DE6949804U - Freiflugkolben-tandemmaschine. - Google Patents

Description

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BENAROYA, Henry, Neuilly-sur-Seine (Frankreich) Freiflugkolben-Tandemmaschine

Die Erfindung betrifft eine Tandemmaschine mit Freiflugkolben zur Erzeugung von unter Druck stehenden Gasen, die -■-·· insbesondere zur Speisung einer oder mehrerer Turbinen dienen'·

Es sind Freiflugkolbenmaschinen bekannt, bei denen in zwei gleichachsig angeordneten Motovzylindern Paare von zum Antrieb von Verdichterkolben dienende Motorkolben entgegengesetzt arbeiten und eine Antriebsgruppe bilden, in welcher der dem einen Ende der Antriebsgruppe zunächst liegende Sussere Motorkolben de» einen Motorkolbenpaares mit dem dem anderen Ende der Antriebsgruppe zunächst liegenden Motorkolben des anderen Motorkolbenpaares zu einem ersten beweglichen Kolbenaggregat verbunden ist, und in welchen die mit Bezug auf die Antriebsgruppe innen liegenden Motorkolben der beiden Motorkolbenpaare zu einem zweiten beweglichen Kolben *.-_:. aggregat verbunden sind, das sich mit Bezug auf das erste Kolb-anaggregat in entgegengesetztem Sinne bewegt, und wobei zwischen den beiden Kolbenaggregaten Synchronisierungstnittel vorgesehen sind. "'

Die bekannte Freiflugkolben-Tandemmaschinen der genannten Art fuhren bei verhältnismässig grossen Leistungen zu sehr erheblichen Abmessungen, zumal da die ä'usseren Motorkolben durch Stangen verbunden sind, die ausserhalb der Symmetrieachse der Maschine liegen¹·

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/mindestens Gema*ss dem vorliegenden Muster weist die Tandemmaschin</j

zwei Antriebst,ruppen der genannten Art auf, die symmetrisch um die Achse der Gesamtmaschine angeordnet sind. Ferner weist sie zwei Verdichtergruppen auf, wobei jede Verdichtergruppe vier gleichachsig angeordnete Verdichterkolben umfasst, die seitlich der Motorkolben liegen, und die in dem zugehörigen Verdichterzylinder doppelt wirkend arbeiten. Dabei sind die ausseren Verdichterkolben mit den Susseren Motorkolben gekuppelt, während die inneren Verdichterkolben mit den inneren Motorkolben gekuppelt sind. Schliesslich sind die an den beiden Maschinenenden liegenden aus- . seren Motor- und Verdichterkolben durch eine in der Symmetrieachse der Gesamtmaschine bewegliche zentrale Stangn miteinander verbunden, wahrend die inneren Verdichter- und Motorkolben durch ein Verbindungsglied verbunden sind, das eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche die zentrale Verbindungsstange der Susseren Motor- und Verdichterkolben hindurchgeht, und dessen innerer Durchmesser grosser ist als der Sussere Durchmesser der zentralen Verbind.ung s stange ·

Eine Tandemmaschine gemSss dem vorliegenden Muster ist in der Zeichnung beispielshalber dargestellt, und zwar zeigt

Figur 1 einen Teilaxialschnitt der Maschine, wahrend

Figur 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1 darstelltι und

Figur 3 eine Ansicht der Maschine, gesehen in Richtung

des Pfeils I ist.

Die in den Figuren dargestellte Tandemmaschine umfasst

mindestens zwei, vorzugsweise vier Antriebsgruppen 4a, 4b, 4c, 4d und mindestens zwei Verdichtergruppen la, Ib. Diese Gruppen sind symmetrisch su der Achse 13 der Gesamtmaschine angeordnet. Jede

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Antriebsgruppe weist zwei Motorzylinder 5 bzw. 6 auf, die gleichachsig angeordnet sind, und mit denen je zwei gegenläufige Motorkolben 7 und Ö gegensinnig arbeiten.

Die Verdichtergruppen sind parallel zu den Antriebsgruppen angeordnet, und zwar weist jede Verdichtergruppe vier Verdichterkolben 2a, 2b, 2c, 2n auf, die ebenfalls gleichachsig angeordnet sind und als doppelt wirkende Kolben in vier Zylindern 3a, 3b, 3c, 3n arbeiten.

Jede Antriebsgruppe ist so ausgebildet, dass die beiden audseren Motorkolben 7 mit den Susseren Verdichterkolben 2a, 2nfest verbunden sind, wahrend die beiden inneren Motorkolben S fest mit den inneren Verdichterkolben 2b und 2c verbunden sind·

Die äusseren Verdichterkolben 2a und die zugehörigen Motorkolben 7 sind mit den Susseren Verdichterkolben 2n und den zugehörigen Motorkolben 7 durch eine zentrale Stange 10 vorbundeny welche diese Susseren Verdichterkolben 2a und 2n sowie die äusseren Motorkolben 7 fur ihre Bewegungen in beiden Richtungen zu einem ersten Kolbenaggregat fest miteinander verbindet*·

Die inneren Verdichterkolben 2b und 2c sind untereinander und mit den zugehörigen Motorkolben 8 durch ein Verbindungsglied 9 ebenfalls fest verbunden, sodass diese Kolben ein zweites Kolbenaggregat darstellen. Die beiden Kolbenaggregate, die untereinander durch eine nachstehend naher beschriebene Synchronisierungsvorrichtung verbunden sind, arbeiten standig in entgegengesetzten Richtungenο

Das Verbindungsglied 9 weist eine Öffnung 9 a auf, deren Innendurchmesser grosser ist als der Aussendurchmesser der Stange 10, sodass keine Reibung zwischen den Teilen 9 und 10 bei ihren gegenläufigen Bewegungen auftritt· Zweckmassigerweise gleitet das Verbindungsglied auf einem festen Rohr 9 b, das die Stange 10 in einem gewissen ft

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Bei der in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsform der Maschine sind zwei gleichmässig um die zentrale Achse 13 herum in Winkelabstä'nden von 100° angeordnete Verdichterkolbengruppen la und Ib und vier paarweise symmetrisch um die zentrale Achse 13 herum verteilte Motorkolbengruppen Aa, 4b, 4c und 4d vorhanden·

Zur Verbindung samtlicher ausseren Motor- und Verdichter kolben dienen mit Armen 35 versehene Kreuzstucke 34, wahrend die sämtlichen inneren Motor- und Verdichterkolben an die Arme 15 des ihnen gemeinsamen Verbindungsgliedes 9 angeschlossen sind, wobei diese Arme auf der die öffnung des Verbindungsgliedes enthaltenden Hülse 14 angeordnet sind, welche letztere auf dem festen Rohr 9 b gleitet.

Was die Verdichterzylinder 3a, 3b, 3c und 3n anbelangt, so sind sie in der Nahe jedes ihrer beiden Enden mit Saugventilen 37 und Druckventilen 3^ versehen, um auf diese Weise die Arbeit der Verdichterkolben als doppelt wirkende Verdichterkolben zu ermöglichen.

In dieser Maschine werden die zwischen den *usseren Kolbenaggregaten (ä'ussere Verdichterkolben 2a und 2n der beiden Gruppen la und Ib, a*ussere Motorkolben 7 der vier Gruppen 4a, 4b, 4c und 4d) und den inneren Kolbenaggregaten (innere Verdichterkolben 2b und 2c der beiden Gruppen la und Ib und innere Motorkolben S der vier Gruppen 4a, 4b, 4c und 4d) vorgesehenen Synchronisiermittel durch eine fest mit einem der Susseren Verdichterkolben (z. B. mittels eines Arms 35} verbundene Zahnstange 40 und durch ein Zahnrad 41 gebildet, welches auf eine festen Achse 42 sitzt und standig mit den beiden Zahnstangen 39 und 40 in Eingriff steht (Fig. 2).

Die ausseren Verdichterkolben 2a und 2n und die inne-

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ren Verdichterkolben 2b und 2c verrichten nur ihre Verdichtungsarbeit, während die mechanischen Verbindungen durch die mit Armen 35 versehenen Kreuz stucke 34 oder das Verbindungsglied 9 mit dem mittleren Abschnitt 14 und den Armen 15 hergestellt werden, welche ihrer Aufgabe entsprechende Abmessungen erhalten können, ohne dass andere Faktoren berücksichtigt werden müssen.

Nachstehend sind noch gewisse, vorteilhafte Ausführungsformen genauer beschriebene

So erfolgt die Fuhrung der zentralen Stange 10 gegenüber dem Gestell 60 der Maschine hauptsachlich durch zwei in der Nähe der Enden der zentralen Stange 10 angeordnete Gleitlager 6Γ·

Infolge der möglichen Unregelmäßigkeiten der Antriebskräfte (Gefahr eines unregelmässigen Arbeitens der Motorkolbengruppen) und/oder der Verdichterkräfbe (Gefahr eines Festklemmens der Saugventile und/oder der Forderventiie der Verdichterkolbengruppen) ist es zweckmä"ssig, der Fuhrung der zentralen Stange 10 durch die Gleitlager 6l einen gewissen Freiheitsgrad zu geben·

Hierfür können die Gleitlager 6l eine geringe ns.ch aussen gerichtete Konizität erhalten.

Die Gleitlager 6l können auch an Kugelgelenken angebracht werden.

Gemäss einem weiteren Merkmal sind zwischen den ausseren Verdichterkolben 2a, 2n und den sie mit der zentralen Stange 10 verbindenden Armen 35 des Kreuzstucks 34 elastische Glieder 62 angeordnet, welche zusätzliche Kräfte übertragen können, die von dem etwaigen Klemmen eines Saugventils und/oder Druckventils in den von den Susseren Verdichterkolben 2a, 2n bestrichenen Kammern veränderlichen Volumens herrühren.

GemässcÄRWAweit^re^a Merkmal sind zwischen den äusse-

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ren Motorkolben 7 und den diese mit der zentralen Stange 10 verbindenden Armen 3^Γχ des Kreuzstucks 34 elastische Glieder 63 angeordnet, welche von etwaigen Unregelmässigkeiten des Arbeitens der Motorkolbengruppei herrührende zusatzliche Kräfte übertragen können. Anstelle von elastischen Gliedern kann man auch zwischen den ausseren Motorkolben und den Armen der Kreuzstücke Kugelgelenkanordnungen vorsehen.

Unabhängig von der gewählten Ausfuhrungsform hat eine erfindungsgemä'sse Tandemmaschine mit Freiflugkolben einen geringen Platzbedarf, einen sehr einfachen Aufbau, eine hohe Zuverlässigkeit und eine erhebliche Massenleistung bei vergrosserter-Frequenz*

Ferner können Verdichterkolbengruppen mit einem Durchmesser gewählt werden, dessen Wert begrenzt bleibt, sodass hier nicht die bei grossen Durchmessern entstehenden Probleme auftreteil.

Die erfindungsgemasse Maschine kann als Verdichter zur Lieferung von verdichteter Luft und als Treibgaserzeuger zur Lieferung eines heissen Gemische unter Druck, welches aus den Motorzylindern austritt und durch die in den Verdichterzylindern erzeugte Spulluft und die in den Motorzylindern unvollständig entspannten Verbrennungsgase gebildet wird, sowie auch als gemischte Maschine (Luftverdichter und Treibgaserzeuger) arbeiten.

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Claims (3)

CCHUTZANSPRUCHE

1.) Freiflugkolben-Tandemmaschine, bei der in zwei gleichachsig angeordneten Motorzylindern Paare von zum Antrieb von Verdichterkolben dienende Motorkolben entgegengesetzt arbeiten und eine Antriebsgruppe bilden, in welcher der dem einen Ende der Antriebsgruppe zunächst liegende aussere Motorkolben des einen Motorkolbenpaares mit dem dem anderen Ende der Antriebsgruppe zunächst liegenden Motorkolben des anderen Motorkolbenpaares zu einem ersten beweglichen Kolbenaggregat verbunden ist, und in welcher r.ie mit Bezug auf die Antriebsgnppe innen liegenden Motorkolben der beiden Motorkolbenpaare zu einem zweiten beweglichen Kolbenaggregat verbunden sind, das sich mit Bezug auf das erste Kolbenaggregat in entgegengesetztem Sinne bewegt, und wobei zwischen den- beiden Kolbenaggregaten Synchroni sierungsmitt el vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Antriebsgruppen der genannten A,. t, die symmetrisch um die Achse der Gesamtmaschine angeordnet sind, und ferner mindestens zwei Verdichtergruppen aufweist, wobei jede Verdichtergruppe vier gleichachsig angeordnete Verdichte^kolben umfasst, die seitlich der Motorkolben liegen, und die in dem zugehörigen Verdichterzylinder doppelt wirkend arbeiten; wobei die äusseren Verdichterkolben mit den äusseren Motorkolben und die inneren Verdichterkolben mit den inneren Motorkolben gekuppelt sind, und die an den beiden Maschinenenden liegenden aussein Motor- und Verdichterkolben durch eine in der Symmetrieachse der Gesamtmaschine bewegliche zentrale Stange mit-

sind,

einander verbunden/ "während die inneren Verdichter- und Motorkolben durch ein Verbindungsglied verbunden sind, das eine zentrale Öffnung 3A&8fi4,2?lj^i??2welchQ die zentrale Verbin-2V9/72

dungsstange der ä*us3eren Motor- urd Verdichterkolben hindurchgeht, und dessen innerer Durchmesser grosser ist a]s der Sussere Durchmesser der zentralen Verbindungsstange¹*

2.) Freiflugkolben-Tandemmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie vier Antriebsgruppen und zwei Verdichtergruppen aufweist, wobei sämtliche Gruppen symmetrisch um die zentrale Ach-se der Maschine angeordnet sind·

3.) Freiflugkolben-Tandemmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (9) mit einer Hülse (14) auf einem ortsfesten Rohr (9b) gleitet, welches die zentrale Verbindungsstange (10) der ausseren Motor- und Verdichterkolben in einem gewissen Abstand umgibt'.

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