NL7906116A

NL7906116A - Heetgaszuigermachine.

Info

Publication number: NL7906116A
Application number: NL7906116A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1981-02-12
Also published as: FR2463260B1; GB2056570A; IT1132351B; GB2056570B; FR2463260A1; DE3027568A1; SE8005592L; IT8024056A0; US4357799A; JPS5629039A

Description

£ > PHN 9550 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Hee tgaszuigermachine",

De uitvinding betreft een heetgaszuigermachine met twee parallel naast elkaar liggende krukassen met de eerste waarvan tenminste één eerste zuiger, die het volume van een eerste ruimte kan variëren, is verbonden en met 5 de tweede waarvan tenminste een tweede zuiger, die het volume van een tweede ruimte kan variëren, is verbonden, waarbij de genoemde ruimten met elkaar zijn verbonden en zich in de verbinding een regenerator bevindt.

Een heetgaszuigermachine van de hiervoor aange-10 duide soort is bekend uit GB-PS 1 527 838. Bij deze bekende heetgaszuigermachine is elk van de krukassen voorzien van twee krukken onder 90° en is voor de balancering een derde as aangebracht.

De uitvinding beoogt een heetgaszuigermachine van 15 de hiervoor aangeduide soort te verschaffen, waarbij de eerste en tweede zuiger met een onderling instelbaar faseverschil beweegbaar zijn en welke voor één phasehoek volledig gebalanceerd is voor wat de eerste orde krachten en koppels betreft en waarbij bij afwijking van die phasehoek 20 de onbalanskrachten en koppels een acceptabele waarde niet overschrijden.

De heetgaszuigermachine volgens de uitvinding vertoont het kenmerk, dat de eerste en tweede zuiger met een instelbaar onderling phaseverschil beweegbaar zijn en elk van de krukassen is voorzien van een eerste contrage- 70 n fi 1 16 PHN 9550 2 t * wicht waarvan het zwaartepunt ligt in het vlak gaande door de betreffende krukpen waarmee de zuiger is verbonden en de hartlijn van de as en waarvan de in bedrijf optredende centrifugaalkracht overeenkomt met de helft van de kracht 5 veroorzaakt door de met de betreffende krukas gekoppelde heen- en weergaande delen, waarbij aan de van de tweede krukas afgekeerde zijde van de eerste krukas een eerste hulpas aanwezig is die parallel aan de eerste krukas verloopt en zodanig met de eerste krukas is gekoppeld, dat 10 de hulpas in een richting tegengesteld aan en met dezelfde snelheid als de eerste krukas roteert, waarbij de eerste hulpas tenminste één contragewicht draagt, waarvan het zwaartepunt zo is gesitueerd, dat in bedrijf de horizontale en verticale componenten van de centrifugaalkracht steeds 15 tegengesteld aan respectievelijk in dezelfde richting wijst als de overeenkomstige krachten van het eerste contragewicht op de eerste krukas, en waarbij aan de van de eerste krukas afgekeerde zijde van de tweede krukas een tweede hulpas aanwezig is die evenwijdig met de tweede krukas loopt en zo 20 met de tweede krukas is gekoppeld, dat de tweede hulpas tegengesteld aan en met dezelfde snelheid als de tweede krukas roteert, waarbij de tweede hulpas tenminste één contragewicht draagt, waarvan het zwaartepunt zo is gesitueerd, dat in bedrijf de horizontale en verticale component van 25 de centrifugaalkracht steeds tegengesteld aan respectievelijk in dezelfde richting wijst als de overeenkomstige krachten van het eerste contragewicht op de tweede krukas. Volgens een verdere uitvoeringsvorm, waarbij de eerste en tweede krukas zo zijn gekoppeld, dat deze in 30 bedrijf in tegengestelde zin roteren, heeft het contragewicht op de eerste hulpas een massa en het zwaartepunt een zodanige afstand tot de hartlijn dat de in bedrijf op- b tredende centr if ugaalkracht gelijk is aan χ , en het contragewicht op de tweede hulpas een centrifugaalkracht b S'? 35 gelijk aan ^ p x “ , waarbij op de eerste krukas verder een tweede contragewicht aanwezig is, waarvan het zwaartepunt ligt in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door de krukpen en de hartlijn een hoek gelijk aan de 7906116 + * PHN 9550 3 phasehoek insluit en waarvan de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan: c ^2 ^ ' £ x “2" , waarbij op de tweede krukas verder een tweede contramassa aanwezig is, waarvan het zwaartepunt ligt in 5 een vlak door de hartlijn dat met het vlak door de krukpen en de hartlijn een hoek gelijc aan de phasehoek insluit en waarvan de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk . a F, is aan - x ~τ- .

a + b 2

Bij een verdere uitvoeringsvorm waarbij de eerste 10 en tweede krukas zo zijn gekoppeld, dat deze in bedrijf in dezelfde richting roteren heeft het contragewicht op de eerste hulpas een zodanige massa en heeft het zwaartepunt een zodanige afstand tot de hartlijn dat de optredende cen- b + c *1 trifugaalkracht gelijk is aan ” 1 x en het contra- SL t D C ^ 15 gewicht op de tweede hulpas een centrifugaalkracht gelijk aan a + ^ ^2 waarbij op de eerste hulpas een verder a + b + c x 2 contragewicht aanwezig is waarvan het zwaartepunt ligt in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door de hartlijn en de contramassa een hoek gelijk aan de phasehoek insluit 20 en waarvan de centrifugaalkracht gelijk is aan:

F

c 2 , x — en waarbij verder op de tweede hulpas een

Q. + u + C eL

verdere contramassa aanwezig is waarvan het zwaartepunt ligt in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door 25 de hartlijn en het zwaartepunt van de contramassa een hoek gelijk aan de phasehoek insluit en waarvan de centrifugaal-

a F

kracht gpLijk is aan: __________ _L · a + b + c x 2

Hierin is a = afstand tussen eerste krukas en eerste hulpas b = afstand tussen eerste en tweede krukas 30 c = afstand tussen tweede krukas en tweede hulpas F.j = de maximale kracht veroorzaakt door de met de eerste krukas gekoppelde delen.

F^ = de maximale kracht veroorzaakt door de met de tweede krukas gekoppelde delen.

35 Op deze wijze zijn de eerste ordekrachten en koppels bij de gekozen phasehoek tussen de eerste en tweede krukas volledig gebalanceerd. Bij verandering van de phasehoek blijven de onbalanskrachten binnen aanvaardbare gren- 7906116 e ·* PHN 9550 4 zen.

Opmerkelijk hierbij is dat terwijl voor het volledig balanceren van één krukas normaal twee hulpassen met contragewichten nodig zijn bij de motor volgens de 5 uitvinding voor de balancering van twee krukassen ook slechts twee hulpassen met contragewichten nodig zijn.

Aan de hand van de tekening zal een en ander nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont schematisch een fasegeregelde 10 enkelwerkende heetgasmotor met twee in tegengestelde zin roterende krukassen, figuur 2 toont eenzelfde motor, maar met twee in dezelfde richting roterende krukassen.

In figuur 1 is een fasegeregelde enkelvoudig 15 werkende heetgasmotor schematisch weergegeven, waarbij de beide zuigers verbonden zijn met assen die in tegengestelde richting roteren, In deze figuur is met het verwijzings-cijfer 1 een eerste zuiger aangeduid, die via een zuiger-stang 2, een leislof 3 en een drijfstang 4 is verbonden 20 met een krukpen 5· De zuiger 1 is beweegbaar in een cilinder 6, die via een verhitter 7» een regenerator 8 en een koeler 9 is verbonden met een tweede cilinder 10, waarin een tweede zuiger 11 beweegbaar is, die met zijn onderzijde mede het volume van een compressieruimte varieert. De 25 zuiger 11 is middels een zuigerstang 12, een leislof 13 en een drijfstang 14 verbonden met een krukpen 15» De krukpen 5 is verbonden met een eerste krukas 16, terwijl de krukpen 15 verbonden is met een tweede krukas 17»

De krukassen 1.6 en 17 zijn via een tandwielstel-30 sel 18, 19, 20 en 21 zo met elkaar gekoppeld, dat ten eerste de beide assen in tegengestelde richting roteren en ten tweede de eerste zuiger 1 zijn bovenste stand bereikt op een ogenblik dat de tweede zuiger nog een hoek Lf , de fasehoek, verwijderd is van zijn onderste stand.

35 De assen van de tandwielen 20 en 21 zijn gela gerd in een juk 22, dat via armen 23 en 24 draaibaar gelagerd is op de krukassen 16 en 17» Het juk 22 is voorzien 7906116 * * PHN 9550 5 van een stang 25 waarmee de positie van juk 22 kan worden gevarieerd en dientengevolge ook de phasehoek ψ groter of kleiner kan worden gemaakt.

Parallel met de eerste krukas 16 is een eerste 5 hulpas 26 aangebracht, welke via een tandwiel 27 is gekoppeld met tandwiel 18 op de krukas 16.

Parallel met de tweede krukas 17 is een tweede hulpas 28 aangebracht, die via een tandwiel 29 is gekoppeld met tandwiel 19 op de tweede krukas.

10 Teneinde deze heetgasmotor te balanceren is op de eerste krukas een eerste contragewicht 30 aangebracht, waarvan het zwaartepunt 30' ligt in een vlak door de hartlijn van krukas 16 en krukpen 5· De massa van contragewicht 30 en de afstand van zwaartepunt 30' tot de hartlijn 15 van de as zijn zo gekozen, dat de in bedrijf optredende verticale component van de centrifugaalkracht gelijk is aan de helft van de massakracht F^ cos (j> van de met de krukpen 5 verbonden heen- en weergaande delen 1, 2, 3» 4.

20 Op de tweede krukas 17 is een eerste contrage wicht 31 aangebracht, waarvan het zwaartepunt 31' ligt in het vlak door de hartlijn van as 17 en krukpen 15· De massa van contragewicht 31 en de afstand van zwaartepunt 311 tot de hartlijn zijn zo gekozen, dat in bedrijf optredende 25 verticale component van de centrifugaalkracht gelijk is aan de helft van de massakracht F^ cos (180-^) van de met de krukpen 15 verbonden heen- en weergaande delen 11, 12, 13, 14.

Op de eerste hulpas 26 is een contragewicht 32 30 aangebracht, waarvan het zwaartepunt 32* ligt in een vlak door de hartlijn zodanig dat de verticale en horizontale component van de centrifugaalkracht steeds in dezelfde richting respectievelijk in een richting tegengesteld aan de overeenkomstige komponenten van de centrifugaalkracht 35 van contragewicht 30 wijzen. De massa van contragewicht 32 en de afstand van zwaartepunt 32’ tot de hartlijn zijn zo gekozen, dat de in bedrijf optredende centrifugaalkracht , . . b F1 gelijk is aan r- x — , waarin: b + a 2 7 9 0 6 1 1 6 ΡΗΝ 9550 6 τ- > b = afstand tussen krukas 16 en krukas 17 a = afstand tussen hulpas 26 en krukas 16

Op de tweede hulpas 28 is een contragewicht 33 aanwezig, waarvan het zwaartepunt 33’ ligt in een vlak 5 door de hartlijn zodanig dat de verticale en horizontale component van de centrifugaalkracht steeds in dezelfde richting respectievelijk in een richting tegengesteld aan de overeenkomstige komponenten van de centrifugaal- kracht van contragewicht 31 wijzen.

10 De massa van contragewicht 33 en de afstand van zwaartepunt 33' tot de hartlijn zijn zo gekozen, dat de

in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan F

b 2 m x τ waarins 15 b = afstand tussen krukas 16 en krukas 17 c = afstand tussen hulpas 28 en krukas 17

Verder is op de eerste krukas 16 nog een tweede contragewicht 3^· aangebracht, waarvan het zwaartepunt 3^·' ligt in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door 20 de hartlijn en de krukpen een hoek gelijk aan de phasehoek ij> insluit. De massa van dit contragewicht en de afstand van het zwaartepunt tot de hartlijn zijn daarbij zo gekozen dat de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan 25 c F2 k c x ”77" waarin c en b weer de hierboven gegeven be-' tekenis hebben.

Op de tweede krukas tenslotte is ook een tweede' contragewicht 35 aanwezig waarvan het zwaartepunt 35' ligt 30 in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door de hartlijn en de krukpen een hoek gelijk aan de phasehoek insluit. De massa van dit contragewicht en de afstand van het zwaartepunt tot de hartlijn zijn zo gekozen dat de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan 35 a F1 x — , waarin a en b de reeds gegeven betekenis hebben. Op deze wijze zijn door toepassing van slechts twee hulpassen met contragewichten de eerste ordekrachten 7906116 / « PHN 9550 7 en koppels ten opzichte van het centrale punt 36 volledig gebalanceerd voor één bepaalde phasehoek p .

Bij afwijking van deze phasehoek ontstaan twee roterende onbalanskrachten, welke echter binnen accepta-5 bele grenzen blijven.

De balancering is hiervoor beschreven voor een motor met twee in tegengestelde zin roterende krukassen.

Ook een motor met krukassen, die in dezelfde richting roteren kan echter op deze wijze worden gebalan-10 ceerd.

In figuur 2 is zo’n motor schematisch getekend, waarbij in de figuur ook de grootte van de in bedrijf optredende centrifugaalkrachten voor elk van de contragewichten is aangegeven. Werking en constructie van deze 15 motor mogen na het voagaande duidelijk zijn.

20 25 30 35 7906116

Claims

1. Heetgaszuigermachine bevattende twee parallel naast elkaar liggende krukassen met de eerste waarvan tenminste één eerste zuiger, die het volume van tenminste een eerste ruimte kan variëren, is verbonden en met de 5 tweede waarvan tenminste een tweede zuiger, die het volume van tenminste een tweede ruimte kan variëren, is verbonden, waarbij de genoemde ruimten met elkaar zijn verbonden en zich in die verbinding een regenerator bevindt, met het kenmerk, dat de eerste en tweede zuiger 10 met een instelbaar onderling phaseverschil beweegbaar zijn en elk van de krukassen is voorzien van een eerste contragewicht waarvan het zwaartepunt ligt in het vlak gaande dpor de krukpen waarmee de zuiger verbonden is en de hartlijn van de as en waarvan de in bedrijf* optredende 15 centrifugaalkracht overeenkomt met de helft van de kracht veroorzaakt door de met de betreffende krukas gekoppelde heen- en weergaande delen, waarbij aan de van de tweede krukas afgekeerde zijde van de eerste krukas een eerste hulpas aanwezig is, die evenwijdig met de eerste krukas 20 loopt en zodanig met de eerste krukas is gekoppeld dat de hulpas in een richting tegengesteld aan en met dezelfde snelheid als de eerste krukas roteert, waarbij de eerste hulpas tenminste één contragewicht draagt, waarvan het zwaartepunt zo is gesitueerd dat in bedrijf de horizontale 25 en verticale componenten van de centrifugaalkracht steeds 30 35 79 0 6 1 1 6 PHN 9550 9 tegengesteld aan respectievelijk in dezelfde richting wijst als de overeenkomstige krachten van het eerste contragewicht op de eerste krukas, en waarbij aan de van de eerste krukas -afgekeerde zijde van de tweede krukas een tweede hulpas 5 aanwezig is, die evenwijdig met de tweede krukas loopt en zo met de tweede krukas is gekoppeld, dat de tweede hulpas tegengesteld aan en met dezelfde snelheid als de tweede krukas roteert waarbij de tweede hulpas tenminste één contragewicht draagt waarvan het zwaartepunt zo is gesitueerd, 10 dat in bedrijf de horizontale en verticale component van de centrifugaalkracht steeds tegengesteld aan respectievelijk in dezelfde richting wijst als de overeenkomstige krachten van het eerste contragewicht op de tweede krukas.

2. Heetgaszuigermachine volgens conclusie 1, waarbij 15 de eerste en tweede krukas zo zijn gekoppeld, dat deze in bedrijf in tegengestelde zin roteren, met het kenmerk, dat het contragewicht op de eerste hulpas een zodanige massa heeft en zijn zwaartepunt op zodanige afstand van de hartlijn ligt dat de in bedrijf optredende centrifugaalkracht 20 gelijk is aan b F1 ....... , x -r- , en het contragewicht op de tweede hulpas a + d d. een zodanige massa en afstand van zijn zwaartepunt tot de hartlijn heeft dat de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan 25 b *2 , x -—* c + b 2 waarbij op de eerste krukas verder een tweede contragewicht aanwezig is, waarvan het zwaartepunt ligt in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door de krukpen en de hart-30 lijn en hoek gelijk aan de phasehoek insluit en waarvan de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan: c fa b + o x 2 waarbij op de tweede krukas verder een tweede contragewicht 35 aanwezig is, waarvan het zwaartepunt ligt in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door de krukpen en hartlijn een hoek gelijk aan de phasehoek insluit en waarvan de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan: 7906116 ν' ΡΗΝ 9550 10 a F.J -r· χ τ’ a + b 2 , waarin: a = afstand tussen eerste krukas en eerste hulpas b = afstand tussen eerste krukas en tweede krukas 5 c = afstand tussen eerste krukas en tweede hulpas

3. Heetgaszuigermachine volgens conclusie 1, waar bij de eerste en tweede krukas zo zijn gekoppeld, dat deze in bedrijf in dezelfde richting roteren, met het kenmerk, dat het contragewicht op de eerste hulpas een zodanige 10 massa heeft en de afstand tussen zwaartepunt en hartlijn zo is gekozen, dat de in bedrijf optredende centrifugaal-kracht gelijk is aan: b + c F _ _1_ , het contragewicht op de tweede hulpas a + b + c 2 15 een in bedrijf optredende centrifugaalkracht heeft gelijk aan: a + b F2 -x , op de eerste hulpas een verdere contra- a+b+c 2 ’ * massa aanwezig is, waarvan het zwaartepunt ligt in een vlak 20 door de hartlijn dat met het vlak door de hartlijn en het contragewicht een hoek gelijk aan de phasehoek insluit en waarvan de in bedrijf optredende centrifugaalkracht gelijk is aan: c F ______________ _2 1 op de tweede hulpas een verder contra- 25 a + b + c 2 gewicht aanwezig is, waarvan het zwaartepunt ligt in een vlak door de hartlijn dat met het vlak door de hartlijn en het zwaartepunt van de contramassa een hoek gelijc aan de phasehoek insluit en waarvan de in bedrijf optredende 30 centrifugaalkracht gelijk is aan: a F1 a + b + c X 2 waarin: a = afstand tussen eerste krukas en eerste hulpas 35. as afstand tussen eerste krukas en tweede krukas c = afstand tussen tweede krukas en tweede hulpas F.J 2 = de maximum kracht veroorzaakt door de met de eerste resp. tweede krukas gekoppelde heen- en weergaande delen 7906116