DE142881C

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Publication number: DE142881C
Application number: DENDAT142881D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das Kurbelgetriebe nach vorliegender Erfindung hat folgende Einrichtung:

In dem Zylinder α der beiliegenden Zeichnung bewegt sich ein mit Kolbenstange c versehener Kolben b. Die Kolbenstange c trägt am anderen Ende eine Kurbelschleife d, welche mit dem Kolben hin- und hergeht. Die Kurbelschleife kann in gewöhnlicher Weise mittels Schlitten e in Führungen f oder in anderer Weise geradlinig geführt sein.

In die Kurbelschleife d greift der Kurbelzapfen g der Scheibe i, der vorteilhaft mit einer Rolle h versehen ist. Die Scheibe i sitzt auf der getriebenen Welle j. Die Kurbelschleife d besteht aus zwei zur Kolbenstange rechtwinklig liegenden geraden Teilen k und / und zwei kreisbogenförmigen Teilen m und n, deren Krümmungshalbmesser sich aus dem Halbmesser des Kurbelkreises und dem HaIbmesser des Kurbelzapfens mit Rolle zusammen^ setzt.

Nimmt man nun zunächst an, daß die Kurbelwelle die treibende Kraft abgebe, und die Teile des Getriebes die in der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen, so ist der Kolben b am unteren Ende seines Hubes und der Kurbelzapfen g liegt am Eingange des geraden Teiles k der Schleife; die Kurbel i dreht sich hierbei im Sinne des Pfeiles p. Während nun der Kurbelzapfen den Kreisbogen \-y beschreibt, tritt er zunächst in den Teil k ein, bis der Punkt χ erreicht ist, und tritt aus demselben bei dem Punktey des Kreisbogens wieder heraus. Während dieser Bewegung wird er die Kurbelschleife zwangläufig bewegen, wobei die Länge der Geraden \-y gleich dem Hube des Kolbens ist. Während der Kolbenzapfen den Kreisbogen y - u beschreibt, bleibt die Kurbelschleife und der Kolben unbeweglich, denn der Kurbelzapfen g folgt während dieser Periode der Krümmung des Bogens m, ohne auf die Schleife einzuwirken. Am Endpunkte u dieser Periode befindet sich der Kolbenzapfen g am Eingang des zweiten Teiles / der Schleife. Während nun der Kurbelzapfen g den Bogen u-t beschreibt, bewegt er sich in dem Teile der Schleife I, der von der Länge x^l-v^l gleich x-v. ist. Der Kolben führt während dieses Teiles der Bewegung seinen Rückwärtsgang aus. Von t nach ^ beschreibt der Kurbelzapfen einen Kreisbogen an der Krümmung η entlang, ohne die Schleife zu bewegen, und der Kolben bleibt infolgedessen in Ruhe. Der Kolben führt so eine Hin- und Herbewegung mit je einer Ruhepause zwischen jeder hin- und hergehenden Bewegung aus.

Nimmt man nun an, daß die Kraftmaschine eine doppelt wirkende Dampfmaschine mit einem Zylinder sei und daß die Teile die in der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen, also bei b^x die Dampfeinströmung beginne, so ist die Wirkung folgende:

Die Betriebskraft treibt den Kolben b, also auch die Kurbelschleife d, im Sinne des Pfeiles s vorwärts. Beim Beginn dieser Bewegung liegt der Kurbelzapfen g an der Öffnung der Schleife k. Die Kurbelscheibe durchläuft den Bogen %-y unter der Einwirkung der Betriebskraft bezw. des Kolbens. Mittels des Schwungrades dreht sich dann die Kurbel- . scheibe weiter. Der Kurbelzapfen g durch-

läuft den Bogeny-u, indem er der Krümmung m der Schleife folgt. Während dieser Zeit bleibt der am Ende seines Hubes angelangte Kolben unbeweglich. Bei der Ankunft des Kurbelzapfens g in u beginnt die Dampfeinströmung gegen die Fläche b'² des Kolbens; Kolben und Kurbelschleife d gehen wieder zurück. Unter der Einwirkung der Betriebskraft durchläuft die Kurbelscheibe den

ίο Bogen u-t; der Kurbelzapfen g bewegt sich in dem Teile / der Schleife. Während dieser Phase findet ein Dampfauslaß an der Seite b^x statt. Die vierte Phase entspricht dem Durchlauf der Kurbelscheibe durch den Bogen t-%, während welcher Kurbelschleife und Kolben unbeweglich bleiben. Das Spiel wiederholt sich so in ununterbrochener Weise.

Ist die Kraftmaschine einfach wirkend, so entspricht der Kraftgang des Kolbens dem Hin- und Hergehen des Kurbelzapfens in nur einem der beiden Teile k oder / der Schleife, während das Hin- und Hergehen des Kurbelzapfens in dem anderen Teile infolge der Einwirkung des Schwungrades dem Rückgange des Kolbens in seine Anfangslage entspricht.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die beschriebene Kurbelschleife ebensowohl bei Dampfmaschinen als bei Explosionsmaschinen, überhaupt bei allen Maschinen mit hin- und hergehender Kolbenbewegung anwendbar ist. Haben die Maschinen mehrere Zylinder, so kann man dieselben derart anordnen, daß durch entsprechende Verlegung der Kurbelzapfen die Antriebsphasen der entsprechenden Kolben auf dem Umfang der Kreisbewegung der Antriebswelle der Maschine verteilt sind.

Bei den gewöhnlichen Kolbenkraftmaschinen setzt sich die Betriebskraft aus zwei Einzelkräften zusammen, einer radial und einer tangential zum drehenden Teil gerichteten. Die Antriebskraft ist vollkommen radial in den beiden Totpunkten gerichtet, wenn der Kurbelzapfen die Achsrichtung schneidet. Die Tangentialkraft ist nur im Maximum an den Punkten, die etwa go° zu den Totpunkten verstellt sind, aber ungefähr 45 ° von den Totpunkten entfernt erzeugt die Tangentialkraft einzig nützliche Arbeit und die Tangentialkraft bleibt dabei sehr klein, während die radiale Komponente, welche den Druck und infolgedessen die Reibung in den Lagern der Antriebswelle verursacht, verhältnismäßig groß bleibt. Dieser Fehler in der Antriebsweise der bisher ausgeführten Kraftmaschinen ist um so einflußreicher als die stärksten Drucke auf den Kolben während der Phasen ausgeübt werden, wo die Tangentialkraft sehr klein und der Radialdruck sehr groß ist.

Der Fehler wird durch vorliegende Erfindung vermieden. Man erkennt, daß dabei der Kolben in der Gegend der Totpunktlagen unbeweglich bleibt, und zwar auf eine genügende Bogenlänge (z. B. 90⁰ nach der Zeichnung) und daß die Tangentialkraft sehr groß und der Radialdruck sehr klein in dem Augenblicke sind, wo die Antriebsphase des Kolbens beginnt.

Man kann die Länge der Bogen m und η beliebig vergrößern oder verkleinern, um dadurch die Ruhepausen des Kolbens und umgekehrt auch die relative Länge des Hubes zu verändern.

Claims

Patent-A NSPRu ch:

Kurbelgetriebe mit Kurbelschleife für Kraftmaschinen mit hin- und hergehender Kolbenbewegung, wobei die hin- und hergehende Kolbenstange mit einer zur Kolbenbewegung rechtwinkeligen Kurbelschleife versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelschleife kreisbogenförmige Ausbiegungen (m und n) besitzt, die nur an den beiden äußeren Enden der Kurbelschleife geradlinige Teile (k und I) stehen lassen und nach einem Halbmesser gekrümmt sind, dessen Größe gleich dem Halbmesser des Kurbelkreises vermehrt um den Halbmesser des Kurbelzapfens ist, so daß die Bewegung des Kolbens nur dann auf die Antriebswelle übertragen wird, wenn der Kurbelzapfen in die geraden Teile (k I) der Schleife eingreift, wogegen keine Bewegung der Schleife vielmehr Ruhelage des Kolbens stattfindet, wenn der Kurbelzapfen die Führungen (mn) durchläuft, zu dem Zwecke, die die Reibung der Antriebswelle in den Lagern verursachenden radialen Drucke zu vermeiden und nur die Tangentialdrucke des Kolbens für die Kraftübertragung auszunutzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.