DE930050C - Einfach wirkende Heissgaskolbenmaschine - Google Patents

Description

• Einfach wirkende Heißgaskolbenmaschine Bei Kolbenmaschinen, die mit Kolben und direkt oder indirekt mit ihnen verbundenen Triebstangen versehen sind, liegt im allgemeinen das Bestreben vor, den Triebstangenkopf, der mit einer Kurbel einer Kurbelwelle zusammenwirkt, möglichst leicht zu halten. Einer der Gründe für eine möglichst leichte Bauart dieses Kopfes ist der, daß die Beschleunigungskräfte gering gehalten werden sollen.
• Bei einer einfach wirkenden Heißgaskolbenmaschine mit einem Zylinder und in ihm beweglichem Kolben und Verdränger, die beide mittels Triebstangen mit Kurbeln einer Welle verbunden sind, tritt bei der Verdrängertriebstange eine andere Aufgabe als bei anderen Kolbenmaschinen auf. Im Vergleich zum Kolben leistet der Verdränger keine oder nur sehr geringe Arbeit, da die Funktion des Verdrängers darin besteht, daß er eine bestimmte Menge Mittel verdrängt, ohne daß dabei Kompression oder Expansion auftritt. Der Verdränger selbst kann sehr leichter Bauart sein, aber dennoch können die bei der Bewegung des Verdrängers auftretenden Massenkräfte der sich hin und her bewegenden Teile, besonders bei schnell laufenden Maschinen, verhältnismäßig groß sein. Diese Massenkräfte wechseln ihr Vorzeichen bei jeder halben Umdrehung der Kurbelwelle. Außerdem unterliegt der Verdränger von der Gasströmung herbeigeführten Gaskräften, die gleichfalls jeweils ihr Vorzeichen wechseln, und Reibungskräften. Aus den erwähnten Gründen wechselt auch die resultierende, auf den Kurbelzapfen ausgeübte Kraft ihr Vorzeichen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle.
• Weist nun die Triebstange oder die mit ihr zusammen wirkende Kurbel etwas Spiel auf, so entsteht ein Klappern, das während des Betriebes eine Abnutzung des Triebstangenkopfes und des Kurbelzapfens zur Folge haben kann. Diese Nachteile können gemäß der Erfindung vermieden werden, wenn bei einer Maschine der vorerwähnten Art das mit der Welle verbundene Ende der Verdrängertriebstange derart bemessen ist, daß während des Betriebes die radiale Komponente der resultierenden, auf die Kurbel ausgeübten Kraft stets das gleiche Vorzeichen hat.
• Gemäß der Erfindung wird daher, im Gegensatz zu der bisher allgemein üblichen Praxis, z. B. der Triebstangenkopf schwerer ausgebildet, als erforderlich ist. Da mit Rücksicht auf die geringe vom Verdränger zu leistende Arbeit die Triebstange normalerweise sehr leicht ausgebildet sein kann und der Verdränger, wie bemerkt, kein schwerer Körper ist, wird der gemäß der Erfindung erschwerte Triebstangenkopf nicht zur Folge haben, daß die resultierende, auf die Kurbel ausgeübte Kraft zu groß wird.
• An sich ist es bekannt, den Querschnittsverlauf eines Pleuel- und Lenkerstangenkopfes nach dem der Stangenwurzel gegenüberliegenden Ende allmählich zu schwächen und zum Ausgleich dieser Schwächung um den Kopf ein Spannband zu schlingen, wodurch eine Zusammenziehung in der Querachse des Kopfes vermieden wird, jedoch die deformierende Wirkung der hin und her gehenden Massenkräfte aufgefangen wird. Im Gegensatz zu dieser bekannten Lösung wird hingegen nach der Erfindung wenigstens der mit der Welle verbundene Kopf der Verdrängerstange in den meisten Fällen beschwert, d. h. schwerer gemacht, als es in bezug auf die auf diesen Kopf im Betrieb einwirkenden Kräfte not-,vendig wäre.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Es zeigt Fig. i einen schematischen Schnitt .einer Heißgaskolbenmaschine; Fig. 2 ein Diagramm der während einer Umdrehung auf den Verdränger und den Kurbelzapfen ausgeübten Kraft.
• Das obere Ende eines Zylinders i einer einfach wirkenden Heißgaskolbenmaschine ist mit einem üblichen Erhitzer 2, einem Regenerator 3 und einem Kühler 4 versehen. Im Zylinder i sind ein Kolben 5 und ein Verdränger 6 beweglich. Der Verdränger 6 ist mit einer Stange 7 versehen, die durch eine einfache Kupplung 8 mit einer Triebstange 9 verbunden ist. Der Kolben 5 ist durch zwei Triebstangen io mit Kurbeln i i einer Kurbelwelle 12 verbunden. Diese Kurbelwelle trägt eine dritte Kurbel 13, die einen Winkel von 9o° mit den Kurbeln ii einschließt und mit dem die Verdrängertriebstange 9 durch einen Triebstangenkopf 14 verbunden ist. Dieser Kopf ist gemäß der Erfindung so schwer ausgebildet, daß beim Betrieb der Heißgaskolbenmaschine die radiale Komponente der resultierenden, auf die Kurbel ausgeübten Kraft stets im gleichen Sinne wirksam ist, so daß ein etwaiges geringes Spiel zwischen dem Kopf 4 und dem Kurbelzapfen 13 nicht zum Klappern Veranlassung gibt. Das Spiel verschiebt sich allmählich während einer Umdrehung, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
• In dieser Figur ist mit 15 der Weg des Kurbelzapfens der Kurbel 13 während einer Umdrehung wiedergegeben, und bei zwölf regelmäßig über den Umfang verteilten Stellen sind durch gestrichelte Linien 16 der Augenblickswert und die Richtung der resultierenden, auf den Kurbelzapfen ausgeübten Kraft angegeben. Diese - resultierende Kraft ist aus den in der Verdrängertriebstange auftretenden Kräften und der Zentrifugalkraft des bei einer Ausführungsform der Erfindung beschwerten Kopfes 14 und Stangenteils der Verdrängertriebstange selbst zusammengesetzt. Der Winkel, den die Verdrängertriebstange an zehn Punkten (an zwei Punkten steht die Verdrängertriebstange senkrecht) mit der Vertikalen einschließt, ist mit dünnen vollen Linien 17 angegeben. Es ergibt sich, daß die radiale Komponente 18, die jeweils mit einer dicken Linie angegeben ist,- gegenüber den Kurbeln stets im selben Sinne liegt, so daß sich ein etwaiges Spiel zwischen dem Triebstangenkopf und dem. Kurbelzapfen allmählich verschiebt und kein Klappern auftreten kann:

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einfach wirkende Heißgaskolbenmaschine mit einem Zylinder und in ihm sich bewegendem Kolben und Verdränger, die beide mittels Triebstangen mit einer Welle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Welle verbundene Ende der Verdrängertriebstange derart bemessen ist, daß im Betrieb die radiale Komponente der resultierenden, auf die Kurbel ausgeübten Kraft stets im selben Sinne wirksam ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 388 748.