DE448920C - Druckausgleichvorrichtung fuer einfach wirkende Kolbenmaschinen - Google Patents

Druckausgleichvorrichtung fuer einfach wirkende Kolbenmaschinen

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DE448920C
DE448920C DEM86285D DEM0086285D DE448920C DE 448920 C DE448920 C DE 448920C DE M86285 D DEM86285 D DE M86285D DE M0086285 D DEM0086285 D DE M0086285D DE 448920 C DE448920 C DE 448920C
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pressure compensation
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Druckausgleichvorrichtung für einfach wirkende Kolbenmaschinen. Es ist bereits bekannt, bei Verbundkompressoren mit Dampfantrieb den einfach wirkenden Hochdruckkompressorzylinder senkrecht zu der den Dampf- und den N iederdruckkompressorkolben verbindenden Kolbenstange anzuordnen und mit ihr durch einen Ellipsenlenker so zu verbinden, daß eine Übertragung gleicher oder entgegengesetzt gerichteter Drucke auf die beiden Lufthochdruckkolben möglich ist.
  • Durch vorliegende Erfindung sollen die Nachteile, die sich bei einfach wirkenden Kolbenkraftmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, die in bekannter Weise eine paarweise Anordnung von Lenkerteilen zu beiden Seiten der Kolbenstange des Arbeitskolbens aufweisen, um gleiche und entgegengesetzt gerichtete Drucke auf senkrecht hierzu arbeitende Hilfskolben zu übertragen, durch die hohen Kompressionsdrücke ergeben, gemildert oder aufgehoben werden. Dazu sind gemäß der Erfindung vier unabhängige Kniegelenkteile mit ihren Enden in Lagern der zusammenarbeitenden Kolben und Hilfskolben so bewegbär angeordnet, daß sie in beiden Bewegungsrichtungen der Kolben gleiche und entgegengesetzt gerichtete Drücke übertragen und beim Arbeitshube ihre Winkelstellungen so ändern, daß sie eine Verminderung des Gegendruckes ermöglichen, und zwar allmählich, um die dem Arbeitsdruck ausgesetzten Maschinenteile, wie Kolbenstange, Pleuelstange, Kurbel, zu schonen. Hierbei kann noch die Abänderung getroffen sein, daß der Arbeitskolben nur mittelbar durch eine Flüssigkeit auf die Vorrichtung einwirkt, wobei die Flüssigkeit sich zwischen zwei entgegengesetzt zueinander bewegbaren, gleichachsigen Kolben befindet, deren äußere Enden durch die Kniegelenkteile mit den senkrecht hierzu arbeitenden Gegenkolben verbunden sind.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt; es veranschaulicht: Abb. i einen senkrechten Schnitt durch einen Teil eines Dieselmotors, bei welchem die Erfindung Anwendung gefunden hat, Abb. 2 die Teile in einer anderen Stellung, Abb. 3 ein Diagramm der im Arbeitszylinder wie im Kniehebelgelenk auftretenden Drücke, Abb.4 eine perspektivische -Darstellung der Kolben und Kniehebel und Abb. 5 eine Bauart, bei der eine Flüssigkeitsübertragung zur Verwendung kommt. In der Zeichnung ist i der Arbeitszylinder und 2 der in ihm arbeitende Kolben. Das die Antriebskraft erzeugende Arbeitsspiel findet ausschließlich oberhalb des Kolbens 2 statt, und bei demselben werden sehr hohe Gasdrucke erzeugt, wenn sich der Kolben im oberen Teile seines Arbeitshubes befindet. Die Drucke oberhalb des Kolbens 2 werden gemäß der Erfindung dadurch teilweise ausgeglichen, daß an der Unterseite des Kolbens eine Kraft angreift, die durch das Ende eines @#iergliedrigen Kniegelenkes ausgeübt wird, an dessen Gelenken gleiche und entgegengesetzte Kräfte wirken, die rechtwinklig zu der abgeleiteten Kraft angreifen. Das Ende jedes Kniehebels bewegt sich derartig, daß die Winkelstellung der Gelenke zur Richtung der aufgewendeten Kraft zunimmt, während der Kolben sich aufwärts bewegt.
  • Bei der in den Abb. i und 2 dargestellten Bauart "virkt auf die Kolben 3 in den Zylindern 4 Luftdruck. Die Kolben 3 bewegen sich in den Zylindern 4 in der Richtung A, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Hauptkolbens :2 steht.
  • Die vier Kniehebelgelenke 5 sitzen mit ihren Kniegelenken 6 an den Kolben 3. Das obere Ende 7 des Kniehebels ist unmittelbar an der Unterseite des Arbeitskolbens :2 gelagert. Das untere Ende 8 des Kniehebels ruht auf dem ortsfesten Sitze g. Um den Gelenken 6 zu ermöglichen, die nötige senkrechte Bewegung mit der halben Hublänge des Kolbens 2 auszuführen, können die Zylinder q. frei senkrecht in festen Führungen io gleiten, und die Druckluft wird ihnen vom Druckluftbehälter i i durch die beweglichen Rohre 12 zugeführt. Die Enden der Kniehebel sind so breit, daß die erforderliche Lagerfläche vorhanden ist, die dem zu ühertragenden Druck - zu widerstehen vermag. Wenn der Arbeitskolben :2 aus der Stellung in Abl>. i heruntergeht in die Stellung nach Abb. 2, so werden die Kolben 3 nach auswärts getrieben, entgegen dem Luftdruck in den Zylindern q.. Wenn der Arbeitskolben nach oben geht, wird sein Aufstieg durch die Kolben 3 unterstützt.
  • Der durch ein in der beschriebenen Weise angeordnetes Kniehebelgelenk ausgeübte resultierende Druck verändert sich analog zum Gasdruck.
  • Das Diagramm in Abb. 3, in welchem die Ordinaten Drücke und die Abszissen die Bewegung des Kolbens 2 darstellen, zeigt, daß ein hoher Druck b, o durch das Kniegelenk auf den Kolben 2 ausgeübt wird, wenn dieser sich am oberen Ende seiner Bahn befindet, während ein niedriger Druck e, g auf den Kolben 2 wirkt, wenn dieser sich am unteren Ende seines Hubes befindet. Die in den Kniegelenken wirkenden Drücke werden durch die Linie b, c, d, e dargestellt. Da diese Linie eine Kurve ist, ähnlich der Kurven h, i, k der Gasexpansion und der Kurve 1, m, a der Gaskompression, so ist es klar, daß durch eine geeignete Anordnung des Kniegelenkes die Werte des Kniehebeldruckes so geregelt werden können, daß die Linie b, c, d, e in l@ezug auf die Kurven h.- i, k und 1; 112, a eine solche Lage wie die dargestellte einnimmt,bei der der größte Unterschied zwischen dem Gasdruck über dem Kolben 2 und dem Kniegelenkdruck unter dem Kolben 2, die in dem Diagramm durch den abwärts gerichteten Druck h, c und den aufwärts gerichteten Druck na, d dargestellt sind, ein Minimum wird, wobei dieser Unterschied die unausgeglichene Kraft darstellt, welche noch durch die Kolbenstange 13, die Pleuelstange 14, die Kurbel 15 und die Zylindersäule 16 übertragen werden muß.
  • Bei der Anordnung des viergliedrigen Kniehebelgelenkes gemäß der Beschreibung tritt seitlicher Schub bei der Übertragung des Ausgleichsdruckes auf den Kolben 2 nicht auf.
  • Bei der in Abb.5 dargestellten Bauart wird der Kniehebeldruck durch flüssige Mittel auf den Kolben 2 übertragen. Ein Gehäuse 1.7 ist an das untere, offene Ende des Zylinders i angeschlossen und enthält Öl oder eine andere geeignete Flüssigkeit 18. Die Zylinder i9 und iga, in welchem sich die gegenüberstehenden Kolben 2o und 20a bewegen, stehen mit dem Innern des Gehäuses i; in Verbindung. Die Kolben 2o und 20a sind durch ihre Kolbenstangen 21 und Zia mit den entgegengesetzten Enden 8 und 7 des Kniehebelgelenkes verbunden. Da beide Enden des Gelenkes in dieser Weise sich um denselben Betrag bewegen, sind die Zylinder 4. in diesem Falle ortsfest. Es können Vorkehrungen getroffen werden, um das Spiel des Gelenkdruckes zu ändern und sich Änderungen des Druckspiels über dem Kolben 2 anzupassen. Bei einem gegebenen Huhe des Arl:eitskolbens 2 kann eine Änderung des Gelenkdruckspiels auf zwei Arten herbeigeführt werden. Zum Beispiel kann gemäß Abb. i eine Einstellung erfolgen, indem man den Sitz g senkrecht verstellbar macht vermittels senkrechter Führungsstifte 22 und eines Stützkeiles 23, der durch eine Spindel 24 und eine Handraclmutter 25 einstellbar ist; indem man den Sitz 9 anhebt, wird die mittlere Winkelstellung der Kniegelenkglieder verändert. Eine Erniedrigung des Sitzes g hat die entgegengesetzte Wirkung.
  • In der Flüssigkeitsübertragungseinrichtung nach Abb.5 ist zu demselben Zweck ein Flüssigkeit enthaltender Behälter 26 vorgesehen. welcher vermittels Luftdrucks in seinem oberen Teil auf einem Druck zwischen den Grenzdrücken, denen die Flüssigkeit ausgesetzt ist, gehalten wird. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 17 und dem Behälter 26 ist l7ei normalem Betriebe durch einen Zweiweg hahn 27 geschlossen, der gedreht «-erden kann, um die Verbindung herzustellen über eines der Rückschlagventile 28 oder 29, die sich in entgegengesetzter Richtung öffnen.
  • Wenn die Verbindung mittels des Rückschlagventils 28 hergestellt wird, das sich aus dein Behälter nach auswärts öffnet, so wird das Ergebnis erzielt, daß jedesmal. wenn der Druck der Flüssigkeit 18 auf einen niedrigen Druck heruntergeht, etwas Flüssigkeit aus dem Behälter 26 in das Gehäuse 17 gelangt. Dies verursacht eine Verschiebung der MitteIstellung der Kolben 20 und 20a nach außen und eine Veränderung der mittleren Winkelstellung der Gelenkglieder mit demselben Ergebnis wie in dem Beispiel nach Abb. i. Anderseits geht, wenn man den Hahn 27 dreht, um das Ventil i9 zur Wirkung zu bringen, Flüssigkeit aus dem Behälter 17 in den Behälter 26 bei jedem Spitzendruck der Flüssigkeit 18, was die mittlere Winkelstellung des Kniegelenkes im entgegengesetzten Sinne verändert. Die zweite Weise, in welcher das Spiel des Kniegelenkdruckes verändert werden kann, ist die, daß der Druck der Flüssigkeit in dem Behälter i i verändert wird, wodurch der senkrechte Maßstab der Linie b, c-, d, e verändert wird, um einer anhaltenden Änderung des mittleren Druckes über dem Kolben :z zu entsprechen. Das geschieht, indem man entweder mehr Luft durch den Zweiweghahn 3o einströmen läßt von einer Druckquelle 31 oder indem man Luft aus dem Behälter i i durch den Hahn 30 ins Freie entweichen läßt. Ein Manometer 32 zeigt den Druck in dem Behälter an.
  • Wenn die Kraftmaschine im Viertakt arl:eitet, so sind Vorkehrungen getroffen, um zu verhindern, daß der Kniehebeldruck während des Spül- und Saughubes zur Wirkung kommt. Bei der veranschaulichten Bauart wird dies durch ein Steuerventil 33 für den Zylinder 4 erzielt. Dieses Ventil 33 setzt gewöhnlich die Zylinder 4 in Verbindung mit dem Druckluftbehälter i i. Ein Nocken 34, der von der Maschinenwelle 35 angetrieben wird, verschiebt während des Spül- und Saughubes des Motors das Ventil 33, so daß die Zylinder 4 mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Druckausgleichvorrichtung für einfach wirkende Kolbenmaschinen, insbesondereVerbrennungskraftmaschinen, mit paarweiser Anordnung der Lenkerteile der senkrecht zum Arbeitskolben wirkenden Hilfskolben zu beiden Seiten der Kolbenstange des Arbeitskolbens, dadurch gekennzeichnet, daß vier unabhängige Kniegelenkteile (5) mit ihren Enden einerseits in Lagerpfännen (7, 8) des Arbeitskolbens (2) und ortsfesten Gegenkörpers (9), anderseits in Lagerpfannen (6) der Hilfskolben (3) angeordnet sind.
  2. 2. Druckausgleichvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (2) unter Vermittlung einer Flüssigkeit (18) auf zwei entgegengesetzt zueinander bewegbare, gleichachsige Kolben (2o und 2oa)einwirkt, deren Verlängerungen durch die Kniegelenkteile (5) mit den Gegenkolben (3) verbunden sind.
DEM86285D 1924-09-07 1924-09-07 Druckausgleichvorrichtung fuer einfach wirkende Kolbenmaschinen Expired DE448920C (de)

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DE (1) DE448920C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2478197A1 (fr) * 1980-03-14 1981-09-18 Cytec France Dispositif de conversion thermomecanique pour machines lentes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2478197A1 (fr) * 1980-03-14 1981-09-18 Cytec France Dispositif de conversion thermomecanique pour machines lentes

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