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Druchgaskraftmaschine.
Die Erfindung betrifft eine Kraftmaschine, die selbsttätig ununterbrochen arbeitet, wenn gewisse Teile derselben unter besondere Druckverhältnisse gesetzt werden.
Die Wirkungsweise der Maschine beruht auf der selbsttätigen Steuerung der Druckverhältnisse
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Aufeinanderfolge so herbeigeführt werden, dass die auf bewegte Teile der Maschine wirkenden relativen Drücke abwechselnd und regelmässig geändert werden.
Die Erfindung fusst auf einer Anwendung des bekannten Gesetzes, nach dem Gase oder Flüssigkeiten auf von ihnen berührte Flächen gleichmässig mit einer vom Druck abhängigen Kraft wirken, die gleich bleibt, unabhängig davon, ob der Rauminhalt gross oder klein ist.
Nach der Erfindung bewegt sich ein Kraft liefernder Kolben in einem Zylinder, dessen eines Ende offen ist und mit einem Druckluftvorrat in Verbindung steht, während das andere Zylinderende geschlossen ist, so dass der Kolben nach der Hubumkehr am offenen Zylinderende durch die Wirkung des Luftdruckes einen Arbeitshub nach dem geschlossenen Zylinderende hin ausführt, wobei Mittel vorgesehen sind, die den Widerstand gegen den Einwärtshub des Kolbens (gegen das offene Zylinderende zu) aufheben, so dass dieser durch das Kraftmoment eines auf der Kurbelwelle sitzenden und von derselben angetriebenen Schwungrades bewirkt wird. Die Maschine arbeitet demnach im Zweitakt.
Der Arbeitshub wird unter dem Druck der an der Kolbeninnenseite wirkenden Druckluft ausgeführt, während an der Kolbenaussen-
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welle, wie bei einer gewöhnlichen Zweitaktverbrennungskraftmaschine.
Die Maschine nach der Erfindung kann in baulichen Einzelheiten verschiedenen Forderungen angepasst werden, ohne an dem Wesen der Erfindung und ihrer Wirkungsweise etwas zu ändern. Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen veranschaulicht. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Stirn-und Seitenansicht der Maschine mit geschnittenem Druckluftbehälter. Fig. 3 veranschaulicht die arbeitenden Teile im Schnitt. Fig. 4 gibt einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3 wieder. In den Fig. 5, 6,7 sind Einzelheiten dargestellt. Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch das Ende des Kraftzylinders mit einem Ventil und dessen Steuereinrichtung in grösserem Massstabe. Die Fig. 9 und 10 sind schematische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise und zeigen die bewegten Teile der Maschine in den zwei äussersten Stellungen.
Das Gestell zu Lagerung und Unterstützung der äusseren bewegten Teile kann besonderen Umständen angepasst werden und bildet keinen Teil der Erfindung, es wurde daher nicht dargestellt.
In den Zeichnungen ist eine stehende Maschine gezeigt, doch kann die Maschine auch liegend angeordnet werden.
Die Maschine besitzt einen auf einem geeigneten Unterbau stehenden dichten und genügend festen Behälter 11 für Druckluft, der mit einem Einlassventil, einem Druckmesser und einem Sicherheitsventil (nicht dargestellt) gewöhnlicher Art versehen ist.
Ein lotrechter Hauptarbeitszylinder. 12 steht auf dem Boden des Behälter 11. Sein oberes (inneres) Ende ist offen, während sein unteres Ende geschlossen ist. Der im Zylinder 12 auf und abgehende Kolben 13
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an der Innenseite der Platte 25 wirken, so kann der Widerstand infolge der beim Einwärtsgang der Kolben 23 am äusseren Zylinderende erzeugten Luftleere überwunden werden, aber auch der Reibungswiderstand kann wegen des grösseren Querschnittes der Ausnehmung 25a überwunden werden.
Da der Luftdruck sowohl auf die Aussenfläche der Platte 25 als auch auf die Innenseite des Kolbens 28 wirkt, die Platte 25 aber eine grössere Fläche besitzt, bewegt sich der Kolben 2. 3 nach aussen gleichzeitig mit dem sich abwärts bewegenden Kolben 18 und Keil 17 und ohne diese Bewegungen zu stören. Daher kann der auf dem Kolben. M wirkende Druck der Pressluft ganz zur Auswirkung kommen und den Kolben mit voller Kraft nach abwärts treiben.
Die Auswärtsbewegung des Kolbens 13 bildet daher den Arbeitshub und unmittelbar vor dessen Ende werden die Ausnehmungen 20a und 25a wieder mit Druckluft aus dem Behälter 11 gefüllt, so dass der Kolben. 13 unter der Trägheitswirkung der Kurbelwelle wieder hochgehen kann, wie bei einer gewöhnlichen Zweitaktmaschine.
Diese Vorgänge wiederholen sich durchaus selbsttätig und fortlaufend und sind von den Änderungen der Druckzustände in den Ausnehmungen 20a, 25a abhängig, die bei jedesmaliger Annäherung der Kolben
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Der rasche und sichere Druekwechsel wird durch ein besonderes Ventil gesteuert. Im Behälter 11 ist ein beiderseits offener zylindrischer Ventilkörper 34 eingebaut. Nahe seinem unteren Ende führt eine mit einem Rückschlagventil versehene Leitung 35 zum unteren Ende des Zylinders 12 und die bieg- same Leitung 8. 3 mündet (seitlich) nahe dem oberen Ende des Zylinders.
Ein im Zylinder verschiebba'er Kolbenschieber verbindet in seiner oberen Stellung die Leitungen 33 und 35, so dass die Ausnehmung 25 cl mit dem Zylinder 12 verbunden und die Luft aus ihr abgesaugt wird, wobei das Rüeksclagventil deren Zurückströmen verhindert. In seiner unteren Stellung unterbricht der Kolben diese Verbindung,
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der Zut mitt gewährt ist. die nun in die Ausnehmung 25a gelangen kann.
Eine den Kolbenschieber bewegende an ihm befestigte Stange 37 ist mittels einer Stepfbüchse 38 durch den Boden des Behälters 11 geführt. Ihre auf-und abwättsgehende Bewegung wird ihr mittels zweier an der Kurbelwelle befestigter Kurvenscheiben 89. 40 mitgeteilt. Eine Ausnehmung 41 am Umfang der einen Scheibe und eine gleiche Ausnehmung an einer diametral gegenüberliegenden Stelle des Umfanges. der anderen Scheibe wirken auf zweiBebel42 und 43, die um einen festen Zapfen 44 schwingen und de@en innere Enden den Umfang der Scheiben 39, 40 berühren. Durch Federn 45 werden die äusseren Enden der Hebel hoehgehoben und die inneren Enden an die Kurvenscheiben gedrückt.
Beim Vorübergehen einer Ausnehmung 41 sehwingt das innere Ende eines Hebels herunter und wird gleich wieder gehoben, ehe noch das innere Erde des anderen Hebels herunterschwingt. Die Hebeln schwingen nach jeder halben Wellendrehung abwechselnd. Die beiden Hebeln sind mit der Stange 37 durch Lenker 46. 47 verbunden, die in gleichen Abständen von dem Zapfen 44, aber an den entgegengesetzten Enden der Hebeln angelenkt sind, so dass durch den einen Hebel die Stange 37 abwärts gezogen und durch den anderen Hebel auf- wärtsgestossen wird. Die Verbindung der Stange 37 mit den Lenkern geschieht durch einen Stift an der Stange, der durch Schlitze 48 der Lenker reicht.
Wenn ein Lenker die Stange 37 herunterzieht, gelangt der Stift an das untere Ende des Schlitzes in dem anderen Lenker, so dass beim Hochgehen des zweiten Lenkers die Stange und das Ventil hochgestossen werden. Auf diese Weise kann der Stift jedesmal im Schlitz eines Lenkers gleiten, wenn dieser sich in seiner unwirksamen Lage befindet, d. h. so lange der zugehörige Hebel auf dem Kreis der Kurvenseheiben aufruht und am Ende dieser Bewegung erreicht der Stift das entsprechende Ende des Schlitzes, so dass er bei der Betätigung des Hebels und zugehörigen Lenkers mitgenommen wird.
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Die am Ende jedes Aufwärtshubes des Kolbens 13 in den unteren Teil des Zylinders 12 aus den Vertiefungen 20a, 25a eingesaugte Luft wird beim Abwärtsgang durch ein Ausblaseventil50 gewöhnlicher Baualt, das sich am Boden des Zylinders 12 befindet, in den Behälter 11 ausgeblasen, nachdem die Luft
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Wenn der Kolben 23 sich seinem rechten Hubende nähert, kann eine kleine Luftmenge in das geschlossene Ende des Zylinders 22 eintreten, die auf den Kolben, entgegen seiner Bewegungsrichtung drückt, wodurch die Platte 25 gerade während der Luftabsaugung aus der Ausnehmung 25 a an die Fläche 19 des Keiles gepresst wird. Dieser Lufteintritt hinter den Kolben 23 wird durch ein federbelastetes Ventil 54 gesteuert (Fig. 1).
Das Ventil 54 wird geöffnet, wenn ein am unteren Führungsbolzen 26 der Platte 25 befestigter Mitnehmer 56 an dem Federhebel 55 vorbeigeht. Das Ventil 50 wird auf diese Weise bloss für einen Augenblick geöffnet und schliesst sich wieder, sobald der Stift 56 am Hebel 55 vorbeigegangen ist.
Beim Rückwärtsgang des Kolbens 23 und der Führungsstange 26 wird das Ventil nicht betätigt. Wenn die Luft auf die angegebene Weise im Zylinder 22 gewirkt hat, wird sie durch ein gewöhnliches Ausblaseventil des Zylinders 22 wieder in den Behälter 11 ausgestossen.
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Vorteilhaft wird das äussere Ende des Zylinders 22 mittels einer Leitung 70 mit der Leitung 35 verbunden, wie in Fig. 9 und 10 veranschaulicht. Dann wird gleichzeitig die Luft aus dem geschlossenen Ende des Zylinders 22 und aus der Ausnehmung 25a in das geschlossene Ende des Zylinders 12 geführt und ein Druckausgleich zwischen den Kammern 20a, 25a und den beiden Zylinderenden herbeigeführt.
Um die Maschine abzustellen, wird Druckluft aus dem Behälter 11 in das geschlossene Ende des Zylinders 22 geleitet, wodurch der Druekunterschied an den beiden Seiten des Kolbens 28 und somit dessen Bewegungsursaehe aufgehoben wird. Zu diesem Zweck ist mit dem Ventil 5. J ein Schieber 58
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gehandhabt werden. Unter Umständen ist es zweckmässig, die Stange 61 von einem gewöhnlichen Regelorgan so beeinflussen zu lassen. dass das Ventil geöffnet wird, sobald die Geschwindigkeit der Maschine ein bestimmtes Mass überschreitet. Die in den Zylinder 22 eindringende Luft verlangsamt den Gang der
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ventil 58 kann an jedem der beiden Zylinder mit gleichem Erfolg verwendet werden.
Die zum Stillsetzen der Maschine durch das Ventil 58 eingelassene Druckluft kann durch ein im Boden des Zylinders 22 befindliches, von Hand zu betätigendes Ventil ? in die äussere Luft austreten gelassen werden, wenn die Maschine wieder in Gang gebracht werden soll.
Es sind Einrichtungen vorgesehen, um den Hauptzylinder 12 mit seinem Kolben oder den Zylinder 22 mit seinem Kolben wie eine Pumpe wirken zu lassen, sobald infolge Undichtheit des Behälters 11 in diesem Verluste an Druckluft und Druckverminderungen auftreten. Diese Einrichtungen beginnen selbsttätig zu wirken, wenn der Druck im Behälter unter ein bestimmtes Mass sinkt und stellen ihre Wirkung ein, sobald der Druck wieder hergestellt ist. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 8 am Hauptzylinder 12 dar-
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herrschende höhere Druck, auf das äussere Ende nur der Luftdruck wirkt, sucht sich der Kolben nach aussen zu verschieben. Die hiebei auftretende Kraft wird für den normalen Druck im Behalter durch eine Feder 69 ausgeglichen.
Wenn jedoch der Druck im Behälter sinkt. zieht die Feder 69 den Kolben in den Behälter 11, wobei der Arm 66 vom Bund der Ventilspindel abgehoben wird. so dass das Ventil 63 arbeiten kann. Sobald der normale Druck im Behälter n wieder erreicht ist. wird der Kolben nach aussen
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Die auf dieselbe Kurbelwelle wirkenden arbeitenden Teile der Maschine können in bekannter Weise verdoppelt oder vervierfacht werden, um den Gang der Maschine zu verbessern, ihre Leistung auszugleichen und zu erhöhen.
Die für die bewegten Teile notwendigen Sehmiereinriehtungen sind nicht dargestellt. da sie keinen Teil der Erfindung bilden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Druckgaskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Druckgasbehälter (11) und einen in diesen eingebauten Hauptarbeitszylinder (12) besitzt, dessen äusseres Ende geschlossen ist, wogegen sein im Behälter liegendes Ende gegen diesen offen steht und sein hin und hergehender Arbeitskolben (13) mit der durchgehenden Kolbenstange (14) auf eine ausserhalb des Behälters gelagerte Kurbelwelle wirkt, und dass mit dem in den Behälter (11) ragenden Kolbenstangenende in den Behälter eingebaute Einrichtungen verbunden sind, die beim Einwärtshub des Kolbens (13) den Widerstand der Druckluft im Behälter überwinden und beim nach aussen gerichteten Arbeitshub des Kolbens die volle Kraftwirkung der Druckluft zur Geltung kommen lassen.
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