DE215949C

DE215949C -

Info

Publication number: DE215949C
Application number: DENDAT215949D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE A7L· GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. März 1907 ab.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuppeln zweier Wellen und zur stufenweisen Änderung der Geschwindigkeit, mit welcher die Drehbewegung durch die Vermittlung von Luftmassen übertragen wird, die in Zylindern arbeiten, welche gleichzeitig mit einer der Trans^ missionswellen umlaufen und auf Kolben wirken, die mit der anderen Welle durch Schubstangen und Kurbeln verbunden sind.

ίο In bekannten Vorrichtungen dieser Art arbeitet jeder Zylinder immer als Luftverdichter, indem er die Luft bei Atmosphärendruck einsaugt und, nachdem er sie verdichtet hat, durch eine in ihrer Weite veränderliche Öffnung nach außen wieder zurückdrückt. Diese fortgesetzte Verdichtungsarbeit hat starke Erwärmung und Abnutzung der Maschine zur Folge, abgesehen von den bedeutenden Energieverlusten.

Nach vorliegender Erfindung arbeitet nun jeder Zylinder abwechselnd als Verdichter und als Verdünner in der Weise, daß die durch die Ausdehnung entstehende Kälte die Wärme ausgleicht, welche durch Druck erzeugt wird, wodurch der. Zylinder und Kolben. stets die

Temperatur der Umgebung beibehält. Überdies soll nach Angabe des Erfinders der Wirkungsgrad eines jeden Zylinders verdoppelt werden, so daß die Abmessungen des Getriebes bedeutend verringert werden können.

Zu dem Zwecke werden je zwei Zylinder, deren Kolben in entgegengesetztem Sinne arbeiten, durch eine in ihrer Weite regelbare Öffnung miteinander verbunden, so daß die Luft oder ein anderes Gas, welches in dem einen Zylinder zusammengedrückt wird, mehr oder weniger leicht durch besagte Öffnungen hindurchtreten kann, um die Verdünnung, welche in dem benachbarten Zylinder hervorgerufen, wird, zu vermindern, wodurch man nach Willkür die zu übertragende Kraft verringern kann. Es ergibt sich daraus, daß, wenn dieser Durchgang geöffnet ist, die miteinander in Verbindung stehenden Zylinder von derselben Luftmasse erfüllt bleiben, was sehr vorteilhaft ist, da die fortgesetzte Erneuerung der Luft den Zylindern viel Staub zuführen würde. Überdies ist jedes Zylinderpaar mit einer einzigen Regelvorrichtung versehen, . deren Durchlaß Öffnung wegen der großen Druckunterschiede auf beiden Seiten verhältnismäßig klein sein kann. Die Kolben der beiden angrenzenden Zylinder sind mit unter einem Winkel von 180° verkeilten Kurbeln verbunden, was für die Gleichgewichtsbedingungen bezüglich der Drücke auf die Welle und der Trägheitskräfte sehr vorteilhaft ist.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß man einen Fliehkraftregler auf die Verschluß teile der Drosselöffnungen in der Weise einwirken läßt, daß der Verschlußteil,. welcher so lange geschlossen bleibt, als die Belastung normal ist, sich schrittweise in dem Maße öffnet, wie die zunehmende Belastung die Geschwindigkeit des Motors verringert. Der Widerstand beim Luftdurchgange wird alsdann vermindert, und die Kraftmaschine kann schneller umlaufen als der getriebene Teil, so daß die Geschwindigkeitsabnahme der Kraftmaschine nur sehr schwach sein kann, was mit Rücksicht auf deren Leistung vorteilhaft ist.

Ferner ist mit dem Drückluftwechselgetriebe die mechanische Ausrückvorrichtung . einer

Klauen- oder anderen Kupplung verbunden, um die Abnutzung der Zylinder und Kolben. während der Ausrückung des Druckluftgetriebes zu vermeiden.

In ähnlichen Vorrichtungen begnügt man sich zur Entkupplung damit, die drosselbaren Durchlässe vollkommen zu öffnen; wegen der verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeit der Treibwelle und der getriebenen Welle bewegen

ίο sich die Kolben alsdann sehr schnell in ihren Zylindern, woraus sich eine starke Abnützung ergibt. Diese Unzuträglichkeit wird nunmehr dadurch vermieden, daß man die getriebene Welle mechanisch entkuppelt; nunmehr bewegen sich die Kolben nicht mehr in den Zylindern, weil ihre Reibung in denselben im Verhältnis zu der sehr schwachen Reibung, welche der Drehbewegung der Welle in der mechanischen Kupplung entgegenwirkt, sehr groß ist. , Letztere wird vorzugsweise für veränderliche Drehrichtung eingerichtet.
. Die Erfindung besteht also im wesentlichen in einer Vorrichtung, in welcher die Erwärmung und Abnutzung der Zylinder, der Kolben und der anderen Teile des Getriebes durch den Arbeitsgang in den Zylindern, durch deren Ausgleichung und durch die Abstellbarkeit der Kolbenbewegung in bezug auf die Zylinder zur Zeit der Ausrückung bedeutend vermindert wird.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. ι einen Längsschnitt durch das Getriebe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Zylinder.

Auf der Motorwelle 1 ist eine Trommel oder

ein Gehäuse 3 starr befestigt, welches sich aus vier Zylinderpaai~en 4 und 5 zusammensetzt.

In diesen können sich die Kolben 6 und 7 bewegen, die mittels der Schubstangen 8 mit den Kurbelzapfen 9 und 10 einer gekröpften Welle 11 verbunden sind, welche auf den Verlängerungen der Wellen 1 und 2 gelagert ist. Das eine Ende der gekröpften Welle 11 ruht mittels eines Kugellagers 12 auf der Verlängerung der Motorwelle; das andere Ende ist lose auf der Welle 2 gelagert und mit einer Kupplungsscheibe verbunden, durch welche die Welle 11 mit der Welle 2 gekuppelt werden kann.

Jeder Kolben hat eine seitliche öffnung 13, welche zeitweise mit einem entsprechenden, in dem Zylinder ausgesparten Kanal 14 in Verbindung steht,, und zwar, wenn der Kolben am Ende seines Außenhubes angelangt ist. Die Zylinderwände sind ebenfalls mit seitlichen Öffnungen 15 versehen, welche nach außen führen und von den Kolben nicht bedeckt werden, wenn diese ihre innere Endstellung ein-

: nehmen.

■ Zwischen Zwei nebeneinanderliegehden Zylindern 4 und 5 ist ein Durchgang 16 eingerichtet, der durch einen Verschluß 17 in Gestalt eines Hahnes, Schiebers, einer Klappe oder eines Ventils weiter oder enger gemacht werden kann. Die vier Verschlüsse 17 werden gleichzeitig mittels eines Gleitringes 18 und der Schubstangen 19 eingestellt. Die Verstellung kann mit Hilfe eines von Hand bewegten Hebels 20 oder selbsttätig durch Vermittlung des Winkelhebels 21 durch einen von der Kraftmaschine bewegten Fliehkraftregler erfolgen, indem der Regler bei größerer Antriebsgeschwindigkeit sich hebt und somit den Winkelhebel nach oben bzw. links dreht, während er sich bei Verringerung der Antriebsgeschwindigkeit senkt und den Hebel 21 in entgegengesetzter Richtung dreht.

Die dargestellte Ausrückvorrichtung besteht aus einer mit Klauen versehenen Muffe 23, welche auf einem vierkantigen. Teil der getriebenen Welle 2 verschiebbar angeordnet ist und mit der auf der Welle 11 befestigten Muffe 24 in Eingriff kommen kann. Um die Drehrichtung ändern zu können, ist darüber auf einer vierkantigen Vorgelegewelle 25 ein kleines Zahnrad 26 befestigt und ein Zahnrad 27 verschiebbar gelagert. Unterhalb des Rades 26 steht mit diesem in Eingriff ein auf seiner am Gehäuse festen Achse lose drehbares Zwischenrad 28. Die Kupplungsmuffe 23 ist mit einem Zahnkranz 29 versehen, während die Kupplungsscheibe 24 auf der Welle 11 als Zahnkranz 30 ausgebildet ist.

Die Muffe 23 und das Zahnrad 27 sind durch einen zweiarmigen Hebel 31 so untereinander verbunden, daß durch die Drehung dieses Hebels 31 mit Hilfe seines Stellarmes 32 eine gleichzeitige Verschiebung der Kupplungsmuffe 23 und des Zahnrades 27 erfolgt, und zwar ist die Muffe 23 bei der Mittelstellung II des Hebels 32 außer Eingriff mit der Kupplungsscheibe 24, und die Verbindung zwischen den Wellen 2 und 11 ist unterbrochen. Wird dagegen der Schalthebel 32 auf I. gestellt, so kommen die Kupplungsscheiben 23 und 24 miteinander in Eingriff, und die Bewegung wird unmittelbar von der Welle 11 auf die getriebene Welle 2 übertragen. Stellt man den Hebel 32 dagegen auf III, so kommt das Zahnrad 27 mit dem Zahnrad 30 und das Zahnrad 29 mit dem Zwischenrad 28 in Eingriff, so daß die Bewegung der Welle 11 auf die Vorgelegewelle 25 und von dem Rad 26.mit Hilfe des Trieblings 28 und des Zahnkranzes 29 der Muffe 23. auf die Welle 2, aber mit der der vorhergehenden entgegengesetzten Drehrichtung übertragen wird.

Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende :

Vorausgesetzt, der Hebel 32 befinde sich in einer der Kupplungsstellungen I oder III, die Welle 2 habe einen Widerstand zu überwinden, · und die Ventile 17 seien geschlossen. Versetzt

Claims

X 4 S Ή H ⁰I

man nun die Antriebswelle ι in Drehung und betrachtet eines der Zylinderpaare 4 und 5, in welchem die Kolben am Ende ihres Hubes angelangt sind, so herrscht in diesen Zylindern Atmosphärendruck, vermittelt durch die nunmehrige Stellung der Öffnungen 13 und 15. Infolge der Drehung der Trommel 3 mit der Welle ι gleiten die Kolben in den Zylindern, und die Öffnungen 13 und 15 werden geschlossen.

Die Weiterbewegung der Kolben hat eine Verdünnung der Luft im Zylinder 4 und eine Verdichtung im benachbarten Zylinder 5 zur Folge, die jedoch ebenso wie der Widerstand, den die beiden Kolben bei ihrer Verstellung zu überwinden haben, von der Stellung der Verbindungsventile 17, welche Durchlässe zwischen beiden Zylindern herstellen, abhängig ist. Die Durchmesser der Kolben werden so festgesetzt, daß die Summe aller Widerstände genügt', um die Kolben und die Wellen 11 und 2 mit in die Drehbewegung der Zylinder zu ziehen, d. h. mitumlaüfen zu lassen, wenn die Welle 2 ihren größten Widerstand erleidet. Vorzugsweise können die Abmessungen auch so gewählt werden, daß in der Mitnahmestellung Verdichtung und Verdünnung in einem Zylinderpaar ungefähr gleich ist (beispielsweise 0,8 kg auf den Quadratzentimeter), so daß die Kräfte, welche auf die Zapfen wirken, ein Kräftepaar bilden und die Gegenwirkungen in den Lagern der Welle ,11 gleich und auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind.

Bei geschlossenen Ventilen wird die Welle 2 dieselbe Geschwindigkeit annehmen wie die Welle i. Wenn man jedoch die Ventile 17 öffnet, so wird die Verdichtung bzw. Verdünnung der Luft in den Zylindern infolge des Durchganges der verdichteten zur verdünnten Luft vermindert werden, und die Kolben könnten sich in den Zylindern bewegen, während gleich-

. zeitig die Welle 2 mit geringerer Geschwindigkeit umläuft als die Welle 1.

Am Ende jedes die Luft verdünnenden Kolbenhubes werden die öffnungen 15 aufgedeckt und lassen Luft durchtreten, um den Atmosphärendruck wiederherzustellen. Gleichzeitig öffnet der Durchgang 13 des Kolbens im benachbarten Zylinder den entsprechenden Kanal 14 und läßt das Übermaß verdichteter Luft entweichen. Bei dem folgenden Hub wird der Kolben, welcher vorher die Luft verdünnt hat, diese nunmehr auf einen höheren als Atmosphärendruck verdichten und umgekehrt. Es dient also jeder Zylinder als Verdünner und als Verdichter, so daß er seine Temperatur gegenüber der Außentemperatur beibehält.

; Je weiter die Ventile 17 geöffnet werden, um so leichter können sich die Kolben bewegen, und die Geschwindigkeit, welche auf die Welle 2 übertragen wird, vermindert sich. Sind die Verschlüsse ganz geöffnet, so wird keine Kraft mehr übertragen. Um in dieser Stellung eine nutzlose Reibung der Kolben in den Zylindern zu vermeiden, entkuppelt man die Wellen 11 und 2, indem man den Hebel 32 in die Lage II bringt. Da die Welle 11 weniger Reibungswiderstand in ihren Lagern als die Kolben in den Zylindern bietet, so wird. die Welle 11 ebenso schnell umlaufen wie die Welle 1, und die Kolben werden nicht mehr in den Zylindern gleiten, bis man die Muffe 23 von neuem mit der Muffe 24 oder das Rad 27 mit dem Zahnkranz 30 in Eingriff bringt. . .

Die Verbindung des Reglers 22 mit den Ventilen 17 bewirkt die Schließung der Kanäle 16 bei normaler Antriebsgeschwindigkeit und die schrittweise Öffnung bei Verringerung der Geschwindigkeit, d.h. wenn sich die Belastung zu dem bereits angegebenen Zweck erhöht.

Wenn es sich um eine Explosionskraftmaschine 8 handelt, so wird der Handhebel 20 vorzugsweise mit einem Schaft 33 verbunden und hierdurch mit der Regelvorrichtung des Vergasers, um gleichzeitig mit dem Schließen der Durchlässe 17 die Vergasung und demzufolge die Motorkraft erhöhen zu können. Wird die Vorrichtung bei einem Kraftwagen angewendet, so schaltet man ein Universalgelenk zwischen die Kurbelwelle und die mechanische Ausrückvorrichtung, um zu vermeiden, daß durch Formänderungen des Wagengestells die Welle beansprucht wird. Auch wird es vorteilhaft sein, auf dem Drehgehäuse zwischen den Zylindern Schraubenflügel 34 anzuordnen,, welche zur Kühlung nicht nur der Zylinder 4 und 5, sondern auch der Kraftmaschine usw. dienen.

Anstatt vier Zylinderpaare kann man natürlich eine andere Anzahl anordnen. Man kann auch die Verstellung der Ventile in anderer Weise ausführen, ebenso die Lagerung der Wellen 1, 11 und 2, und kann die mechanische Kupplungsvorrichtung durch jede andere entsprechende ersetzen. Die Anordnung der Öffnungen 13, 14 und 15 kann ebenso zweckmäßig durch eine andere Verteilung der Luft ersetzt werden, durch welche während einiger Zeit am Ende jedes Kolbenhubes eine freie Verbindung zwischen der Atmosphäre und dem Zylinderinnern hergestellt wird.

Pate nt-A ν Sprüche:

i. Druckluftgetriebe mit Vorrichtung zur fortschreitenden Änderung der Geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die zwi·* sehen dem Boden eines jeden Zylinders und dem Kolben eingeschlossene Kammer durch eine passende Ausgleichvorrichtung am Ende eines jeden Hubes kurze Zeit in Verbindung mit der Atmosphäre gebracht wird, so daß • derselbe Kolben Luftmassen vom Atmo-' sphärendruck ausgehend zusammendrückt

λ Λ 5

und nachher sich ausdehnen läßt, während die durch das Zusammendrücken hervorgerufene Wärme durch die bei der Aus-, dehnung auftretende Kälte ausgeglichen wird.
2. Druckluftgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichung durch den Kolben selbst mit Hilfe von seitlichen Löchern (15) im Zylinder geschieht, welche am inneren Ende des Kolbenhubes geöffnet werden, und durch eine Öffnung (13) im Kolben, welche am äußeren Ende des Kolbenhubes mit einem Kanal (14) im Zylinder in Verbindung tritt.
3. Druckluftgetriebe' nach Anspruch 1 und 2 mit paarweise angeordneten und durch einen unter einem Winkel von 180 ° versetzten Kurbelzapfen verbundenen Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß zwei miteinander in Verbindung stehende Zylinder (4 und 5), deren Kolben sich in entgegengesetztem Sinne bewegen, Seite an Seite paarweise angeordnet und durch einen Querkanal (16) verbunden sind, dessen öffnung durch ein einstellbares Ventil (17) von Hand geändert werden 'kann, so daß ein Teil der von dem einen Kolben zusammengedrückten Luft zur Verdichtung der in dem benachbarten Zylinder eingeschlossenen Luft in diesen übergeht und gleichzeitig die Geschwindigkeit der getriebenen Welle nach Belieben geändert werden kann.
•
4. Druckluftgetriebe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselventile (17) mit einem Fliehkraftregler verbunden sind, der vom Motor so angetrieben wird, daß er selbsttätig den Durchtrittsquerschnitt der Luft im Verhältnis zur Geschwindigkeitserhöhung verringert. 4c
5. Druckluftgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit Explosionsmotoren ein Handhebel (20) gleichzeitig die Regelungsvorrichtung des Vergasers und den Drosselverschluß (17) bedient, um die Vergasung zu erhöhen, wenn die Drosselventile (17) sich verengen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.