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Mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschine mit gegenläufigen Kolben.
Gegenkolbenmaschinen mit gegenläufigen Kolbengruppen sind an sich bekannt. Sie haben
aber den Nachteil, daß entweder verwickelt geformte Verbindungsstücke vorhanden
sind, die einer guten Kraftübertragung nicht standhalten, insofern als sie Verbiegungen
erleiden, die zum Bruche führen oder Erzitterungen und Schwingungen oder Klemmung
der Kolben im Zylinder hervorrufen, oder daß sie, wenn mehrere Zylinderreihen nebeneinander
angeordnet sind, mehrere Kurbelwellen haben, die durch Zahnräder miteinander verbunden
sind.
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Die Erfindung vermeidet diese Übelstände. Sie bezieht sich auf mehrzylindrige
Kolbenmaschinen, besonders Zweitaktverbrennungskraftmaschinen mit gegenläufigen
Kolben und mehreren nebeneinanderliegenden Zylindern oder Zylinderpaaren, und ihre
Eigenart liegt in der Verwendung zweier gegenläufigen Kolbengruppen, von denen jede
aus gleichläufigen Kolben gebildet wird, so @daß die Verbindung der Kolben durch
Stangen und Traversen nicht nur in Richtung der Kurbelwelle, sondern auch senkrecht
oder im Winkel dazu erfolgt und daß >jede Kolbengruppe auf gleichgerichtete Kurbeln
oder Kurbelkröpfungen arbeitet. Die Umführungsstangen laufen hierbei parallel oder
nahezu parallel mit den Achsen der Zylinder. Die Traversen und Verbindungsstücke
haben einfache Formen, die einwandfrei den bekannten Kräften entsprechend berechnet
und richtig bemessen und ausgebildet werden können. Außerdem ist die Anordnung völlig
gusbalanziert, und zwar sowohl hinsichtlich der umlaufenden, als auch der hin und
her gehenden Massen, was für Schiffe, Fahrzeuge und Flugmaschinen von größter Wichtigkeit
ist.
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Die Zusammenfassung der Leistung auf geringem Raume ergibt eine bisher
unerreicht leichte Maschine von hoher Drehzahl (wegen der geringen Kolbengeschwindigkeit)
und von hoher Leistung auf bisher unerreicht geringem Raume, da nicht nur die Zylinderachsen
in der Ebene der Kurbelwelle, sondern auch in mehreren parallel dazu verlaufenden
Ebenen angeordnet sind.
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Die Zylinder bzw. Kolben brauchen nicht gleichen Durchmesser oder
gleichen Hub zu haben. Es können auch einzelne Zylinder oder ganze Reihen von Zylindern'
fortgelassen sein. Infolge der vielen gleichen Teile eignet sich die Maschine zur
Massen- und Reihenfabrikation, indem Zylinder und Kolben auf Vorrat gearbeitet werden
und durch geeignete Kammern dann in der gewünschten Anzahl verbunden werden. Die
Zylinder sind einzeln hergestellte, frei dehnbare, glatte, leicht auswechselbare
Rohre.
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Die Lager der Kurbelwelle sind entlastet, so daß die Welle ein reines
Kräftepaar erhält. Um der Wärmeausdehnung Rechnung zu tragen, sind die Kolbenstangen
gelenkig mit den Kolben und den Traversen verbunden, so daß erhebliche Fehler in
der Herstellung, Schrägstehen der Zylinderachsen usw. sowie ungleiches Nachstellen
der Pleuelstangen keinen Einfluß auf den Gang der Maschine haben.
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Die Zylinder je einer unter sich -verbundenen
Kolbengruppe
werden ebenfalls durch Flanschenstutzen oder Rohre miteinander verbunden, also in
der Zeichnung, die die Erfindung veranschaulicht, die Zylinder der Gruppe A unter
sich und die Zylinder der Gruppe B unter sich.
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Neun bzw. zwölf Kolbenpaare brauchen nur drei bzw. vier Pleuelstangen,
was nicht nur billige Herstellung, sondern auch leichte Maschinen ergibt.
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Die Fig. i und 2 zeigen solche Maschinen von drei bis neun Zylindern.
Um völlige Doppelwirkung der Maschine zu erreichen; so daß sie wie eine Einzylinderdampfmaschine
arbeitet, erhält der Mittelzylinder zA fachen Ouerschnitt der beiden Seitenzylinder.
Die gegeneinandierlaufenden, Kolbengruppen .sind unter sich in allen Figuren mit
A bzw. B
bezeichnet.
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In Fig. i und 2 arbeitet Gruppe B auf die Mittelpleuelstange, Gruppe
A auf die Seitenpleuelstangen.
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In Fig. 3 bis 5 arbeitet Gruppe B auf die beiden Mittelkurbelkröpfungen,
Gruppe A auf die beiden Seitenkröpfungen. Jede Kurbel oder Kurbelkröpfung kann durch
eine oder mehrere gleichgerichtete Kurbeln oder Kurbelkröpfungen mit einer oder
mehreren Pleuelstangen ersetzt weiden.
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Die Fig. 5 zeigt die beiden Kolbengruppen z. B. einer neunzylindrigen
Maschine schaubildlich.
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Die Fig.6 bis 9 veranschaulichen im besonderen, in welcher Weise die
Kolben der drei in der zur Kurbelwelle senkrechten Ebene a-b (Fig. 2 und q.) angeordneten
Zylinder miteinander verbunden und in welcher Weise die Traversen und Längsstangen
angeordnet sind.
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Wie diese Figuren durch Darstellung im Grundriß und Schnitt zeigen,
durchdringen die Kolbenstangen und Umführungsstangen je die andere Traverse durch
genügend weit gehaltene Löcher, ohne daß die Stangen miteinander infolge geeigneter
' Versetzung in Berührung kommen.
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Die Fig. 9 zeigt im besonderen eine gleichfalls mögliche Anordnung,
gemäß welcher die beiden dort mit B bezeichneten Zylinder mit Gabelstange auf die
Mittelkröpfung einwirken. In der Darstellung dieser Figuren steht, was zu besserem
Verständnis noch erwähnt sein möge, die Gruppe A in tiefster Stelle und die Gruppe
B in höchster Stelle. Wenn, wie das Beispiel der Fig.9 veranschaulicht, einzelne
Zylinder fortgelassen sind, so ist dies nicht etwa eine Willkür, sondern eng verknüpft
mit der Massenherstellung, auf die die ganze Maschine zugeschnitten ist. Die einzelnen
Zylinder sind als Einzelrohre konstruiert, die als Massenartikel hergestellt werden.
Je nach verlangter Stärke des Motors in bestimmten Grenzen können also mit demselben
Zylinder, der auf Vorrat gearbeitet sein kann, verschiedene Stärken hergestellt
werden. Geht man von dem in r'ig. 5 dargestellten Neunzylindermotor aus, so kann
man zunächst die vier Zylinder an den Ecken fortlassen, so daß eine fünfzylindrige
Maschine entsteht, deren Zylinder wie die fünf Punkte auf einem Würfel gruppiert
sind. Die Achse der Kurbelwelle verläuft dabei diagonal. Läßt man nun noch den :Mittelzylinder
fort, so ergibt sich der in der Fig.9 im Grundriß dargestellte Motor.
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Die Zylinder können auch als Pumpen, Kompressoren usw. benutzt werden,
und zwar ganz oder teilweise.
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-Man kann z. B. einige Zylinder Luft ansaugen lassen, die nach Zwischenspülung
in einem Expansionszylinder expandiert, und so eine Kühlmaschine mit der Antriebsmaschine
in einem Aggregat vereinigt erhalten.
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Es können auch einige Zylinder als Gas-, Gemisch- oder Spülpumpen
oder als Anlaß-und Einblase-Druckluftkompressoren, z. B. für Dieselmaschinen, verwendet
werden.
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Die Traversen können außerdem als Pumpenkolben für Gas-, Gemisch-
oder Spülluft-, sowie für Anlaß- bzw. Umsteuermaschinen Verwendung finden.
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Durch die Verwendung einzelner Zylinder oder Zylindergruppen als Kraftzylinder
und anderer Zylinder als Pumpenzylinder oder als Zylinder für andere Zwecke wird
bei der Erfindung folgender Vorteil erreicht: Mehrzylindrige Maschinen können natürlich
auch bei anderer Bauart Zylinder enthalten, die als Pumpenzylinder usw. wirken,
also nicht als Kraftzylinder in Anwendung kommen. Im vorliegenden Falle hat aber
im Gegensatz zu derartigen bekannten eine neunzylindrige Maschine nur drei Pleuelstangen,
eine zwölfzylindrige nur vier Pleuelstangen nötig. Der Raumbedarf einer gewöhnlichen
dreizylindrigen Maschine ist also annähernd derselbe, wie der einer neunzylindrigen
Maschine gemäß der Erfindung. Die Länge der Maschine ist hierbei die genau gleiche,
und nur die Breite des Wassermantels ist etwas größer. Bei bekannten mehrzylindrigen
Maschinen mit teilweise nicht zu Kraftzwecken herangezogenen einzelnen Zylindern
liegen die nicht als Kraftzylinder verwendeten Zylinder neben den als Kraftzylinder
verwendeten Zylindern in Richtung der Kurbelwelle, während sie im vorliegenden Falle
neben den - Kraftzylindern, aber senkrecht zur Achse liegen. Die Pumpenzylinder
sind also nebenbei an die Kraftzylinder ohne besondere Pleuelstange angehängt. Hieraus
ergibt sich also ein besonderer
Vorteil, wenn gerade beim Gegenstande
der Erfindung einzelne Zylinder zu Arbeitszwecken herangezogen werden. Für diese
Pumpenzylinder kommen nur diejenigen in Frage, deren Achsen in den beiden parallel
zur Ebene der Kurbelwelle liegenden Ebenen angeordnet sind.
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Erwähnt sei noch, daß natürlich alle schon bekannten Anordnungen,
wie V-Form, Sternform, Kombination von liegend und stehend usw., auch bei dieser
Maschine zur Raumersparnis usw. Anwendung finden.