinden und in bezug auf die mittlere Querwand 32 einander
diagonal gegenüberliegen. Diese Räume sind an den anderen Enden durch den anderen
Trennkörper 41 geschlossen, der in Fig. 2 nicht dargestellt ist.
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Es ergibt sich daraus, daß der Druckausgleich zwischen allen homologen
Räumen gesichert ist, in die das Arbeitsmittel zur Erzeugung der gegenläufigen Bewegungen
der beiden Schwingkörper i und 3 eingelassen wird, und daß dieser Druckausgleich
durch die Anordnung der Verbindungsrohre 49, 53 und 55 erzielt wird. Gegebenenfalls
kann somit das Ausgleichrohr 51 fortgelassen werden, wenngleich ein anderes Verbindungsrohr
49 die homologen Räume miteinander verbinden kann, die den Räumen 52 und 54 auf
diametral gegenüberliegenden Seiten der Welle i i entsprechen. Da die Räume 52 und
54 durch ein Ausgleichrohr 55 miteinander verbunden sind, wird auch der Druck in
diesen homologen Räumen ausgeglichen. Es ist auch verständlich, daß infolge des
Druckausgleichs in den Räumen 42, 44 und 52, 54 die auf den Trennkörper 41 einwirkende
und auf das Gehäuse übertragene Rückkraft vermieden wird, die sonst das Bestreben
hätte dieses Gehäuse in Drehung zu versetzen.
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Da nun aber alle Kolben eines jeden der Schwingkörper i und 3 sich
in der gleichen Richtung bewegen, so daß beim Abrücken eines Kolbens 17 oder 23
vom Trennkörper 41 ein anderer Kolben des gleichen Schwingkörpers sich diesem Trennkörper
nähert (Fig. 4), wird durch die Kolben der beiden Schwingkörper i und 3 ein anderes
Moment erzeugt, das dem auf den Trennkörper 41 einwirkenden Moment entgegenwirkt,
welches gleichzeitig mit der Bewegung der Kolben 17 und 23 entsteht. Diese einander
entgegengesetzten Drehmomente. sind der Fig. 3 zu entnehmen. Sie vermindern
das
Bestreben zur Verschiebung der Maschine quer zu ihrer Achse, und vermindern auch
die Kräfte, denen der Trennkörper 4i widerstellen muß.
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Das Arbeitsmittel, Spülluft, Brennstoff o. dgl., soll möglichst gleichmäßig
durch geeignete Mittel auf die homologen Räume verteilt werden. damit die symmetrische
Anordnung der Kolben und der Räume auch eine gleichmäßige Drehkraft erzeugt. \\'enn
trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen ungleichmäßige Drücke auftreten, bilden die Ausgleichsrohre
:I9, $3, 55 die Mittel zur Aufrechterhaltung der gewünschten symmetrischen und gleichmäßigen
Kräfte, die auf die gegenläufigen Schwingkörper i und 3 einwirken. Da in der Kraftmaschine,
insbesondere wenn diese als Brennkraftmaschine mit Freiflugkolben arbeitet, Gase
von hoher Temperatur durch die Rohre .49 strömen können, sind diese Rohre von einem
Mantel 5o umgeben, durch dessen ringförmigen Raum ein Kühlmittel strömen oder fließen
kann. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Rohre 53, 55 größer als derjenige der
Rohre d9, damit ein Druckunterschied in den Räumen beiderseits der Treinikörper
41 rasch ausgeglichen werden kann und keine unausgeglichenen Rückkräfte auf <las
Gehäuse 3o einwirken können.
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Der Zylinderkörper 5 (Fig. i) trägt einen zum Verdichter gehörenden
Schwingkörper 61. Der Zylinderkörper 7 trägt ebenfalls einen zum Verdichter gehörenden
Schwingkörper 63, der axial neben dein ersten angeordnet ist. Mit dem Schwingkörper
61 arbeitet ein Gehäuse 65 zusammen, (las eine Kammer von rechteckigem Querschnitt
bildet. In dieser bewegen sich mit dem "Zylinderkörper 5 Schwingkolben, die ähnlich
den Kolben 17 und ?3 der Kraftmaschine ausgebildet sind. Ein ähnliches Gehäuse 67
arbeitet finit dem Schwingkörper 63 des Verdichters zusammen, dessen Schwingkolben
sich in der Kammer des Gehäuses 67 mit dein Zylinder-1«irl)er 7 bewegen. Bei der
Ausführung gemäß Fig. i sind die Gehäuse 65 und 67 voneinander getrennt und erstrecken
sich ganz über die äußeren Kanten der entsprechenden Kolben der Schwingkörper 61
und 63, wobei diese Gehäuse sich ebenfalls den zugehörigen Schwingkörpern 61 und
63 iiiiter Zwischenschaltung von Dichtungsringen 69 anpassen. 13e] der Ausführung
gemäß Fig. i sind in deti Wänden der Verdichtergehäuse Hohlr:iuIlle 7 ] ausgespart,
die von einem Kühlmittel durchströmt werden, das zur Aufnahme der Verdichtungswärme
dient. Auch in den Schwingkiirl)erti 01, 63 können Külilkan:ile 73 vorgesehen sein.
Die Strömung des Kühlmittels in den Räumeii ; t und 73 kann durch beliebige \littel
erzeugt und aufrechterhalten Nverden.
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In die Gehäuse 65 und 67 können Treinikö rper voii V-förmigem Querschnitt
eingebaut werden, wie sie im Gellätise (fier Kraftmaschine vorgesehen sind (Fig.
». Weinigleich auch für den Verdichter Ausgleichrohre -zwischen den homologen Räumen
vorgesehen werden können, ist eine solche Anordnung in der Regel nicht unbedingt
erforderlich. Bei der -#\tisfiilirtitig gemäß Fig. i wird der Ausgleich der
| auf die Verdichtergeli:iuse citiüirkcndenKräfte, die |
| das Bestreben haben, diese Geli:iuse in Drehung zti |
| versetzen, durch die svmnietrischc Anordnung der |
| 1io]ilologell I@oll)ei] iliiü -lrennk@irl)er ei-Zielt, welche |
| Anordnung aticli derart -etrotten ist, (laß der von |
| zwei ge"elll:iufigen h@>ll)en erzeugte@rucl: auf einen |
| gleichen Treinikörper einwirkt. Die Gehäuse 6; |
| und 67 müssen dabei starr miteinander verbunden |
| seit]. |
| Die Fig. 5, 6 und ; zeigen schematisch besondere |
| Querschnitte eines l@ehäuses und Schwingkörpers |
| in einer durch die Sclitvingtnigsaclise 71 gehenden |
| Ebene. Gemäß F ig. 5 tragt der Schwingkörper 7 ; |
| einen Kolben 77 von kreisi<irlnigem Querschnitt, |
| wobei der äußere Kreisbogen sich der Innenwand |
| eines Gehäuses 79 anpalllt. l)iesc Innetiivatid ist die |
| Fläche eines U m(lrehungsh@')rl)ers, die durch die |
| Drehung des Kreisbogens tlm die Schwingungsachse |
| erzeugt wird. Bei dieser _\u:fiilirting sind die Um- |
| fangskanten der Seiteliwiiii(le 8o des Schwing- |
| körpers 75 den inneren l 'infangskanten der Seiten- |
| wände 81 des Geh:iuses 7<) iln wesentlichen in Höhe |
| des waagerechten 1)urchniessers des kreisförmigen |
| Kolbens 77 angepaßt. |
| Die Ausbildung getn:il.l U ig. 6 ist :ihnlich der- |
| jeniäder- |
| i g .5, jedoch hat hier der Kolben 83 |
| jenigen gemäß 1 # |
| einen quadratischen Querschnitt, wolle] die Außen- |
| kante des Kolbens mit einer zylindrischen Fläche |
| des Gehäuses 79 zusammen arbeitet, an die sich |
| ebene Seitenwände in rechtwinklig zur Achse ver- |
| laufenden Ebenen abschließen. Die Seitenkanten |
| des Kolbens 83 glf_'ittli dabei über die Flächen
(110 |
| >er \\'ünde. |
| Bei der Ausführung gemäß Fig. 7 hat das Ge- |
| häUse 79 die gleiche Gestalt wie in Fig. 5, jedoch |
| hat der innere Teil des Kolbens 85 einen recht- |
| eckigen Querschnitt und ist durch diesen innereil |
| Teil mit dem Schwingkörper 7-5 verbunden. |
| Gemäß den Fig.6 und 7, Nvie auch gemäß der |
| Fig. 5 schließen sich die Seitenwände 81 des Ge- |
| häuses an die Umfangskanten des Schwing- |
| körpers 75- in der Höhe der waagcrecliteil llittel- |
| liiiie der Kolben an, Ohne vom Wesen der I@rfiii- |
| dung abzuweichen, kann man aber auch diese Aii- |
| #chlußel)ene Über oder mater die waagerechte Mittel- |
| linie der Kolben verle-en. wie (lies in Fig. 6 strich- |
| punktiert bei 87 und @S` angedeutet ist, wozu die |
| radialen Abmessungen der Seitenwände 81 und der |
| Umfangsstege So des Schwingkörpers 75 entspre- |
| chend verkleinert oder vergröbert werden. In alleil |
| Fällen ist jedoch die lnnelifläche des Gehäuses 79 |
| eine Umdre£itingstläche tim die Schwingungsaclisc, |
| wodurch die 1learl)eittllig <IC; Geli;iuses erleichtert |
| tind vereinfacht wird. 1)i(# Gestalt des Schwing- |
| l:örl)ers 7_3 ist ebenfalls derart gew:iiilt, daß er
siel] |
| leicht bearbeiten läLit titid (1a13 die Kolben 77, 83, |
| 85 daran befestigt werden können, wobei die be- |
| arbeiteten @läclicii dieses Scliwnigkö rpers ebenfalls |
| l-ln(lreliunhsfl:iclieii um die Schwingungsachse |
| sind. |
| Die Fig. 8 und 9 zeigen eine besondere Ausbil- |
| dung der in den I# ig. 3. 6 Lind 7 schematisch dar- |
| gestellten Ausfiihrungsheispiele. Hier sind mehrere |
| Sekt,nen 91 vorgesrhen, die U-flirtnig gestaltet |
| (I@ig.9) und niit winklig zueinander verlaufenden |
| ebcllcn .\uschlu(.ifl;ichen 93 versehen sind. 1>1e Aus- |
| hilduiig ist derart gewählt, daß, wenn die Sek- |
| toren 91 in it den ITichen93 aneinandergereilitwer- |
| den, diese Fkichen radial in Richtung der Schwin- |
| gungsachse verlaufen. .\1i die Flächen 93 schließen |
| sich aul.icn Flansche o5 an, die zur Aufnahme von |
| Gewiiidelxclzcn 97 zur gegenseitigen Verbindung |
| der Sektoren dienen, wobei die Gesamtheit der auf |
| diese Weise miteinander verbundenen Sektoren 9i |
| 0i11 ganzes t :eil:iuse 30 bildet. Nach der Verbin- |
| duttg der Sektoren durch die Gewindebolzen wer- |
| den erstere vorzugsweise durch Schweißstränge 99 |
| an c(011 Schenkeln und am Steg der U-förmigen |
| Sektc>reil vereinigt. Nach der A'erbindung und dem |
| Schweillen kann das Gell<itise als Ganzes abgedreht |
| oder gefr:ist werden zur Ilerstelluiig einer Um- |
| drehtlilgsflache toi uni die Schwingungsacllse, mit |
| welcher Fläche die Schwingkolben toi unter der |
| Einwirkung eines Druckmittels oder zur Verdich- |
| tung eines .Arbeitsmittels zusammen arbeiten sollen. |
| Wie bei der Ausführung gemäß den Fig. i und 2 |
| ist auch (las Gehäuse der Fig. 9 und io mit von den |
| Schenkeln der U-förmigen Sektoren gebildeten |
| SeiteilN',:iil(iell 102 versehen, und der Schwing- |
| körper tos besitzt seitliche Umfangsstege 107, die |
| sich den inneren Umfangskanten der Seiten- |
| Wände 102 anpaSSeil, wohel der dichte Abschluß |
| durch Dichtungsringe rog gesichert ist. aus Fig. 8 |
| ist zti ersehen, daß der Kolben 103 mit der L'm- |
| fangsfl:iche r 1 r des Schwingkörpers ro3 durch Ge- |
| windebolzen 112 verbunden ist. Die Befestigung |
| des K01hens 103 geschieht ferner durch einen |
| Querlullzen i r3. der den Kolben und die Seiten- |
| stege 1o7 des @clitvitigl;iirl>ers los durchdringt. Der |
| Kolben 103 erstreckt sich nach außen über den |
| Schwingkürller io; hinweg und greift mit einem |
| inl wesentlichen rechteckigen Querschnitt in die |
| zylindrische Kammer des Gehäuses 3o ein, wobei |
| an den .\tiL'ceiifliicheil Dichtungssegmente i t 5 vor- |
| gesehen sind, die auf der Umdrehungsfläche ioi |
| des (iehüuses 30 gleiten. Bei der besonderen Aus- |
| führung gemäß den 1# i-. 8 und 9 besitzt der Kol- |
| ben 103 gerundete Ecken 117, die sich den Hohl- |
| kehlen i « o anpassen, welche der guten Praxis ent- |
| sprechend beim Drehen oder Fräsen des Ge- |
| häuses 30 vorgesehen werden, um das Entstehen |
| von Rissen zu verhüten. |
| Bei der :Ausführung gemäß den Fig. 8 und 9 ist |
| jeder Sektor 91 mit Kühlkanälen i 19 versehen, die |
| durch Hohreit der einzelnen Sektoren 91 vor dem |
| Zusammenbauen und Schweißen hergestellt werden |
| köiiilen. 1)1e Anordnung kann derart getroffen wer- |
| den, (1a1.3 die lZail;ile an den Berührungsflächen der |
| Sektoren miteinander übereinstimmen und über |
| den gewünschten Umfang des Gehäuses 3o durch- |
| gehende 1ianäle für den Umlauf eines Kühlmittels |
| bilden, wobei für die Umwälzung des Kühlmittels |
| geeignete :Mittel vorgesehen sind, die nicht zur Er- |
| findung gehören. |
| In gleicher Weise können auch im Schwing- |
| körper tos Kühlkanäle 121 vorgesehen «-erden, die |
| parallel zur SchNvingungsachse zunächst durch den |
| Körper und dann nach außen in den Seiten- |
| stegen 1o7 in der in Fig. 9 dargestellten `'eise ver- |
| laufen. Ein Kühlmittel kann auch durch diese |
| Kanäle durch nicht auf der Zeichnung dargestellte |
| Mittel gefördert werden. |
| fit Fig. 8 ist ein Trennkörper 4r, der gemäß |
| Fig. 2 ausgebildet ist, zwischen zwei Sektoren des |
| Gehäuses 30 eingesetzt. Die Innenfläche dieses |
| Trendkörpers legt sich unter Zwischenschaltung |
| von Dichtungssegmenten 123 gegen die Umfangs- |
| fläche i i i des Schwingkörpers 1o5. Der Trenn- |
| kÖrper 41 kann an dem Gehäuse 3o durch einen |
| Querbolzen 12.5 befestigt werden, der auch durch |
| die Seitenwände rot des Gehäuses hindurchge- |
| steckt ist. |
| Aus Fig. i ist ersichtlich, daß die beiden |
| Schwingkörper i und 3 der Kraftmaschine und die |
| beiden Schwiilgkörper 61 und 63 des Verdichters |
| nebeneinander angeordnet sind und uni eine ge- |
| meinsame Achse schwingen, wodurch ein ge- |
| drängtes Aggregat erzielt wird. Diese Anordnung |
| der Schwingkörper wird durch die Befestigung die- |
| ser Körper auf den beiden konzentrischen Zylin- |
| derkörllerti 5 und 7 erreicht. Der Zylinderkörper |
| schwingt auf dem "Zylinderkörper 5. Letzterer er- |
| streckt sich genügend weit über die Enden des |
| Körpers 7 hinaus. damit er an einem Ende den |
| Schwingkörper i der Kraftmaschine und am ande- |
| ren Ende den Schwingkörper 61 des Verdichters |
| aufnehmen kann. An den entsprechenden Enden des |
| äußeren Zylinderkörpers 7 ist jeweils der Schwing- |
| körper 3 -der Kraftmaschine und der Schwing- |
| körper 63 des Verdichters befestigt. Werin also |
| ein Druckmittel die Kolben des Schwingkörpers i |
| der Kraftmaschine beaufschlagt, um diesen in Dre- |
| liung zu versetzen. wirken die Kolben des Schwing- |
| körpers 61 des Verdichters auf das im Gehäuse 6j |
| befindliche Arheitsmittel, um dieses zu verdichten. |
| Gleichzeitig wirkt (las Druckmittel auf die Kolben |
| des Schwingkörpers 3 der Kraftmaschine ein, um |
| (fiesen Körper entgegengesetzt zum Körper i zu |
| drehen, wodurch auch die Kolben des Schwing- |
| körpers 63 des Verdichters zur Verdichtung des |
| Arbeitsmittels im Gehäuse 67 in Bewegung gesetzt |
| werden. Die Kräfte zur Bewegung der Ver(lichter- |
| kolben werden von den. Kraftmaschinenkolben |
| ausgehend durch die Zylinderkörper 5 und 7 auf |
| die Schwingkörper und die Kolben des Verdich- |
| ters übertragen,. Infolge ihrer Gestalt und ihres |
| verhältnismäßig großen Durchmessers bilden die |
| Zylinderkörper Träger für die Schwingkörper der |
| Kraftmaschine und des Verdichters, welche Träger |
| der Durclibiegung in der Querrichtung zur Achse |
| leicht widerstehen und sich zur Übertragung der |
| Torsionskräfte besonders eignen sowie den Rück- |
| kräften am Hubende der Schwingkörper in den zu- |
| gehörigen Gehäusen entgegenwirken. Dabei haben |
| diese Träger trotzdem ein leichtes Gewicht und |
| eine geringe 'lasse. |
| Die Fig. io und i i zeigen ein aus Kraftmaschine |
| und Verdichter bestehendes Aggregat, bei welchem |
| die Schwingkörper einer Kraftmaschine und die |
Schwingkörper eines Hochdruck- und eines Niederdruckverdichters
auf konzentrischen Zylinderkörpern I3I und 133 befestigt sind. Bei dieser Ausführung
ruht der Zylinderkörper 131 an den Enden auf Scheiben 135, deren Naben 137 mitLaufbuchsen
139 auf einer feststehenden Achse 141 gelagert sind, die selbst von Böcken 142 getragen
wird. Der Zylinderkörper 133 ruht an den Enden auf Scheiben 143, deren Naben 145
ebenfalls mit Lagerbuchsen 147 auf der Achse 141 laufen. Die Zylinderkörper 131
und 133 können frei und getrennt voneinander um die Achse 141 schwingen. Die Anordnung
muß aber in der weiter unten beschriebenen Weise derart getroffen werden, daß die
Zylinderkörper gleichzeitig miteinander schwingen, wenn das Arbeitsmittel auf die
zugehörigen Kolben einwirkt.
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Aus Fig. io ist ersichtlich, daß die Kraftmaschine mit einem Gehäuse
151 von zylindrischer Gestalt versehen ist, in dem die Kolben 153 beim Schwingen
des Zylinderkörpers 131 ebenfalls hin und her schwingen. Die Kolben 153 sind an
einem Ring 155 und an dem inneren Zylinderkörper 131 durch Bolzen 157 befestigt,
wobei der Fuß eines jeden Kolbens 153 in die Umfangsfläche des Ringes 155 eingelassen
ist und von den Bolzen 157 festgehalten wird.
-
Der Ring 155 und die Kolben 153 bilden somit mit dem Zylinderkörper
131 einen Schwingkörper, der um die Achse der feststehenden Welle 141 schwingen
kann. Die Kolben 153 gleiten dicht auf der zylindrischen Umfangsfläche und auf den
Seitenwänden des Gehäuses I51, und zwar in der für die Fig. i bis 7 beschriebenen
Weise. Bei der Ausführung gemäß den Fig. io und i i erstrecken sich jedoch die Seitenwände
des Gehäuses 151 über die ganze Länge der Seitenkanten der Kolben 153.
-
Im gleichen Gehäuse 151 gleiten auf der Umfangsfläche und den Seitenwänden
die Kolben 159 einer zweiten Gruppe. Diese Kolben sind an Ringen 161 befestigt,
die beiderseits des Ringes 155 gelagert sind, wie dies aus Fig. io zu ersehen ist.
Die Abdichtung wird dabei durch Dichtungsringe 163 gesichert. Aus Fig. i i ist zu
ersehen, daß die Kolben 159 in die Umfangsfläche der beiden Ringe 161 eingelassen
und an diesen sowie am Zylinderkörper 133 durch Bolzen 165 befestigt sind. Die Kolben
159, die Ringe 161 und der Zylinderkörper 133 bilden somit zusammen einen Schwingkörper,
der ebenfalls um die Achse der feststehenden Welle 1:I1 schwingen kann. Damit die
zueinander gehörigen Zylinderkörper 131 und 133, Kolben und Ringe jeweils gegenläufig
schwingen können, sind im Zylinderkörper 133 in der Umfangsrichtung verlaufende
Schlitze vorgesehen, deren Länge der erforderlichen Bewegung der Bolzen 157 angepaßt
ist, die durch den Zylinderkörper 133 hindurchtreten (Fig. io und ii). Wird ein
Druckmittel in die Räume 169 zwischen den Kolben 159 und 153 eingelassen, so werden
diese Kolben in entgegengesetzten Richtungen auseinandergetrieben und nehmen dabei
die Zylinderkörper 131 und 133 mit.
-
Ebenso kann ein Arbeitsmittel gleichzeitig in den Räumen 171 zwischen
je zwei Kolben 153 und 159 verdichtet und aus diesen Räumen 171 durch geeignete
Auslaßkanäle verdrängt werden. Nach dem Einlaß eines Druckmittels in die Räume zwischen
den Kolben 153, 159 werden letztere auseinandergetrieben und nehmen schließlich
die in Fig. i i dargestellte Lage ein, -,wogegen das Arbeitsmittel in den Räumen
169 verdichtet und aus diesen verdrängt wird. Zur Steuerung des Einlasses eines
Druckmittels in die Kraftmaschine und des Auslasses des entspanntest Mittels sind
Steuerventile vorgesehen, deren Gehäuse 17,5 gleichmäßig über den äußeren Umfang
des Kraftmaschinengehäuses 151 verteilt und mit Rohrleitungen 173 verbunden sind.
Selbstverständlich sind die auf die Kolben 153 und 159 einwirkenden Kräfte, welche
die gegenläufigen Bewegungen der "Zylinderkörper 13I und 133 erzeugen, in jedem
der Räume 169 und 171 ausgeglichen, so daß keine wesentlichen Kräfte auf das Maschinengehäuse
übertragen werden und. dieses keine Neigung zum Drehen hat.
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Auf der rechten Seite der Kraftmaschine ist das Gehäuse 181 (Fig.
io) eines Hochdruckverdichters und auf der linken Seite das Gehäuse 183 eines N
iederdruckverdichters vorgesehen. Die drei Gehäuse sind auf die Achse der feststehenden
Welle 1:I1 zentriert. Die Anordnung der Kolben in den Gehäusen 181 und 183 und deren
Befestigung an den Zylinderkörpern 131 und 133 sind im wesentlichen gleich der Anordnung
und Befestigung der Kolben derKraftmaschine. Die Kolben 185 (Fig. io) der Hochdruckstufe
sind z. B. am Zylinderkörper 13I durch den mittleren Ring 187 und die Bolzen 189
befestigt. Die Kolben 191 der Niederdruckstuf e sind am Zylinderkörper 131 durch
den mittleren Ring 193 und die Bolzen 193 befestigt. Nicht dargestellte Befestigungsmittel,
z. B. ähnliche Bolzen wie diejenigen 165 der Kraftmaschine, dienen zur Befestigung
der anderen Kolben der Verdichter an den Seitenringen 197 und 199 sowie am äußeren
Zylinderkörper 133.
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Sowohl für die Ausführung gemäß den Fig. io und i i als auch für die
Ausführung gemäß den Fig. 1, 2 und 3 sind die Kolben vorzugsweise in gerader Anzahl
auf jeden Zylinderkörper 131, 133 im gleichen Gehäuse angeordnet. Die entgegengesetzt
zueinander auf die gegenläufigen Kolben einwirkenden Kräfte sind somit gleichmäßig
um die Schwingungsachse verteilt, und es wird keine wesentliche Kraft auf das Gehäuse
zu dessen Verdrehung übertragen. Aus der beschriebenen Anordnung ergibt sich auch
das, wenn ein Kolben 1,59 von einem der zugehörigen Kolben 153 abrückt, jener Kolben
195 sich gleichzeitig dein anderen zugehörigen Kolben 153 nähert, der seinerseits
auch an den genannten Kolben 159 heranrückt. Die Kraft der Entspannung eines Druckmittels
zwischen zwei auseinanderrückenden Kolben wird deshalb von der Verdichtungskraft
gedämpft, die auf die sich einander nähernden Kolben einwirkt. Eine ähnliche Dämpfung
ist auch bei der Anordnung gemäß den Fig. i und z vorgesehen, wo die Rückkräfte
entgegengesetzt zueinander auf die Trennkörper 41 einwirken.
Bei
der Ausführung gemäß den Fig. io und i i ist ein Getriebe vorgesehen, das an sich
nicht zur Erfindung gehört und aus einem Getriebekasten toi, einem Lenker
203, einem Kreuzkopf 205 und einem Lenker 207 besteht, der an der
Scheibe 143 angreift. Dieses Getriebe dient dazu, die gegenseitigen Lagen der beiden
Zylinderkörper 13i und 133 einzustellen, und demgemäß auch der entsprechenden
Kolben, zur Bestimmung der erforderlichen Abstände zwischen den Kolben 153 und 159
und zwischen den entsprechenden Kolben der Verdichter. Die Anordnung ist derart
getroffen, daß zwischen den Teilen eine federnde Verbindung 209 vorgesehen ist,
damit die gegenläufig schwingenden Körper gegeneinander verschoben werden können.
-
Wenngleich die wirksamen Querschnitte der Kolben in den nebeneinanderliegenden
Kammern der beschriebenen Ausführungen einander gleich sind, so kann man doch, ohne
vom Wesen der Erfindung abzuweichen, Änderungen dieses Querschnittes und auch der
Anzahl der Kolben auf jeden Schwingkörper treffen, um die Maschinen verschiedenen
Drücken oder sonstigen Verhältnissen in den homologen Kammern oder Räumen anzupassen.
Die Anordnung gemäß den Fig. 1, 5, 6, 7, 8 und 9, bei welcher die Seitenwände des
Gehäuses mit äußeren Stegen der Schwingkörper zusammentreffen, kann auch gegebenenfalls
bei der Kraftmaschine und den Verdichtern der Fig. io und i i getroffen werden.
Zur Steuerung des Einlasses eines Druckmittels und des Auslasses aus den Räumen
zwischen den gegenläufigen Kolben können Ventile beliebiger Art angewendet werden.
In Fig. i i sind zu diesem Zweck für die Kraftmaschine Federventile vorgesehen.
In Fig. io sind dagegen Gitterschieber in das Gehäuse 183 eingebaut. Solche Gitterschieber
erfordern nur eine geringe Bewegung und arbeiten mit einem feststehenden Gittersitz
zusammen.