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Aus mindestens einem mit einem Kolben versehenen Arbeitszylinder und
mindestens einem mit einem Kolben versehenen Kompressorzylinder bestehendes Aggregat
Die Erfindung bezieht sich auf ein Aggregat, das aus mindestens einem mit einem
Kolben versehenen Arbeitszylinder und mindestens einem mit einem Kolben versehenen
Kompressorzylinder besteht.
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Es sind Aggregate mit Triebwerken bekannt, die ausschließlich aus
hin und her beweglichen Teilen bestehen und in drei oder mehr Massensysteme unterteilt
werden können, von denen wenigstens eines sich mit einer zweimal so großen Frequenz
als zwei andere Systeme bewegt, die sich mit gegenseitig gleichbleibendem Phasenunterschied
hin und her bewegen. In der vorliegenden Beschreibung wird unter einer Hinundherbewegung
sowohl eine geradlinige wie auch eine oszillierende Bewegung verstanden. Bei den
bekannten Aggregaten sind sowohl die Arbeitskolben wie die Kompressorkolben mit
den mit der einfachen Frequenz hin und her beweglichen Systemen gekuppelt. Das sich
mit der zweimal so großen oder doppelten Frequenz bewegende Massensystem dient dabei
ausschließlich als Verbindungsorgan zwischen den sich mit der einfachen Frequenz
bewegenden Systemen.
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Diese bekannten Aggregate bieten mehrere Vorteile. Durch die Anwendung
der oben beschriebenen Triebwerke kann z. B. ein leichter und gedrängter Bau der
Aggregate sowie ein guter Massenausgleich erzielt werden. Außerdem kann die Reibung
der beweglichen Teile gering sein. Ein Nachteil dieser Aggregate ist jedoch, daß
die über die Triebwerkteile
übertragenen Kräfte verhältnismäßig
groß sind, was wiederum zur Folge hat, daß die Gelenke des Triebwerkes hoch belastet
werden.
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Die Erfindung hat nun den Zweck, diesen Nachteil zu vermeiden oder
wenigstens in erheblichem Maße zu verringern. Es wurde gefunden, daß der obenerwähnte
Nachteil vermieden werden kann, wenn die Arbeitskolben auf andere Weise mit dem
Triebwerk gekuppelt werden. Es ist dadurch möglich, unter im übrigen gleichen Umständen
eine geringere Belastung des Triebwerkes als bei den bekannten Aggregaten zu erzielen.
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Das Aggregat gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
bzw. die Kolben des Arbeitszylinders bzw. der Arbeitszylinder mit dem sich mit einer
wenigstens zweimal so großen Frequenz hin und her bewegenden System gekuppelt ist
bzw. sind.
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Sind die Arbeitszylinder als Zylinder von Verbrennungsmotoren ausgeführt,
so können sie, wie dies bei den bekannten Aggregaten der Fall ist, gemäß dem Zweitaktprinzip
wirkend ausgeführt werden. Da sich jedoch die Kolben in den Arbeitszylindern des
erfindungsgemäßen Aggregats mit einer zweimal so großen Frequenz als andere Teile
des Triebwerkes bewegen, wird die Möglichkeit eröffnet, daß sich. gemäß einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform, in den Arbeitszylindern ein Viertaktzyklus abspielt.
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Es ist im allgemeinen erwünscht, daß Kolbenkompressoren mit einer
nicht übermäßig hohen Periodenzahl betrieben werden. während bei Verbrennungsmotoren
die Periodenzahl ohne Nachteil viel höher gesteigert werden kann. Eine derartige
Lösung kann erhalten werden, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
der bzw. die Kolben des Kompressorzylinders bzw. der Kompressorzylinder mit mindestens
einem der 1Tassensy steure, das bzw. die sich mit der einfachen Frequenz hin und
her bewegt bzw. bewegen, gekuppelt ist bzw. sind.
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Es ist von Wichtigkeit, richtige Dimensionen der Kolbenhübe zu wählen.
Bei den bisher bekannten Aggregaten der eingangs angegebenen Art ist der Kompressorkolben
mit dem Triebwerk derart gekuppelt. daß der Hub in bezug auf den Hub des sich mit
der doppelten Frequenz bewegenden Massenteiles groß ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
es möglich, daß der bzw. die Kolben des Kompressorzylinders bzw. der Kompressorzylinder
mit dem Triebwerk derart gekuppelt ist bzw. sind, daß der Hub eines Kompressorkolbens
höchstens -das Doppelte des Hubes des Kolbens im Motorzylinder und mindestens die
Hälfte des Hubes dieses Kolbens beträgt.
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Das erfindungsgemäße Aggregat wird vorzugsweise als Motorkompressor
oder als Treibgaserzeuger benutzt. Bei einem Motorkompressor, bei dem ein Kompressor
von einem .Motor getrieben wird, kann das verdichtete :Mittel, z. B. Luft, zu verschiedenen
Zwecken benutzt werden. Ein Treibgaserzeuger ist gleichfalls ein Aggregat, bei dem
ein Kompressor von einem Motor getrieben wird, aber bei dem die verdichtete Luft
den Motorzylindern zugeführt wird. Nach Zufügung von Brennstoff leistet diese Luft
Arbeit in diesen Zylindern, während die Auspuffgase, die noch einen verhältnismäßig
hohen Druck und hohe Temperatur besitzen, in einer Gasturbine weiter expandieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind nun sowohl der Kompressorteil
des .-Aggregats als auch der Arbeitsteil zweckmäßig derart bemessen, daß
die vom Arbeitsteil gelieferte Leistung der vom Kompressorteil aufgenommenen Leistung
im wesentlichen entspricht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das
Triebwerk aus zwei ähnlichen Teilen, die durch Vermittlung des mit doppelter. Frequenz.
beweglichen Massensystems miteinander gekuppelt sind, während die Bewegungen der
mit der einfachen Frequenz beweglichen Systeme untereinander um go° in der Phase
verschieden sind, wobei die Teile auf beiden Seiten dieses Massensystems liegen
und jeder von ihnen aus mindestens zwei Elementen besteht, von denen das eine Element
sowohl gelenkig mit dem sich mit doppelter Frequenz bewegenden Massensystem als
auch gelenkig mit dem zweiten Element verbunden ist, während dieses zweite Element
um einen festen Punkt schwingen kann und der bzw. die Arbeiitskolben mit dem sich
mit der doppelten Frequenz bewegenden Massensystem gekuppelt ist bzw. sind.
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Es ist ferner erwünscht, daß der Hub des mit doppelter Frequenz hin
und her beweglichen i41 assensvstems durch die gestreckten Lagen derjenigen mit
dem Massensystem gekuppelten Trieb-Zv erkteile bedingt ist, die sich mit einem gegenseitigen
Phasenunterschied von go° bewegen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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In den Fig. i, 2, 3 und .4 ist ein Treibgaserzeuger dargestellt, bei
dem sich die Arbeitskolben in waagerechter Richtung und die Kompressorkolben in
senkrechter Richtung bewegen.
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In den Fig. 5 und 6 bewegen sich sämtliche Kolben in senkrechter Richtung,
während in den Fig. i , 8 und g sämtliche Kolben sich in .waagerechter Richtung
und mit der doppelten Frequenz bewegen.
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Bei dem in den Fig. io, 1i, 12 und 13 veranschaulichten Aggregat bewegen
sich sämtliche Kolben wiederum in waagerechter Richtung.
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Fig. i ist eine Seitenansicht des Triebwerkes, bei der einer der Kompressorzylinder
nach der Linie 1-I in Fig. 2 durchgeschnitten ist, und Fig. 2 ist ein Schnitt nach
der Linie II-II in Fig. i, bei dem auf einer Seite die Arbeitszylinder in Ansicht
dargestellt sind; Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, und Fig.
d. ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2.
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Das Aggregat weist Massensysteme auf, die sich mit der doppelten,
und Massensysteme, die sich mit der einfachen Frequenz bewegen. Die sich mit der
doppelten Frequenz bewegenden Massensysteme
bestehen zunächst aus
den Kolben in den Arbeitszylindern i, 2, 3 und 4, d. h. aus den Kolben 5, 6, 7 in
den Zylindern i, 2 und 4 und dem nicht dargestellten Kolben im Zylinder 3.
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Zu diesen Massensystemen gehören ferner die Kolbenstangen 8, 9, io
und i i, die mittels der Zapfen 12 und 13 mit den Armen 15 und 16 mit dem
Verbindungselement 1,4 gelenkig verbunden sind. Am Element 14 sind außerdem die
Arme 17 und i8 befestigt. Das Verbindungselement 14, das als Gegengewicht ausgebildet
ist, ist mittels der Zapfen ig. 2o gelenkig an den Armen 21 und 22 aufgehängt, die
um feste Zapfen 24 und 25 schwingen können und das Gegengewicht 23 tragen. Die obenerwähnten
Gegengewichte liegen zweckmäßig auf beiden Seiten der Bewegungsrichtung der Zapfen
i2, 131 i9 und 2o und schwingen in entgegengesetzter Richtung.
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Die mit einfacher Frequenz beweglichen Massensysteme bestehen aus
vier einander ähnlichen Elementsystemen. Zu jedem dieser Systeme gehören zunächst
die Kolben der Kompressorzylinder, nämlich der Zylinder 26, 27, 28 und 29. Von diesen
Kolben ist in den Figuren lediglich der Kolben 30 im_ Zylinder 29 dargestellt.
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Zu jedem dieser Systeme gehören ferner die entsprechenden Schubstangen
31, 32, 33 und 34, welche die Verbindung zwischen den Kolben und den um die
festen Punkte 35 bzw. 36. 37, 38 schwingenden Elementen 39 bzw. 40, 41, 42, die
gleichfalls zu diesen Systemen gehören, bilden.
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Die Elemente 39, 40, 41 und 42 sind mittels der Stangen 43 bzw. 4.4,
45. 46 mit den Zapfen .I7 und .48 auf den Armen 17 und 18 des sich mit der doppelten
Frequenz bewegenden Verbindungselementes 14 gelenkig verbunden. Die Zapfen .I7 und
-.8 liegen in derselben Mittellinie wie die Zapfen i2 und i3 der Kolbenstangen 8,
9, io und i i.
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Die Zapfen bewegen sich mit ihrer gemeinsamen Mittellinie in einer
Ebene durch die Mittellinien der Arbeitszylinder i, 2, 3 und 4. Sie müssen sich
in dieser Ebene bewegen infolge der richtigen Anordnung der Zapfen ig und 2o auf
den Armen 17
und 18 und infolge des Umstandes, daß die an den Armen
17 und i8 befestigten Zapfen 49 und 5o sich in einer senkrechten Ebene bewegen.
Diese Zapfen werden durch die Schaukelstücke 5 i bzw. 52 geradlinig geführt, die
im wesentlichen als Sektoren eines Kreises ausgestaltet sind, dessen Mittelpunkt
mit den Mittelpunkten der Zapfen 49 und 5o zusammenfällt. Diese Schaukelstücke können
auf den auf beiden Seiten der Zapfen 49 und 50 liegenden ebenen Bahnen 53 und 54
abrollen, wobei eine genaue Rollbewegung durch ineinander eingreifende Verzahnungen
55 bzw. 56 auf den Schaukelstücken und den ebenen Bahnen gesichert ist. Das Verbindungselement
14 und das Gegengewicht 23 sind derart ausgeführt, daß sie die übrigen mit doppelter
Frequenz beweglichen Teile im wesentlichen ausbalancieren. Außer daß dieses Element
und dieses Gegengewicht eine gleichgerichtete waagerechte Bewegung mit der doppelten
Frequenz haben, führen sie auch eine entgegengesetzt gerichtete senkrechte Bewegung
mit der vierfachen Frequenz aus, wobei jedoch die senkrechte :Massenkraft des Gegengewichts
des Verbindungselementes 14 überwiegt. Der Unterschied wird dazu benutzt, die Massenkräfte
der Kompressorkolben, die infolge der endlichen Länge der Kompressorschubstangen
entstehen und die gleichfalls eine vierfache Frequenz haben, auszugleichen. Die
Elemente 39, 40, 41 und 42 sind gleichfalls mit Gegengewichten versehen, mittels
deren die Massenkräfte der sich mit einfacher Frequenz bewegenden Systeme ausgeglichen
«-erden.
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Wie aus der Zeichnung des Kompressorzylinders 29 in Fig. i ersichtlich
ist, ist der Kompressor doppelt wirkend ausgeführt. Die Luft wird von der an die
verschiedenen Kompressorzylinder angeschlossenen Leitung 57 zugeführt. Sowohl im
Raum 58 oberhalb des Kolbens 3o als auch im Raum 59 unterhalb dieses Kolbens wird
die Luft bis zu etwa 5 Atm. absolut zusammengepreßt. Die im Raum 58 komprimierte
Luft strömt durch die Leitung 6o und die Öffnung 6i und von dort zum Arbeitszylinder
.4. Auf ähnliche Weise strömt die im Raum unterhalb des Kolbens 3o komprimierte
Luft durch die Öffnung 61 in die Leitung 62.
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jeder Arbeitszylinder ist mit einem einzigen Einlaßventil und einem
einzigen Auspuffventil versehen. In Fig. 3 ist vom Zylinder i lediglich das Einlaßventil
63 und vom Zylinder 4 lediglich das Auspuffventil 64 dargestellt. In den Zylindern
ist außerdem eine Brennstoffdüse vorhanden, die jedoch nicht dargestellt ist. Die
Ventile der Arbeitszylinder «erden von zwei Nockenwellen 65 und 66 betätigt. Diese
Nockenwellen, die in den Fig.2 und 3 dargestellt sind, bestimmen die Zeitabschnitte,
in denen die Ventile geöffnet oder geschlossen sind. Jede dieser Nockenwellen 65
und 66 ist mit zwei Zahnrädern 67, 68 bzw. 69, 70 versehen. Die Zahnräder
67 und 68 arbeiten mit den Zahnkränzen 71 und 72 der Elemente 39 und 4o zusammen.
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Auf ähnliche Weise arbeiten die Zahnräder 69 und 7o mit den Zahnkränzen
der Elemente 41 und 42 zusammen. Von diesen Zahnkränzen ist in Fig. 3 der Zahnkranz
73 des Elementes 41 dargestellt, während der Zahnkranz 74 in Fig. 2 dargestellt
ist. Die Zahnkränze 71 und 73 besitzen eine Innenverzahnung, während die
Zahnkränze 72 und 74 eine Außenverzahnung aufweisen. Durch die Zusammenwirkung der
Zahnräder mit den Zahnkränzen erhalten die Nockenwellen eine Schwingbewegung. Außer
daß die Nockenwellen die Ventile bewegen, dienen sie auch zur gegenseitigen Synchronisierung
der sich mit der einfachen Frequenz und mit einem Phasenunterschied von i8o° bewegenden
Massensysteme.
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Die Abgase der Motorzylinder verlassen diese Zylinder über die Auspuffventile
und werden von den in eine gemeinsame Leitung 76 ausmündenden Leitungen 75 abgeführt.
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Die Bewegungen der sich mit einfacher Frequenz bewegenden Massensysteme,
die auf beiden Seiten der sich mit doppelter Frequenz bewegenden
ll:ssensysteme
liegen, wobei die Trennfläche die Zeichenebene der Fig. q. ist, sind derart, daß
zwischen den Bewegungen ein Phasenunterschied von go° besteht, während zwischen
den Bewegungen zweier sich mit einfacher Frequenz bewegenden Massensysteme, die
auf gleichen Seiten dieser Trennfläche liegen, ein Phasenunterschied von iSo° besteht.
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Die Hübe des sich mit der doppelten Frequenz bewegenden Massensystems
werden durch die gestreckten Lagen der sich mit einfacher Frequenz bewegenden Elemente
bestimmt. Bei der Hinundherbewegung der Zapfen 47 und :48 gehen die sich mit der
einfachen Frequenz bewegenden Elemente von einer äußersten Lage, wie sie zum Beispiel
die Elemente 42 und .a.6 in Fig. i nahezu erreicht haben, über die gestreckte Lage,
in der sich die Elemente 39 und 43 beinahe befinden, in eine andere äußerste Lage,
welche die Elemente 4.1 und 45 nahezu erreicht haben.
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Die Arbeitsweise des Aggregats ist wie folgt: Nachdem man die Maschine
z. B. mit Hilfe von Druckluft angelassen hat, wird von den Kompressoren über die
Leitung 57 Luft angesaugt. Die verdichtete Luft wird den Zylindern 1, 2, 3 und d.
zugeführt, in denen ein Teil der Luft nach Verdichtung und nach Hinzufügung von
Brennstoff Arbeit leistet. Die Verbrennungsgase werden zusammen mit der übrigen
Luft unter verhältnismäßig hohem Druck, z. B. von 4,8 Atm. absolut, durch die Leitungen
75 und 76 zu einer Gasturbine abgeführt, in der die Gase weiter expandieren können.
Bei dieser Ausführungsform sind die Kompressorkolben mit dem Triebwerk derart gekuppelt,
daß der Hub der Kompressorkolben das i,25fache des Hubes der Arbeitskolben beträgt.
Gewünschtenfalls kann jedoch ein anderes Verhältnis gewählt werden, wobei jedoch
vorzugsweise der Hub des Kompressorkolbens mindestens die Hälfte und höchstens das
Doppelte des Hubes des Arbeitskolbens betragen soll.
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In den Arbeitszylindern spielt sich vorzugsweise ein Viertaktzyklus
ab, aber die Motoren können auch als Zweitaktmotoren ausgebildet sein.
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In den Fig. 5 und 6 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung
dargestellt.
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach der Linie V-V in Fig.6, bei der
ein Kompressorzylinder im Schnitt dargestellt ist, und Fig. 6 stellt das Aggregat
in Draufsicht dar. Auch dieses Aggregat hat Massensysteme, die sich mit der doppelten,
und Massensysteme, die sich mit der einfachen Frequenz bewegen.
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Eines der mit der doppelten Frequenz beweglichen Massensysteme wird
durch die Kolben in den Arbeitszylindern gi, 92, 93 und 9q. gebildet. In Fig. 5
sind nur die Kolben 95 und 96 in den Zylindern gi und 94 abgebildet. Ferner
gehören zu diesem Massensystem die Schubstangen, von denen nur die zu den Kolben
95 und 96 gehörigen Stangen 97 und 98 dargestellt sind. Die vier Schubstangen
sind mit dem Schwinghebel 99 gelenkig gekuppelt. Die Gelenkpunkte sind mit
ioo und ioi bezeichnet. Der Schwinghebel, der auch zu diesem Massensystem gehört,
kann um den festen Punkt io2 schwingen und ist mit einem Arm 103 versehen.
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Die sich mit der einfachen Frequenz bewegenden Massensysteme bestehen
aus den Kolben in den Kompressoren 104 und 105. Nur letzterer ist im Schnitt
dargestellt, so daß lediglich der Kolben io6 im Zylinder io7 dargestellt ist. Zu
diesen Massensystemen gehören ferner die Kolbenstangen und Kreuzköpfe, von denen
nur die Kolbenstange io8 und der Kreuzkopf iog, die zum Kolben io6 gehören, dargestellt
sind, und die Schubstangen i io und i i i. Diese Schubstangen sind im Punkt 112
bzw. 113 mit einem Element 114 bzw. 115 gelenkig gekuppelt. Diese Elemente können
um einen festen Punkt 116 bzw. 117 schwingen. Die mit einfacher Frequenz beweglichen
Massensysteme sind mittels der Stangen 118 und i ig mit dem mit der doppelten Frequenz
beweglichen Mas-sensy stem gekuppelt. So ist die Stange 118 im Punkt i2o mit dem
Element 114 und im Punkt 121 mit dem Arm 103
des Schwinghebels 99 gelenkig
gekuppelt. Auf ähnliche Weise ist die Stange i ig in den Punkten 122 und 123 mit
den zugehörigen Elementen gelenkig verbunden.
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Zum Balancieren der in@ senkrechter Richtung sich hin und her bewegenden
Kompressorkolben sind die Stangen 118 und i ig mit Gegengewichten 124 und 125 versehen.
Ferner sind die mit Gegengewichten 128 und 129 versehenen Elemente 126 und 127 gelenkig
mit den Elementen 114 bzw. 115 gekuppelt. Das Element 126 ist seinerseits im Punkt
130 gelenkig mit dem um den festen Punkt 131 schwingenden Element i32 verbunden,
das gleichfalls mit einem Gegengewicht 133 versehen ist. Auf ähnliche Weise ist
das Element 127 im Punkt 134 mit dem um den festen Punkt 135 schwingenden Element
136, an dem das Gegengewicht 137 befestigt ist, gekuppelt. Die Gegengewichte 12d.
und 128 balancieren zusammen den Kolben, die Kolbenstange, den Kreuzkopf und die
Schubstange des Kompressorzylinders 104. Ebenso balancieren die Gegengewichte 125
und 129 den Kolben, die Kolbenstange, den Kreuzkopf und die Schubstange des Kompressorzylinders
io5. Durch die Gegengewichte 128 und 129 sind außerdem die Massenkräfte in waagerechten
Richtungen ausbalanciert. Die Gegengewichte 133 und 137 liefern zusammen ein Moment,
das dem von den sich mit doppelter Frequenz bewegenden Arbeitskolben und zugehörigen
Triebwerkteile gelieferten Moment entgegengesetzt gerichtet ist. Die Abmessungen
der Elemente sind nun zweckmäßig derart, daß die festen Drehpunkte io2, 116 und
131 auf einer geraden Linie liegen, ebenso wie die festen Drehpunkte io2, 117 und
135 auf einer geraden Linie liegen, während das zwischen den Punkten io2, 123, 1a2,
117 liegende Stangenvieleck dem zwischen den Punkten 135, 134., 113 und 117 liegenden
Stangenvieleck ähnlich ist. Dasselbe gilt für die Stangenvielecke zwischen den Punkten
102, 121, i2o, 116 und 131, 130, 112 und 116. Es sei
dabei
bemerkt, daß es nicht erforderlich ist, wie in Fig. 5 dargestellt ist, daß der Punkt,
in dem die Schubstange i io am Element 114 befestigt ist, mit dem Punkt, in dem
das Element 126 am Element 114 befestigt ist, zusammenfällt.
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Der Kompressor 105 ist in Fig. 5 im Schnitt dargestellt. Der Kompressor
ist doppelt wirkend und ist mit einem Kolben io6 versehen. Die Luft wird durch die
Öffnung 138 angesaugt und gelangt entweder in den oberhalb oder in den unterhalb
des Kolbens befindlichen Arbeitsraum. Die komprimierte Luft verläßt den Kompressor
über die Leitungen 139 und 140 und tritt in die Arbeitszylinder 93 und 94, die miit
je einem Einlaßventil und einem Brennstoffventil oder einer Düse versehen sind.
Dasselbe gilt für den Kompressor 104, der die Luft für die Arbeitszylinder gi und
92 beschafft. Der Antrieb dieser Ventile ist in den Figuren nicht dargestellt, aber
er kann auf ähnliche Weise, wie bei dem Aggregat nach den ersten vier Figuren angegeben-
ist, von den sich mit der einfachen Frequenz bewegenden Massensystemen abgeleitet
werden. Die in den Motorzylindern, in denen sich ein Viertaktzyklus abspielt, expandierten
Gase werden durch die Leitungen 141 und 142 abgeführt, z. B. zu einer Gasturbine.
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In den Fig.7, 8 und 9 spielen sich in den Arbeitszylindern Zweitaktzyklen
ab. Das in diesen Figuren dargestellte Aggregat ist ein Motorkompressor.
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Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig.
8; Fig.8 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7, wobei
jedoch auf der linken Seite ein Kompressorzylinder in der Ansicht und ein Zahnradsystem
im Schnitt dargestellt sind; Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht des Aggregats. Das
Aggregat nach den Fig. 7, 8 und 9 weist drei Massensysteme auf, die sich mit der
doppelten Frequenz bewegen.
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Ein Massensystem besteht aus den Kolben i5o und 151, die in den Arbeitszylindern
152 bzw. 153 hin und her beweglich sind. Dieses Massensystem besteht ferner aus
den Kolbenstangen 154 bzw. 155 mit einem gemeinsamen Joch 156, an dem die Kreuzköpfe
157 und 158 befestigt sind.
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Das Aggregat weist vier Massensysteme auf, die sich mit der einfachen
Frequenz bewegen, nämlich die Doppelscheiben 159, 16o, 161 und 162, die alle in
der Mitte um einen festen Punkt schwingen können. Jede dieser Doppelscheiben ist
mit zwei Zapfen 163. 16:a. bzw. 165, 166 bzw. 167, 168 bzw. 169, 170 versehen. Mit
den Zapfen 163 bzw. 165 bzw. 167 bzw. 169 sind Stangen 171, 172, 173 und 174 gelenkig
gekuppelt. Die Stangen 171 und 17:a. sind außerdem mit dem Kreuzkopf 157 und die
Stangen 172 und 173 mit dem Kreuzkopf i58 gelenkig verbunden.
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Mit den Zapfen 16q., 166, 168 und 170 sind die Stangen i75 bzw. 176
bzw. 177 bzw. 178 gelenkig gekuppelt, die außerdem mit den Kreuzköpfen 179 bzw.
i 8o bzw. 181 bzw. 182 gekuppelt sind.
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Die Kreuzköpfe 179 und i8o sind an einem gemeinsamen Joch 183 befestigt
und gehören zu einem zweiten Massensystem, das sich mit doppelter Frequenz bewegt.
Auf ähnliche Weise sind die Kreuzköpfe 181 und 182 an einem Joch 184 befestigt,
und diese Massenteile gehören zu einem dritten System, das sich mit der doppelten
Frequenz bewegt. Zum zweiten System gehören ferner der Kompressorkolben 185, die
Kolbenstange 186 und der Arbeitskolben 187 mit zugehörigem Stangenteil.
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Zum dritten System gehören ferner der Kompressorkolben 188, die Kolbenstange
189 und der Arbeitskolben igo.
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Zwischen den Bewegungen der sich mit einfacher Frequenz bewegenden
Massenteile 159 und 162 besteht ein Phasenunterschied von go°. Ein Phasenunterschied
von go° besteht gleichfalls zwischen den Bewegungen der Massenteile 16o und 161.
Es besteht hingegen ein Phasenunterschied von i8o° zwischen den Bewegungen der Massenteile
159 und 16o und zwischen den Bewegungen der Teile 161 und 162. Die Kolben 15o und
187 sowie die Kolben 151 und igo bewegen sich mit der doppelten Frequenz und mit
einem Phasenunterschied von i8o°.
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Die Kompressoren, zu denen die Kompressorkolben 185 und 188 gehören,
sind einfach wirkend, und jeder ist mit einem Saugventil igi bzw. 192 und einem
Druckventil 193 bzw. 194 versehen. Den Motorzylindern wird über einen Zerstäuber
195 und 196 Brennstoff zugeführt. Jedem Motorzylinder wird über eine Leitung 197
bzw. 198 Spülluft zugeführt. Die Abgase verlassen den Zylinder über die Leitung
igg bzw. 200.
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Die Bewegungen der Massenteile, die sich mit einfacher Frequenz und
mit einem Phasenunterschied von i8o° bewegen, sind mittels Zahnradgetriebe synchronisiert.
Jede der beiden Scheiben der Systeme 159, 16o, 161 und 162 ist mit einem Zahnkranz
versehern, in den, wie auf der linken Seite der Fig. 7 und 8 für die Scheiben 159
und 16o ersichtlich ist, die Zahnräder 2o1 bzw.2o2 eingreifen. Die Zahnräder sind
mit den Kegelrädern 203 und 204 gekuppelt, die ihrerseits mit dem Kegelrad
205
im Eingriff stehen. Ein ähnlicher Mechanismus ist auf der rechten Seite
der Figur vorhanden.
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Das in den Fig, io, 11, 12 und 13 dargestellte Aggregat veranschaulicht
eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. io ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie X-K in Fig. i i,
und Fig. i I ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie XI-XI in Fig. io; Fig. 12
ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie KII-KII in Fig. i i, und Fig. 13 ist
eine Aufsicht auf das Aggregat, bei der die Deckplatte vom Triebwerk entfernt ist.
Der in den Fig. io bis 13 dargestellte Treibgaserzeuger hat mehrere Symmetrieflächen.
Die durch die Linie A-A senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 12 verlaufende Ebene
ist eine Symmetrieebene für das Triebwerk, ausgenommen für die Kompressorkurbeln.
Auch die durch die Linie B-B in Fig. ii verlaufende Ebene ist eine Symmetrieebene
für das Triebwerk, ausgenommen für die Kompressorkurbeln. Die ganze Maschine, die
Kompressorkurbeln
mit einbegriffen, ist ferner zentrischsymmetrisch
in bezug auf die Schnittlinie der durch die Linien A-A und B-B verlaufenden Ebenen.
Im Zusammenhang mit den obenerwähnten Symmetrien wird hier in der Hauptsache nur
der in der rechten Hälfte der Fig. io und 12 dargestellte Teil des Aggregats beschrieben.
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Das Aggregat hat insgesamt vier Motorzylinder 2io, 211, 2i2 und 213
mit in jedem Zylinder zwei entgegengesetzt wirkenden Kolben, von denen der eine
zur linken und der andere zur rechten Maschinenhälfte gehört. In jedem der Motorzylinder
spielt sich ein Zweitaktzyklus mit Gleichstromspülung ab, wobei die Einlaßschlitze
jedes Zylinders von einen Kolben und die Auspuffschlitze vom anderen Kolben freigegeben
werden. Die Motorzylinder sind derart angeordnet, daß die Schnittpunkte der parallelen
Mittellinien der Motorzylinder mit einer senkrecht zu diesen Linien stehenden Ebene
die Winkelpunkte eines Rechtecks bilden.
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Zu dem sich mit der doppelten Frequenz bewegenden Massensystem gehören
die Kolben 2i4 und 215, die mittels der Schubstangen 216 und 217 mit dem gleichfalls
zu diesem Massensystem gehörigen Winkelhebel 218 gekuppelt sind. Der Winkelhebel
218 ist mit Hilfe der Welle 2i9 im Gestell gelagert. An der gleichen Achse ist ein
zweiter Winkelhebel befestigt, mit dem die Kolben in den Zylindern 212 und 213 gekuppelt
sind. Ferner gehört zu diesem Massensystem der dritte @\Tinkelhebel 22o.
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Zu den beiden sich mit der einzigen Frequenz bewegenden Systemen gehören
die doppelt wirkenden Kompressorkolben 221 und 222 in den Kompressorzylindern 223
bzw. 224. Insgesamt sind acht Kompressorzylinder vorhanden, deren Kolben paarweise
zu demselben Massensystem gehören.
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Ferner gehören zu den oben angegebenen Massensystemen die Schubstangen
225 bzw. 226 und die Kurbeln 227 bzw. 228. Diese Kurbeln sind an den Wellen 229
bzw. 23o gekuppelt. Wie in Fig. i2 dargestellt ist, sind an diesen Wellen auch die
zu den Massensystemen gehörigen Elemente 23 i und 232 befestigt. Beide Massensysteme,
die sich mit einem Phasenunterschied von 9o° in bezug aufeinander bewegen, sind
mittels der Stangen 233 und 234 gelenkig mit dem Winkelhebel 22o gekuppelt.
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Auf der linken Seite der Fig. io und 12 ist ein ähnliches Triebwerk
dargestellt. Zwischen den Bewegungen der mit den Wellen 235 und 236 gekuppelten
Massensysteme besteht ein gegenseitiger Phasenunterschied von 9o°, während zwischen
den Bewegungen der zu den Wellen 235 und 229 gehörigen Klassensystemen ein Phasenunterschied
von 18o° besteht. Ebenso gibt es einen Phasenunterschied von i8o° zwischen den Bewegungen
der mit den Wellen 236 und 23o gekuppelten Massensysteme.
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y Zur Synchronisierung dieser Bewegungen sind die Zahnkränze 237 und
238 vorgesehen; die Zahnkränze 239 und 240 stehen gleichfalls miteinander im Eingriff.
Zwecks Ausbalancierung sind Gegengewichte vorgesehen, z. B. das Gegengewicht 241
am Winkelliebel 220 und die zu den. Elementen 232 und :231 gehörigen Gegengewichte
242 bzw. 243.
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Die zur Verdichtung dienende Luft wird, wie in Fig. 12 angegeben ist,
durch die öffnungen 244, 245, 246 und 247 angesaugt und strömt nach Verdichtung
in den Kompressorzylindern über ein System von Kanälen in die Motorzylinder. Es
sind zu diesem Zweck in den Zylindern Spülschlitze 248 und 249 vorgesehen, wie für
die Zylinder 210 und 2 z r in Fig. io angegeben ist.
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In jedem Zylinder ist eine Brennstoffzuleitungsvorrichtung vorgesehen;
diese sind in den Zylindern 2io und 211 mit den Bezugsziffern 25o bzw. 251 angedeutet.
Die Abgase, die ihre Energie einer Turbine abgeben sollen, verlassen die Zylinder
durch die Auspuffschlitze 252 und 253.
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In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Arbeitskolben
mit einem Triebwerkteil gekuppelt, der sich mit der doppelten Frequenz bewegt. Es
ist auch möglich, die Arbeitskolben mit einem Triebwerkteil zu kuppeln, der sich
mit der vierfachen oder einer noch höheren Frequenz hin und her bewegt. Ein Triebwerkteil,
der sich mit der vierfachen Frequenz bewegt, ist z. B. der Zapfen 49 in Fig. i.