DE169351C

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Publication number: DE169351C
Application number: DENDAT169351D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES A

PATENTAMT.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Zweitakt-Explosionskraftmaschine, welche im wesentlichen aus zwei unabhängig voneinander arbeitenden Kolben besteht, die aneinander geschoben den Arbeitshub gemeinsam vollführen, um hierauf getrennt voneinander als Saugkolben und Verdichtungskolben zu wirken.

Es sind bereits Explosionskraftmaschinen

ίο mit Haupt- und Hilfskolben bekannt, bei welchen der Hauptkolben allein den Arbeitshub mittels Kurbeltriebes auf die Welle überträgt, während der Hilfskolben nur dazu dient, die Verbrennungsgase aus dem Zylinder auszutreiben und frische Ladung anzusaugen.

Von diesen Maschinen unterscheidet sich die den Gegenstand der Erfindung bildende Maschine dadurch, daß die Bewegungen der Kolben mittels in unrunde Nuten zweier Schwungscheiben eingreifender Rollen auf die Maschinenwelle übertragen werden, und daß der Hilfskolben einen Saughub ausführt, der kürzer als der gemeinsame Expansionshub beider Kolben ist.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Explosionskraftmaschine. Fig. ι ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt. Fig. 2 ist eine zur Fig. 1 senkrecht liegende Schnittansicht. Fig. 3 zeigt die Stellung der beiden Kolben kurz vor Vollendung des Saughubes in dem Augenblick, in dem der äußere Kolben seinen Verdichtungshub beginnt. Fig. 4 zeigt die Stellung der beiden Kolben in dem Augenblick, in dem der innere Kolben seinen Saughub vollendet hat, während der äußere Kolben seinen Verdichtungshub fortsetzt.

In dem Zylinder c (Fig. 1) bewegen sich zwei Kolben k, Ar₁, welche auf den einander zugekehrten Stirnseiten mit Zähnen \ versehen sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, so daß die aneinander geschobenen Kolben im gegenseitigen Eingriff liegen und in dieser Lage einen einheitlichen Kolben darstellen. Kolben k wird mittels der Kolbenstange s und der am Kreuzkopfe angeordneten Gleitrolle g von den in der Schwungscheibe S befindlichen Nuten aus bewegt, während Kolben A₁ mittels des Gestänges ^₁ und der auf dessen Verbandbalken sitzenden Gleitrolle g₁ auf die Nut M₁ der aus Fig. 2 ersichtlichen Schwungscheibe S₁ wirkt bezw. von dieser Nut aus bewegt wird. Der Kreuzkopf der Kolbenstange 5 führt sich somit unabhängig zwischen dem Gestänge S₁, ebenso umgekehrt das Gestänge S₁ auf dem Kreuzkopfe der Kolbenstange s. Die Form der Nut n_x kann derart gewählt werden, daß der während des Arbeitshubes auf die zusammengeschobenen Kolben ausgeübte Druck der expandierenden Verbrennungsgase, welcher

lediglich durch die Gleitrolle g₁ auf die Schwungscheiben 5 und S₁ übertragen wird, während die Rolle g in dem betreffenden Teil der Nut η, welcher zu diesem Zwecke etwas erweitert ist, leer geht, in jeder Lage der Kolben infolge der den jeweiligen Kraftverhältnissen im Zylinder angepaßten Entfernung der Rolle von der Schwungscheibenmitte eine gleichmäßige Kraftabgabe an die

ίο Schwungscheiben bewirkt, so daß deren Schwungmasse in geringerem Gewichte ausgeführt werden kann, ein Umstand, welcher namentlich für den Betrieb von Fahrzeugen von Vorteil ist. Die Rolle g₁ ist zur Schwungscheibe S₁ so gelagert, daß die Entfernung der ersteren von der Schwungscheibenmitte bei Ausübung des größten Explosionsdruckes auf die Kolben am kleinsten ist, während diese Entfernung im Verhältnis zu der im Zylinder vor sich gehenden Abnahme des Expansionsdruckes zunimmt, wodurch die Wirkung auf die rotierenden Schwungscheiben dauernd gleichförmig erhalten werden kann. Dieselbe Wirkung ergibt sich naturgemäß auch für die Verdichtung, so daß beim Beginn dieser Arbeitsphase der Hebelarm zur Übertragung der Kraft auf die Schwungscheiben größer ist und bis zur Schlußstellung der Kolben abnimmt.

Infolge dieser Ubertragungsanordnung der Kolbenbewegung auf die Schwungscheiben hat man es denn auch in der Hand, die Kolbenbewegung selbst bezw. die Hubanzahl der Kolben unabhängig von der Umdrehungszahl der Schwungscheiben zu machen, z. B. für je vier Kolbenhübe eine Umdrehung der Welle, indem man bei schnellaufenden Maschinen die Nuten derart formt, daß sie der Verhältniszahl entsprechen, in welcher die Hubanzahl der Kolben zu der Umdrehungsanzahl der Schwungscheiben steht.

Auch kann durch diesen Antrieb bei möglichst raschem Übergang des Kolbens in seine höchste Geschwindigkeit erzielt werden, daß diese während des größten Teiles des Kolbenhubes fortbesteht, so daß das explodierende Gasluftgemisch sich früher ausdehnen kann und von der hohen Temperatur desselben ein großer Teil für die Explosionsarbeit erhalten bleibt, welcher bisher durch die Zylinderwand in das Kühlwasser gehen mußte.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, befindet sich das Zuflußventil ν am Ende des Zylinders, schließt mit seiner unteren Ventilfläche in der Ebene der Zylinderwandung ab und wird bei seiner Öffnung nach außen hin entsprechend gesteuert. Je nach der gewünschten Füllung der Maschine, welche bei jedem Arbeitshube zur Explosion gelangen soll, wird das Einlaßventil kürzer oder länger offen gehalten. Diese Steuerung erfolgt von einem selbsttätigen Geschwindigkeitsregler beliebiger Bauart, kann aber auch von Hand aus bewerkstelligt werden, während die Steuerung des Auspuffventiles durch ein auf der Antriebswelle sitzendes Exzenter erfolgt.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende :

Befinden sich die beiden Kolben k k₁ in der in Fig. 1 gezeichneten Lage am Ende der Expansion und des Arbeitshubes, so öffnet sich das Einlaßventil ν und der Kolben k saugt bei seiner Bewegung nach rückwärts (Fig. 3) Gasluftgemisch an, während der Kolben k₁ noch immer in der Stellung sich befindet, welche er am Ende des Arbeitshubes eingenommen hat. Bei weiterer Drehung der Schwungscheiben beginnt nun der Kolben &, unter gleichzeitiger weiterer Rückbewegung des Kolbens k gleichfalls seine Rückwärtsbewegung, so daß nach Schließung des Einlaßventiles das zwischen den beiden Kolben befindliche Gasluftgemisch mit nach rückwärts verschoben wird, bis bei der Schlußstellung des Kolbens k ein Übertritt der Gase in den Verdichtungsraum C erfolgt, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Dieser Übertritt der Gase aus dem Zylinder in den Verdichtungsraum wird dadurch ermöglicht, daß bei der Schlußstellung des Kolbens k die Enden der im Zylinder vorgesehenen Kanäle χ freiliegen, so daß ein Verbindungsweg von dem Zylinder nach dem Verdichtungsraume C um den Kolben k herum gebildet wird. Der Kolben k verbleibt nun in dieser Lage, bis sich der Kolben Zf₁ bei seiner fortgesetzten Bewegung fest an den Kolben k anlegt, während welcher Zeit die Verdichtung des Gasluftgemisches erfolgt, um bei der hierauf erfolgenden Explosion mit letzterem als einheitlicher Kolben den Arbeitshub zurückzulegen, worauf sich der beschriebene Arbeitsvorgang wiederholt.

Die verbrannten Gase werden bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens k ausgestoßen. Der Saughub ist also um die Größe der von den beiden getrennten Kolben in einer Richtung gleichzeitig zurückgelegten Strecke geringer, während für die Expansion der ganze Zylinderraum zur Verfügung steht.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

i. Explosionskraftmaschine mit zwei unabhängig voneinander sich bewegenden Kolben, welche den Arbeitshub zusammen ausführen und von denen der eine Kolben allein die verbrannten Gase ausstößt und neue Ladung ansaugt, während der andere Kolben die Lädung verdichtet, dadurch

gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (k ky) mittels in unrunde Nuten (n H₁J zweier Schwungscheiben (S S₁), eingreifender Rollen (g'g₁) derart bewegt werden, daß der äußere Kolben (kJ dem zurückgehenden inneren, Gemisch ansaugenden Kolben (k) nach Zitrücklegung einer bestimmten Strecke und bevor das Ende des Hubes erreicht ist, nachfolgt, so daß der innere Kolben (k) einen Saughub ausführt, der kürzer als der gemeinsame Expansionshub beider Kolben ist.
2. Eine Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (n Ti₁) der Sch'wungscheiben (S S₁) derart gestaltet sind, daß — bei Einschaltung entsprechender Übergangskurven zu Beginn und am Ende des Kolbenhubes — entweder eine gleichförmige Kolbenbewegung während des größten Teiles des Kolbenweges bei raschestem Übergang in die vorherrschende Geschwindigkeit und raschester Abnahme derselben vor Umkehr der Kolbenbewegung oder eine gleichmäßige Kraftübertragung vom Kolben auf die Schwungscheiben bei ungleichförmiger Kolbengeschwindigkeit oder ein zwischen diesen beiden Fällen liegender Effekt durch Anpassung der Entfernung der angreifenden Rolle (g₁) von der Schwungscheibenmitte an den Kolbenweg oder an die während des Arbeitshubes im Zylinder herrschenden Druckkräfte erzielt wird. *

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.