DE687162C - Synchronisierungsgestaenge in Art einer Nuernberger Schere fuer die gegenlaeufigen Freiflugkolben einer Flugkolbenmaschine - Google Patents

Description

P 77615

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Synchronisieren der gegenläufigen Freiflugkolben einer Flugkolbenmaschine, d.h. also einer Maschine, bei der der Kolbenhub veränderlich ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Synchronisierungsvorrichtung von Brennkraftverdiditern oder Brennkrafttreibgaserzeugern mit gegenläufigen Freiflugkolben.

Es ist schon vorgeschlagen worden, die Synchronisierungseinrichtungen von gegenläufigen Flugkolben in der Art von Nürnberger Scheren auszubilden, welche den Vorteil haben, - daß sich die senkrecht zu der Richtung der Kolbenbewegung· gerichteten Trägheitskräfte, die in den Gestängeteilen der Synchroaoisierungsvorrichtung auftreten, gegenseitig aufheben. Die Gestängeteile, welche die in der Art einer Nürnberger Schere ausgebildeten Synchronisierungsvorrichtungen bilden, sind auf einer Achse drehbar, die durch das Symmetriezentrum der Nürnberger Schere hindurchgeht'. Weiterhin sind die Stellen, an denen die Glieder der letztgenannten Synchronisierungsvomchtungen mit den hin und her gehenden Kolben gelenkig verbunden sind, derart angeordnet, daß dia Längssymmetrieachse der Nürnberger Schere ständig parallel zur Maschinenachse bleibt. Mit anderen Worten: die Entfernung der gegenläufigen Kolben voneinander oder die Annäherung dieser Kolben aneinander kann nur dank einer Deformierung der Nürnberger Schere geschehen. Dies führt dazu, daß die genannten Synchronisierungsvorrichtungen sehr große Abmessungen und Massen er-

halten müssen, wenn die gegenläufigen Kolben die Möglichkeit haben sollen, genügend große Maximalhüibe machen zu können. Die erheblichen Massen und Abmessungen der Synchronisierungsvorrichtungen sind aber schädlich, wenn die Bewegungen der gegenläufigen Kolben verhältnismäßig rasch vor sich gehen. Der Zweck der Erfindung besteht darin,, den genannten Nachteil zu vermeiden. Dies ίο wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das oder die Synchronisierungsgestänge, die in der Art einer Nürnberger Schere ausgebildet sind, an solchen Punkten mit den gegenläufigen Kolben verbunden sind, daß die Nürnberger Schere bei den Bewegungen der gegenläufigen Kolben außer ihrer Deformation als Ganzes eine hin und her gehende Schwingbewegung um ihre quer zur Ebene der Nürnberger Schere stehende Mittelachse ao macht.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch einen Flugkolbenbrennkraftverdichter, dessen as gegenläufige Kolben durch eine in Art einer Nürnberger Schere ausgebildete Synchronisierungsvorrichtung verbunden sind, wobei die Synchronisierungsvorrichtung erfindungsgemäß: als Ganzes um eine Querachse sdhwingbar ist.

Fig. 2 stellt ebenfalls einen Flugkolben-

brennkraftverdichter im Längsschnitt mit einer anderen Ausführungsform der in Art einer Nürnberger Schere ausgebildeten Synchronisierungsvorrichtung dar.

Fig. 3 veranschaulicht eine Abänderung der Synchronisierungsvorrichtung nach Fig. 2.

In Fig. ι ist ein Brennkraftverdichter dargestellt, der zwei gegenläufige, frei fliegende Kolben ι und i' aufweist. Diese Kolben arbeiten in einem Zylinder 2, in dessen Wand Einlaßöffnungen 3 und Auslaßöffnungen 4 hineingearbeitet sind. Diese Öffnungen werden in der Nähe des äußeren Totpunktes der Kolben 1 und i' von diesen freigegeben. Ferner sind mit den Kolben 1 und 1' Verdichterkolben S und S' fest verbunden, 'die in Verdichterzylindern arbeiten, welche Einlaßventile 6 und Auslaßventile 7 aufweisen. Was nun die Vorrichtung zur Synchronisierung der gegenläufigen Bewegungen der Freiflugkolbenaggregate 1, 5 und 1', 5' anbelangt, so besteht diese aus zwei Gestängegruppen, welche jede eine Art Nürnberger Schere bilden, die um eine feste Querachse ο schwingbar ist. Die Enden dieser Nürnberger Schere sind an Teile angelenkt, von denen der eine mit dem einen Flugkolben und der andere mit dem anderen Flugkolben fest verbunden sind. Die Anlenkpunkte der Nürnberger Schere an den genannten Teilen liegen beiderseits einer durch die Achse ο gehenden und zu den Bewegungen der Kolben parallelen Ebene.

Gemäß, Fig. 1 ist die Achse ο auf einem Arm 8 gelagert, der seinerseits an dem Gestell der Maschine in der Verlängerung derselben angeordnet ist. Auf dieser Achse ο sind zwei sich kreuzende . Schwinghebel 9 und g_± drehbar. Die Enden dieser Schwinghebel sind mit Stangen Io und 10' verbunden, von denen die eine an dem Flugkolben 1, 5 und die andere an dem. Flugkolben 1', 5' befestigt sind. Zur Verbindung der Enden der Schwinghebel 9 und g_t mit den Stangen 10 und 10' dienen Lenker, und zwar sind die Enden des Schwinghebels 9 durch die Lenkern und 11' und die Enden des Schwinghebels 9_X durch die Lenker H₁ und H₁' an die Stangen 10, 10' angeschlossen. Zum Zweck dieses Anschlusses sind auf den Stangen 10, 10' Teile 13, 13' befestigt, auf welchen sich Achsen 12, 12' befinden, an die immer ein Paar von Lenkern, die zu zwei verschiedenen Schwinghebeln gehören, angelenkt sind. Infolgedessen sind die Lenker H und H₁ an die Achse 12 und die Lenker 11' und H₁' an die Achse 12' angelenkt.

Die genannten Schwinghebel 9 und 9_X und die Lenkern, ii', H₁, H₁' bilden deformierbare Parallelogramme, während gleichzeitig das aus den genannten Schwinghebeln und Lenkern bestehende Ganze bei den hin und her giehenden Bewegungen der Kolben .um die Achse ο hin und her schwingt.

Bei der weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 2 dargestellt ist, liegen die Synchronisierungsmittel im mittleren Teil der Flugkolbenmaschine. Bei der Ausführungsform nach dieser Figur ragen die Achsen ο seitlich über den Brennkraftzylinder 2 hervor. Die Stangen 10 und 10' sind im Falle der Fig. 2 auf den Innenseiten der Kolben 5 und 5' befestigt, wobei die freien Enden der Stangen aus den Verdichterzylindem hinausragen und zweckmäßigerweise in zwei Gleitführungen 14 und 14' geführt sind. Die Stangen ι ο und 1 o' sind derart angeordnet, daß ihre Enden in jedem Augenblick mit Bezug auf die Achse ο symmetrische Stellungen haben.

Zur Synchronisierung der Bewegungen der Enden der Stangen dienen Lenker 11 und 11', die an die Enden eines Schwinghebels 9 angelenkt sind, der um die Achse ο schwingbar ist. Zum gegenseitigen Ausgleich der störenden Reaktionskräfte, die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kolbenaggregate stehen, ist die Synchronisierungsvorrichtung nach Fig. 2 durch einen zweiten Schwinghebel ^₁ vervollständigt, dessen Länge geringer ist als die des Schwinghebels 9. Die Enden des

Claims (4)

1. Schwinghebels 9i sind durch Lenker H₁ und H₁' mit den Lenkern Ii und n' verbunden. Auf diese Weise bilden die Lenker H₁ und 11₁' zusammen mit den Schwinghebeln 9 und g_t und den Lenkern 11 und 11' zwei symmetrische, deformierbare Parallelogramme. Die Achsen 1S und 15', in denen die Lenker H₁ und 11/ an die Lenkern und 11' angelenkt sind, liegen vorzugsweise zwischen den als Anlenkteile ausgebildeten Enden der Lenker 11 und 11'.

   Der in Fig. 2 dargestellte Synchronisierungsmechanismuis, in dessen Innerem sich die senkrecht zur Bewegung der Kolben

   ig stehenden Reaktionen der Trägheitskräfte in jedem Augenblick aufheben, kann, je nachdem ob sich die hin und her gehenden Kolbenaggregate in ihrem äußeren oder in ihrem inneren Totpunkt befinden, entweder die Stellung I oder die Stellung II einnehmen. In der Stellung I befinden sich die als Schwinghebel und Lenker vollständig dargestellten Teile der Synchronisierungsvorrichtung, während die Stellung II schematisich - durch Linien veranschaulicht ist, wobei jede Linie einen der Teile der Synchronisierungsvorrichtung darstellt.

   Es sei darauf hingewiesen, daß in dem erstgenannten Fall (äußere Totpunktstellung) die Kräfte vollkommen durch den Schwinghebel 9 übertragen werden, während sie in dem zweiten Fall (innere Totpunktstellung), in welchem sie wegen der Tatsache, daß der Inhalt der Verbrennungskammer ihren Geringstwert hat, wesentlich größer sind, durch den Schwinghebel g_t übertragen werden. Letzterer muß daher, ebenso wie die zu ihm gehörigen Lenker, geeignet sein, stärkere Kräfte zu übertragen als der Schwinghebel 9.

   Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 ist die Synchronisierungsvorrichtung an das Ende der Stangen 10 und 10' angelenkt. Dabei beschreiben einzelne der Punkte der Synchronisierungsvorrichtungen.

   Bahnen, die die Verlängerung der Stangen 10 und 10' schneiden. In manchen Fällen ist es jedoch wichtig, dafür zu sorgen, daß die Bewegungen der Synchronisierungsvorrichtungen vollständig in dem. Raum zwischen

   go den Stangen 10 und 10' verbleiben. In diesem Fall ist es möglich, die Synchronisierungsgestänge an einer beliebigen Stelle der Stangen 10 und 10' anzubringen.

   Um letzteres zu ermöglichen, ist gemäß Fig. 3 auf der festen Achse ο ein Schwinghebel 9 gelagert, dessen eines Ende mit dem Ende eines Lenkers 11' verbunden ist, welch letzterer mit seinem anderen Ende an einen Teil 13' angelenkt ist, der mit der Stange 10' fest verbunden ist. Das zweite Ende des Schwinghebels 9 ist im Mittelpunkt eines Balanciers 16 angelenkt, der parallel zu dem Lenker 11' verläuft. Das eine Ende des Balanciers 16 ist mit dem Teil 13 gelenkig verbunden, der an der Stange 10 befestigt ist, 6g während das andere Ende des Balanciers mittels eines Lenkers 17 an den Teil 13' angeschlossen ist. Der Lenker 17 verläuft zu dem Schwinghebel 9 parallel und ist gleichachsig mit dem Lenkern' an den Teil 13' angelenkt.

   In Fig. 3 sind mit I und II die beiden äußersten Stellungen der zuletzt beschriebenen Synchronisierungsvorrichtung bezeichnet. In der Stellung I werden die Kräfte durch den Balancier 16 und die Lenkerstange 17 übertragen, während in der Stellung II die Kräfte-Übertragung durch den Schwinghebel 9, den Lenkern' und den halben Balancier 16 vor sich geht.

   Man kann bei allen vorstehend behandelten Ausführungsformen in dem Fall, daß die Flugkolbenmaschine durch eine Brennstoffeinspritzpumpe mit Brennstoff versorgt wird, diese Pumpe mit denjenigen Teilen 8g der Synchronisierungsvorrichtung verbinden, deren Geschwindigkeit in der Nähe des inneren Totpunktes am größten ist.

   Wie aus vorstehendem ersichtlich ist, können die Synchronisierungsvorrichtungen, die erfindungsgemäß aus einer nicht nur deformierbaren, sondern gleichzeitig um ihre Achse hin und her schwingbaren Nürnberger Schere, bestehen, sehr viel kleinere Abmessungen erhalten, als wenn sie bei ihrem Arbeiten lediglich deformiert würden. Denn infolge der Ausbildung gemäß der Erfindung werden die hin und her gehenden Bewegungen der gegenläufigen Kolben teilweise durch die Schwingbewegungen, die die Synchronisierungsvorrichtung als Ganzes um die feste Querachse macht, und teilweise durch die Deformation der Synchronisierungsvorrichtung ermöglicht.

   Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß 10g im vorstehenden nur Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind, auf welche diese weder hinsichtlich ihrer Ausführungsformen noch hinsichtlich ihrer Anwendungsarten beschränkt ist.

   Γα τ ε ν τ λ ν s ρ κ ü c η ε :

   ι. Synchronisierungsvorrichtung, deren Gestänge in Art einer Nürnberger Schere ausgebildet ist oder sind, für die gegenläufigen Freiflugkolben einer Flugkolbenmaschine, insbesondere eines Brennkraftverdichters oder Brennkrafttreibgaserzeugers mit Freiflugkolben, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die eine Art Nürnberger Schere bildenden Synchranisie-

   rungsgestänge an solchen Punkten mit den gegenläufigen Kolben verbunden sind, daß die Nürnberger Schere bei den Bewegungen der gegenläufigen Kolben außer ihrer Deformation als Ganzes eine hin und her gehende Schwingbewegung um ihre quer zur Ebene der Nürnberger Schere stehende Mittelachse (o) macht.
2. 2. Synchronisierungsvorrichtung nach ίο Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in Art einer Nürnberger Schere ausgebildete und in der Maschinenmitte angeordnete Synchronisierungsgestänge zwei ungleich lange, sich kreuzende Schwing-

   L5 hebel (9, Q₁) umfaßt, wobei die Enden des kürzeren Schwinghebels (g_x) durch Lenker (H₁, H₁') an die den längeren Schwinghebel (9) mit den gegenläufigen Kolben verbindenden Lenker (11, 11') in Punkten (15, 15') angeschlossen sind, die auf den letztgenannten Lenkern zwischen den Anlenkenden derselben gelegen sind.
3. 3. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Synchronisierungsgestänge, welches in dem Zwischenraum zwischen zwei mit den gegenläufigen Kolben verbundenen Stangen (10, 10') schwingbar ist, aus einem um eine feste Achse (o) schwingbaren Schwinghebel (9), einem das eine Ende dieses Schwinghebels mit der einen Stange (10') verbindenden Lenker (11') und einem Balancier (16) besteht, dessen eines Ende an der mit dem anderen Kolben verbundene Stange (10) angelenkt ist, wärend in der Mitte des Balanciere der Schwinghebel (9) angelenkt ist, und das andere Ende des Balanciers durch einen mit dem Schwinghebel (9) parallelen Lenker (17) an die andere Stange (10') in dem Punkte angelenkt ist, in dem auch der den Schwinghebel (9) mit dieser Stange verbindende Lenker (11') angelenkt ist.
4. 4. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Brennstoffpumpe von demjenigen Teil des in der Art einer vollständigen oder unvollständigen Nürnberger Schere ausgebildeten Synchronisierungsgestänges abgeleitet wird, der in der Nähe der inneren Totpunktstelluing der Kolben die schnellste Bewegung macht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen