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Steuerung für umsteuerbare Kolbenmaschinen mit sternförmig um die
Welle angeordneten umlaufenden Zylindern. Die Erfindung bezieht sich auf eine durch
ein Treibmittel betriebene Drehkolbenmaschine, insbesondere auf eine umsteuerbare
Maschine, bei welcher der sich drehende. Zylinderkörper, der einen oder mehrere
Zylinder umschließt, beispielsweise als treibendes Organ zwangläufig den getriebenen
Teil, die anzutreibende Welle, in Drehung versetzt. Derartige Drehkolbenmaschinen
werden durch Dampf, verdichtete Luft oder eine anderd Treibflüssigkeit betrieben
und sind für zahlreiche gewerbliche Zwecke, besonders auch zum Aufwinden oder Schleppen
verwendbar.
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Eine Maschine dieser Art muß von kräftiger, gedrängter Bauart und
vorzugsweise befähigt sein, hohe Kraftleistungen bei möglichst geringer Größe und
niedrigem Gewicht zu entwickeln, da ihre zahlreichen Verwendungszwecke bedingen,
daß sie leicht zu bewegen ist, unsanfte Behandlungsweisen zu ertragen vermag und
auch für längere Zeitspannen außer Betrieb .gesetzt bleiben kann.
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Mit der Erfindung wird daher bezweckt, die umsteuerbare Maschine möglichst
leicht und von äußerst kräftigem, in sich zusammengedrängtem Bau herzustellen, so
daß sie eine zu ihrer Größe und ihrem Gewicht verhältnismäßig hohe Kraftleistung
zu entwickeln vermag. Neben der Verbesserung und der neuen Anordnung der Teile,
wie sie im nachfolgenden beschrieben und auf der Zeichnung dargestellt ist, soll
eine erhöhte Kraftleistung und besonders wirtschaftlicher Betrieb dadurch erzielt
werden, daß die Zuführung und die Abstellung oder Absperrung des Treibmittels bei
jeder Drehrichtung des Zylinderkörpers genau zum richtigen Zeitpunkt vonstatten
geht.
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Auf der Zeichnung ist die Maschine in einer vorzugsweise verwendeten
Ausführungsform veranschaulicht.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch die Maschine nach der Linie
i-i der Abb.2, in der Pfeilrichtung gesehen.
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Abb.2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i, ebenfalls
in der Pfeilrichtung gesehen.
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Abb.3 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch das Verbindungsgestänge
der Maschine nach der Linie 3-3 der Abb. 2, in der Pfeilrichtung gesehen.
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Abb. ¢ ist ein Querschnitt der Maschine nach der Linie 4.-4 der Abb.
i, in der Pfeilrichtung gesehen.
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Abb. 5 ist ein Querschnitt durch jenen Teil der Maschine, welcher
das Drosselorgan enthält, und zwar nach der Linie 5-5 der Abb. i, in der Pfeilrichtung
gesehen.
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Abb.6 zeigt eine schaubildliche Ansicht des Hauptlagers.
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Abb. 7, 8, 9 und io zeigen in schematischen Querschnitten die Arbeitsbilder
der Maschine an Hand eines einzigen Zylinders. Die übrigen Zylinder .sind der Einfachheit
halber in Fortfall gekommen.
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Der Rahmen A und das Gehäuse B, welches am Rahmen mit
Schrauben C befestigt ist, bilden das Umfassungsgehäuse der Maschine. Der Zylinderkörper,
welcher im dargestellten Beispiel das Antriebselement der Maschine bildet, besteht
aus einer Anzahl von starr miteinander verbundenen, winklig zueinander
stehenden
Zylindern D, E, F und G, von denen auf der Zeichnung vier dargestellt
sind. Die Anzahl derselben kann jedoch eine beliebige sein. Die Zylinder bilden
zusammenhängende Teile eines in der Hauptform runden Zylindergehäuses H, welches
die Zylinder miteinander verbindet und gegenseitig@versteift, zu welchem Zwecke
Versteifungsrippen J vorgesehen sind. Eine solche Bauart erweist sich als leicht
und kräftig und kann in einem Stück gegossen oder in anderer Weise hergestellt werden.
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Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel liegen die Längsachsen der Zylinder
in den Sehnen eines Kreises anstatt in den Halbmessern, so daß sie zum Mittelpunkt
des Zylinderkörpers versetzt sind, wodurch die erforderliche Hebelwirkung herbeigeführt
und der sonst gegen die Zylinderwandungen ausgeübte seitliche Druck vermindert wird.
Es können die Zylinder natürlich auch radial angeordnet werden.
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Der Zylinderkörper H sitzt drehbar auf der feststehenden Achse
L, die ein im Gehäuse B
in geeigneter Weise abgestütztes Hauptlager
bildet und durch Schrauben Cl mit diesem verbunden ist. Die Achse L greift in die
drehbare Hülse O ein, die mit dem Zylindergehäuse verkeilt ist und umläuft und mit
dem anzutreibenden Organ, der Welle P, in geeigneter Verbindung steht. Die Welle
P ragt durch den Rahmen A hindurch, in welchem sie von einem Lager getragen wird,
Die Zylinderwandungen sind bei Q ausgespart, um Raum für die Kurbelzapfen R der
Kolben S zu schaffen, welche gewöhnlich mit Lagerbüchsen T ausgestattet sind.
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An jeder Seite des Zylindergehäuses H und exzentrisch zu dessen Drehachse
sind feststehende, runde Scheibenlager U und V angeordnet. Das Lager U ist zweckmäßig
als ein Teil der festen Achse oder des Hauptlagers L ausgebildet. Die Achse und
das Scheibenlager werden gegen Drehung durch die Schrauben 01 gesichert.
Das Scheibenlager V ist an dem Rahmen A mittels der Schraube W befestigt, deren
Kopf in der Ausnehmung X des Lagers liegt. Die Hülse O und die angetriebene Welle
P drehen sich in dem Lager V.
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Auf den Scheibenlagern U und V sind Exzenterbügel a und
b drehbar gelagert, wobei zweckmäßig aus Kugeln und Käfigen bestehende Kugellager
c zwischen beide Teile eingeschaltet sind. Diese Bügel können eine beliebige Form
haben und sind -mit den vorstehenden Enden T1 der Kurbelzapfen R in geeigneter Weise,
wie mittels eingekerbter Schraubenmuttern d, verbunden.
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Um eine gleichmäßige Winkeldrehung der Zylinder zu erhalten, sind
an den Zylinderkörper H und an die Bügel b Gelenkstangen e mittels der Zapfen f
und g angelenkt, wie im einzelnen in Abb. 3 dargestellt ist.
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Es ist besondere Vorkehrung getroffen, um den Zylindern im rechten
Zeitpunkt selbsttätig das Treibmittel zuzuführen und zur Verteilung zu bringen,
gleichgültig, welche Drehungsrichtung der Zylinderkörper jeweils innehat. Zu diesem
Zwecke besitzt die Achse K, die das Hauptlager für den Zylinderkörper bildet, drei
Verteilungskanäle lt, j, k,
die vom äußeren Ende der Achse L oder einer Stelle
ausgehen, in der sie von einem Drosselorgan gesteuert werden und in der Nähe des
inneren Endes der Achse enden. Das Treibmittel. wird der Maschine durch das F_inlaßrohr
r), Abb. 5, zugeführt.
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Das Drosselorgan ist, wie dargestellt, hohl und liegt innerhalb des
Gehäuses g, welches am Lagerkörper U durch dieselben Schrauben 01 befestigt
gehalten wird, mit denen der Körper am Gehäuse B seine Befestigung findet. Der Auspuff
der Maschine zur Außenluft findet durch den Kanal r statt. Beim Betriebe der Maschine
steht der Kanal k im Hauptlager über den Auspuffkanal r stets in Verbindung mit
der Außenluft, während stets einer der beiden anderen Kanäle lt und j als Einlaßkanal
wirkt, wenn der andere der beiden Kanäle durch das Drosselorgan o und den Auspuffkanal
r nach der Außenluft hin offenliegt.
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Das hülsenartig gestaltete Drosselorgan o ist an beiden Enden zu hohlen
Köpfen s erweitert. Zwischen diesen Köpfen und den Verschlußkappen t sind
Schraubenfedern tt geschaltet. Der mittlere Teil v des Schiebers ist als Zahnstange
ausgebildet, mit der ein mit einem Handgriff versehenes Zahnsegment tv in Eingriff
steht, mit dessen Hilfe das Ventil im Ventilgehäuse längs verschoben werden kann.
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Bei der aus Abb. 5 ersichtlichen Lage des Drosselschiebers o tritt
die durch den Einlaß p eindringende Luft durch das Organ und den Kanal j in das
Hauptlager L, um die Maschine in Betrieb zu setzen. Die Luft strömt durch den Kanal
z, der nach der Außenseite des Hauptlagers führt, alsdann durch die Kanäle 3 in
der Hülse O und die Kanäle 4. in die Zylinder, wobei der Eintritt in die verschiedenen
Zylinder wechselweise erfolgt, während sich das Zylindergehäuse dreht. Es sei hierbei
angenommen, daß der Zylinderkörper sich in einer zur Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten
Richtung dreht, wie durch den Pfeil 5 angedeutet ist. Der Kanal h des Hauptlagers
wird in diesem Falle zum Auspuffkanal der Zylinder, wobei sich der Auspuff aus den
Zylindern durch die Kolbenkanäle 4., die Kanäle 3 in der Hülse 0
und
den Kanal 6 in der Wandung des Hauptlagers erstreckt, der mit dem Kanal
lt, Abb. 5, in Verbindung steht. Dieser Kanal h mündet in den den Schaft
des Ventils o umgebenden Raum, welcher durch den Auspuffstutzen r nach der Außenluft
hin offen ist. Der Kanal k im Hauptlager dient zu allen Zeiten als Auspuffkanal
für die Zylinder, indem er sich an den Kanal 7 in der Wandung des Hauptlagers anschließt.
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Bei den verschiedenen Arbeitsbildern der Maschine, wie sie in den
Abb. ;, 8, 9 und io mit nur einem Zylinder, nämlich dem Zylinder D, schematisch
angedeutet sind, erfolgt der Zutritt des Druckmittels in den Zylinder während jenes
Zeitraumes, bei welchem der Kanal .l im Zylinder D sich gegenüber dem Kanal :! des
Lagers einstellt, der beine Beginn des Einlasses mit dem Einlaßkanal j in Verbindung
steht (Abb. 7). Es erfolgt alsdann Absperrung (Abb. 8), die so lange
aufrechterhalten wird, als der Kanal 7, der nach dem Auspuffkanal k hin führt, unbedeckt
bleibt. Nach dem Durchgang des Druckmittels durch den Kanal 7 erfolgt eine geringe
Verdichtung. Infolge der bereits eingetretenen Expansion wird hierdurch eine größere
Ersparnis am Betriebsmittel erzielt.
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Der vollständige Auspuff des Zylinders findet statt, während er an
dem Kanal 6 vorbeigeht, der in den Kanal h im Hauptlager führt, welcher bei dieser
Drehrichtung zum Auspuffkanal wird (Abb. 9 und io ). Es führt jeder der verschiedenen
Zylinder den eben geschilderten Arbeitskreislauf aus, wobei sie abwechselnd mit
Treibmittel gespeist, dann abgesperrt und wieder entleert werden, wie an Hand des
Zylinders D beschrieben worden ist.
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Wenn das Organ o in der entgegengesetzten Richtung zu jener bewegt
wird, wie sie in Abb.5 angedeutet ist, wird der Kanal lt
zum Einlaßkanal und
der Kanal j zum Auspuffkanal. In diesem Falle läuft der Zylinderkörper in der entgegengesetzten
Richtung um, wobei der Eintritt und die Absperrung des Treibmittels in der soeben
beschriebenen Art und Weise ebenfalls rechtzeitig vor sich gehen und infolge der
Stellung des Kanals 7 bei der Drehung in der einen oder der anderen Richtung dieselben
ZVirkungen eintreten.
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Die nach einer neben dem Auspuffkanal r liegenden Kammer i o führenden
Kanäle 8 und 9 gestatten der Außenluft den Zutritt um den Auspuffnippel 12 herum,
der in dem Auspuffkanal liegt und eine Düse bildet, die die Temperatur des Nippels
über jene des auspuffenden Treibmittels ansteigen läßt. Auf diese Weise wird ein
Einfrieren des Auspuffs vermieden.
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Es ist des weiteren Vorkehrung getroffen, um das Schmieröl der Maschine
aus der Luft auszuscheiden, die aus dem Maschinengehäuse durch die Öffnung 13 im
Rahmen A nach der Außenluft austritt. Der sich drehende Zylinderkörper und die mit
ihm zusammenwirkenden Teile werden zweckmäßig durch Spritzschmierung vom Ölraum
1¢ aus geschmiert, der sich jeweils im unteren Teile des Maschinengehäuses bildet
und in dem sich das Öl sammelt, gleichgültig, in welcher Stellung die Maschine jeweilig
angeordnet ist, sei es in umgekehrter Lage oder in einer gewissen Winkelstellung.
In der Rippe i G, die einen Teil des Rahmens A bildet, an welchen das Scheibenlager
V angeschlossen ist, sind Kanäle 15 vorgesehen.
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Innerhalb des Gehäuses sind in der Ströniungsbalin der Luft vor dem
Kanal 13 feststehende, radial sich erstreckende Prallringe angeordnet. Diese Prallringe
bestehen aus einer durchlochten Platte 17, die sich vollständig quer über den Durchgangsraum
zwischen der Rippe 16 und dem Hauptteil des Rahmens A erstreckt. Zu jeder Seite
dieses durchlochten Ringes sind eine oder mehrere feste Platten in der Gestalt von
Ringen 18 und von geringerer Breite als der Ring 17 befestigt. Die Befestigung ist
zweckmäßig mittels Schrauben i 9 unter Zwischenschaltung von Abstandshülsen 2o zwischen
den Ringplatten bewirkt.
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Die Prallplatten bew=irken, daß die Luft und das Öl einen gewundenen
oder zickzackförmigen Weg zu durchströmen haben, worauf die Luft durch die Bohrung
13 . entweichen kann, nachdem das Öl durch die Prallplatten aus der Luft ausgeschiedenworden
ist und an ihnen um die Rippe 16 herum nach dem Boden des Gehäuses zurückfließt,
gleichgültig, welche Lage die Maschine innehat.