DE569217C - Mass balancing in crank gears - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgetriebe besonders für schnellaufende Kraft und Arbeitsmaschinen, bei welchen die Kräfte der hin und her gehenden Massen innerhalb der Maschine ausgeglichen sind. Bei den bekannten Arten des Massenausgleiches sind für den vollkommenen Ausgleich der Kippmomente stets mehrere Kurbeln erforderlich. Bei den Kurbeltrieben, bei denen mehrere Kolben, im besonderen ο zwei Kolbenpaare, auf einen doppelarmigen Hebel wirken, der dann einen einzigen Kurbeltrieb bewegt, derart, daß das eine Kolbenpaar abwärts geht, wenn sich das andere aufwärts bewegt, entstehen Kippmomente, die nicht ausgeglichen sind.The invention relates to a crank mechanism especially for high-speed power and work machines, in which the forces of the reciprocating masses are balanced within the machine. In the known species of the mass balance are always several for the perfect balance of the tilting moments Requires cranks. In the case of the crank mechanisms, in which there are several pistons, in particular ο two pairs of pistons, on a double-armed lever act, which then moves a single crank mechanism in such a way that the one pair of pistons downwards goes, when the other moves upwards, overturning moments arise that do not are balanced.

Erfindungsgemäß werden diese Kippmomente nun dadurch ausgeglichen, daß drei auf einen gemeinsamen Kurbeltrieb arbeitende Kolben vorgesehen sind, von denen der mittlere unmittelbar auf einen Kurbeltrieb wirkt, während die beiden anderen zu beiden Seiten des mittleren durch doppelarmige Hebel mit dem Kurbeltrieb verbunden sind, und wobei die Kurbelwelle in der Verbindungsebene der Zylinderachsen oder im Winkel, insbesondere senkrecht dazu, liegen kann.According to the invention, these tilting moments are now compensated by the fact that three on one common crank mechanism working pistons are provided, of which the middle directly acts on one crank mechanism, while the other two are on either side of the middle one are connected to the crank mechanism by double-armed levers, and the Crankshaft in the connecting plane of the cylinder axes or at an angle, in particular perpendicular to it.

Die Zeichnung stellt die Erfindung dar. Abb. ι zeigt drei auf einen gemeinsamen Kurbeltrieb d wirkende Kolben a, b, c, von denen der Kolben « mittels eines gewöhnlichen Schubkurbelgetriebes auf die Kurbel d wirkt, während die Kolben b und c dadurch auf den gleichen Kurbeltrieb wirken, daß ihre hin und her gehenden Massen ihre Bewegungen durch die doppelarmigen Hebel e und f und unter Vermittlung der Lenker g und h auf den gleichen Kurbeltrieb übertragen. Statt der Lenker g oder h können auch die mittleren Drehpunkte der Hebel e und f gelenkig aufgehängt werden.The drawing illustrates the invention. Fig. Ι shows three d acting on a common crank drive piston a, b, c, of which the piston "means of an ordinary crank gear to the crank acts d, while the piston b and c by the same The crank mechanism has the effect that its masses going back and forth transmit their movements to the same crank mechanism through the double-armed levers e and f and through the intermediary of the link g and h. Instead of the handlebars g or h , the central pivot points of the levers e and f can also be suspended in an articulated manner.

Sind die Abstände der Achsen der beiden außenliegenden Kolben c und b von der Achse des mittleren Kolbens α gleich, d. h. also die Entfernung i gleich der Entfernung k, und wird das Gewicht der mit dem Kolben α hin und her gehenden Massen doppelt so groß gewählt wie das Gewicht der mit jedem der beiden Kolben b und c hin und her gehenden Massen, wobei das Gewicht der mit dem Kolben b und c hin und her gehenden Massen unter sich gleich ist, so sind die Wirkungen der Massenkräfte der hin und her gehenden Massen innerhalb der Maschine vollkommen ausgeglichen.If the distances between the axes of the two outer pistons c and b from the axis of the central piston α are the same, ie the distance i is equal to the distance k, and the weight of the masses reciprocating with the piston α is chosen to be twice as large as the weight of the masses going back and forth with each of the two pistons b and c , the weight of the masses going back and forth with the piston b and c being the same, the effects of the inertial forces of the masses going back and forth are within of the machine perfectly balanced.

Hieran wird auch dadurch nichts geändert, daß die Welle der Kurbel d nicht, wie in Abb. 1 angenommen wurde, senkrecht zur Ebene steht, die man sich durch die Achsen der drei Kolben a, b, c gelegt denken kann, sondern, um einen rechten Winkel hiergegen verdreht, in diese Ebene hineinfällt oder einen beliebigen anderen W^Tinkel mit ihr einschließt. Diese verschiedenen Möglichkeiten zeigt Abb. 2, welche einen Grundriß zur Abb. 1 darstellt. Die Richtung m~m stellt die Richtung der Kurbelwelle senkrecht zur Fläche, die durch die drei Achsen derNothing here is changed by the fact that the shaft of the crank d is not, as was assumed in Fig. 1, perpendicular to the plane that can be thought of as passing through the axes of the three pistons a, b, c , but around one twisted against this right angle falls within this layer or includes any other W ^T inkel with it. These various possibilities are shown in Fig. 2, which is a plan for Fig. 1. The direction m ~ m represents the direction of the crankshaft perpendicular to the surface defined by the three axes of the

Kolben gelegt werden kann, dar, während die Richtung m' die Lage-in dieser Ebene und die Richtung in" unter einem von einem rechten Winkel abweichenden Winkel zur Ebene darstellt. Piston can be placed, while the direction m 'represents the position in this plane and the direction in " at an angle deviating from a right angle to the plane.

In solchen Fällen, in denen der Hub der drei Kolben a, b, c nicht gleich ist, läßt sich trotzdem die Wirkung der hin und her gehenden Massen vollkommen ausgleichen, wenn nichtIn such cases, in which the stroke of the three pistons a, b, c is not the same, the effect of the masses moving back and forth can nevertheless be completely compensated, if not

ίο die Summe der Gewichte der beiden äußeren Kolben ebenso groß gemacht wird wie das Gewicht des mittleren Kolbens, wobei unter dem Gewicht des Kolbens dasjenige sämtlicher mit ihm hin und her gehender Massen zu verstehen ist, sondern an Stelle dessen die Summe der Produkte aus Gewicht und Hub der beiden äußeren Kolben gleich dem Produkt aus Gewicht und Hub des mittleren Kolbens. Sind die Entfernungen * und k der Achsen derίο the sum of the weights of the two outer pistons is made the same as the weight of the middle piston, whereby the weight of the piston is to be understood as that of all the masses that go back and forth with it, but instead the sum of the products of weight and The stroke of the two outer pistons is equal to the product of the weight and stroke of the middle piston. Are the distances * and k of the axes of the

so äußeren Zylinder von der Achse des inneren Zylinders nicht untereinander gleich, sondern, wie Abb. 3 dies zeigt, voneinander verschieden, so läßt sich trotzdem auch dann bei dem Kurbeltrieb der Erfindung ein vollkommener Ausgleich der Wirkungen der hin und her gehenden Massen erreichen, wenn die Produkte aus dem Gewicht der hin und her gehenden Massen jedes Kolbens mit seinem Hub so zueinander gewählt werden, daß einerseits die Summe der Produkte der äußeren Kolben gleich dem Produkt des Mittelkolbens und andererseits die Produkte der beiden äußeren Kolben sich zueinander umgekehrt verhalten wie die Abstände der Achsen der zugehörigen Kolben von der Achse des Mittelkolbens. Hierdurch wird erreicht, daß die aufwärts gerichteten Massenkräfte gleich den abwärts gerichteten sind, und außerdem, daß die linksherum drehenden Momente gleich den rechtsherum drehenden Momenten sind.so outer cylinder from the axis of the inner Cylinders are not identical to one another, but, as Fig. 3 shows, different from one another, in spite of this, the crank mechanism of the invention can still achieve a perfect one Balancing the effects of the reciprocating crowds when reaching the products from the weight of the reciprocating masses of each piston with its stroke in relation to one another be chosen that on the one hand the sum of the products of the outer piston is equal to the product of the central piston and on the other hand, the products of the two outer pistons are inversely related to one another like the distances between the axes of the associated pistons and the axis of the central piston. Through this it is achieved that the upwardly directed inertial forces equal to the downwardly directed are, and also that the counterclockwise rotating moments are equal to the clockwise rotating moments.

An der Ausgleichswirkung des Kurbeltriebes wird offenbar nichts geändert, wenn der Mittelzylinder mit dem Kolben α in zwei aufgeteilt wird, derart, wie Abb. 4 dies zeigt. Sind die Massen der beiden Kolben α und a! untereinander gleich, ebenso ihre Hübe und der Abstand ihrer Achsen von der Verbindungsfläche der beiden Achsen der außenliegenden Zylinder, so kann man sich die Massen, die mit dem Kolben α und a! hin und her gehen, auf der Mitte des Abstandes der beiden Achsen der beiden Kolben voneinander vereinigt denken, wodurch die Aufgabe des Ausgleichs der hin und her gehenden Massen die gleiche wird wie bei einer Ausführung nach den Abb. 1 und 2. Voraussetzung dabei ist, daß die beiden Kolben α und a' entweder auf eine gemeinsame Kurbel d oder auf zwei gleichgerichtete Kurbeln arbeiten.Apparently nothing changes in the compensating effect of the crank mechanism if the central cylinder with the piston α is divided into two, as shown in Fig. 4. Are the masses of the two pistons α and a! equal to each other, as well as their strokes and the distance between their axes from the connecting surface of the two axes of the outer cylinders, one can then look at the masses that are associated with the piston α and a! go back and forth, think in the middle of the distance between the two axes of the two pistons as being united, whereby the task of balancing the masses going back and forth becomes the same as in an embodiment according to Figs. 1 and 2. The prerequisite is, that the two pistons α and a 'work either on a common crank d or on two cranks in the same direction.

Statt die Zylinder so zueinander anzuordnen, wie Abb. 4 dieses zeigt, können sie auch in ; beliebiger anderer Weise, entsprechend Abb. 5, angeordnet werden, wenn nur die Bedingungen erfüllt sind, daß der Mittelkolben derartig in zwei zerlegt wird und alle vier Kolben so angeordnet und ihr Gewicht so gewählt werden, daß, bezogen auf die Schnittlinie der beiden Ebenen, die einerseits durch die Achsen der beiden unmittelbar auf die Kurbeln wirkenden Kolben und anderseits durch die Achsen der beiden anderen Kolben gelegt werden können, das Produkt aus Gewicht, Hub und Abstand der Kolbenachse von der Schnittlinie einerseits bei den beiden Kurbelkolben und anderseits bei den beiden anderen Kolben gleich und die Summe der Produkte aus Gewicht und Hub der beiden Kurbelkolben gleich der Summe der entsprechenden Produkte der beiden anderen Kolben ist.Instead of arranging the cylinders in relation to one another, as shown in Fig. 4, they can also be arranged in; in any other way, according to Fig. 5, if only the conditions are fulfilled that the central piston is so divided into two and all four pistons are arranged and their weight are chosen so that, based on the line of intersection of the two planes, on the one hand by the axes of the two pistons acting directly on the cranks and on the other hand through the axes of the the other two pistons can be placed, the product of weight, stroke and distance the piston axis from the intersection line on the one hand with the two crank pistons and on the other hand is the same for the other two pistons and the sum of the products of weight and stroke of the two crank pistons is equal to Is the sum of the corresponding products of the other two pistons.

In solchen Fällen, in denen man für den einen oder anderen Kolben keine Verwendung hat, um ihn als Treibkolben in einem Zylinder wirken zu lassen, kann ein solcher Kolben zur Erzielung des erforderlichen Massenausgleichs durch eine tote hin und her gehende Masse oder durch eine am freien Ende des doppelarmigen Hebels e oder f an ihm angebrachte und mit ihm schwingende Masse ersetzt werden.In those cases in which one has no use for one or the other piston to make it act as a driving piston in a cylinder, such a piston can be used to achieve the required mass balance by a dead mass going back and forth or by a free At the end of the double-armed lever e or f attached to it and swinging mass can be replaced.

In solchen Fällen, in denen die gesamte Maschine mehr als drei oder vier Arbeitszylinder erhalten soll, können mehrere Kurbelgetriebe nach der Erfindung mit gegeneinander versetzten Kurbeln auf die gleiche Kurbelwelle wirken. Auch ist das beschriebene Kurbelgetriebe in besonders guter Weise geeignet, um die zu einem Kurbelgetriebe gehörigen Zylinder in bekannter Weise mit einer unmittelbaren Überströmung vom Hoch- zum Niederdruckzylinder zu versehen, wie dieses bei Woolfschen Maschinen üblich ist.In those cases where the entire machine has more than three or four working cylinders is to receive, several crank mechanisms according to the invention with one another offset cranks act on the same crankshaft. This is also described Crank gear particularly well suited to belonging to a crank gear To provide the cylinder in a known manner with a direct overflow from the high pressure to the low pressure cylinder, like this one is common with Woolf machines.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kurbelgetriebe, besonders für schnelllaufende Kraft- und Arbeitsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß von drei auf einen gemeinsamen Kurbeltrieb arbeitenden Kolben der mittlere unmittelbar auf einen Kurbeltrieb wirkt, während die beiden anderen zu beiden Seiten des mittleren durch doppelarmige Hebel mit dem Kurbeltrieb verbunden sind, wobei der Abstand der Kolben voneinander, ihre Hübe und ihre Massen so gewählt werden, daß die Massenkräfte sich in bezug auf Größe und Drehmoment vollständig aufheben.1. Crank mechanism, especially for high-speed power and work machines, thereby characterized in that of three pistons working on a common crank mechanism, the middle one directly on one Crank drive acts, while the other two on either side of the middle one by double-armed levers with the crank drive are connected, the distance between the pistons, their strokes and their masses are chosen so that the Mass forces cancel each other out completely in terms of size and torque. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkolben derartig in zwei zerlegt wird, daß deren gemeinsamer Schwerpunkt den gleichen Weg macht wie der des nicht zerlegten Kolbens, und jeder Teilkolben mit einem Seitenkolben durch einen Hebel verbunden ist.2. Transmission according to claim 1, characterized in that the central piston such is divided into two so that their common center of gravity makes the same path as that of the piston that is not disassembled, and each sub-piston is connected to a side piston through a lever. 3· Getriebe nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hin und her gehende Masse eines Kolbens durch eine tote hin und her gehende Masse ersetzt ist.3 · Transmission according to claims ι and 2, characterized in that the reciprocating mass of a piston through a dead reciprocating mass is replaced. 4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Kurbelgetriebe mit gegeneinander versetzten Kurbeln auf die gleiche Kurbelwelle wirken.4. Transmission according to claims 1 to 3, characterized in that several such Crank mechanisms with mutually offset cranks act on the same crankshaft. 5. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder eine Überströmung vom Hoch- zum Niederdruckzylinder besitzen.5. Transmission according to claims 1 to 4, characterized in that the cylinder have an overflow from the high pressure to the low pressure cylinder. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings