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Österreichische PATENTSCHRIFT Nr. 16892. SOCIETE CLAUDEL & CIE. IN PARIS.
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Explosions-bezw. Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Anhalten und Anlassen derselben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosionskraftmaschine, welche selbsttätig anläuft und in jeder Richtung angetrieben werden kann. Eine nach der Erfindung für jede Kraftleistung ausgeführte Maschine kann für jeden beliebigen Zweck, z. B. zum Betrieb von Schiffen, Strassenbahnen u. s. w., benutzt werden und eignet sich insbesondere für Fälle, wo ein häufiges Anhalten der Maschine erforderlich ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist auf den Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel an einer mit lotrecht angeordneten Zylindern versehenen Explosionsmaschine dargestellt, u. zw. in Fig. 1 in einem lotrechten Schnitt, während die übrigen Figuren Einzelheiten bezw. schematische Darstellungen veranschaulichen, auf welche in der Beschreibung näher Bezug genommen wird.
Um das selbsttätige Anlaufen der Explosionsmaschine zu erzielen, sind zwei zueinander parallel angeordnete Zylinder a, b vorgesehen (siehe Fig. 4), deren Kurbeln um 1800 eines kleinen Winkels K (siehe Fig. 1) versetzt sind, so dass, falls die Kurbel b'des Zylinders b in dem unteren Totpunkt sich befindet, die Kurbel a' des Zylinders a durch die obere Tot. punktlage schon nm den Winkel x hindurchgeeilt ist. Dieser Winkel a kann ungefähr 25"betragen. Der mit dem Zylinder a in Verbindung stehende Raum 70 dient zur Auf- name vol unter Druck gesetztem Brenngemisch und steht mit dem Zylinder a. durch ein oder zwei Ventile 9, 10 in Verbindung, um den Rücktritt der Gase durch die Anordnung der zwei Ventile soviel wie möglich zu verringern.
Für jeden Zylinder ist eine Steuer-
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vorgesehen, wobei die Wellen 16 mit der halben Geschwindigkeit wie die Antriebswelle der Maschine in Umdrehung versetzt und gleichzeitig mittels eines Hebels 19 in ihrer
Längsrichtung verstellt werden können.
Es sei angenommen, dass durch geeignete Mittel, welche weiter unten näher be- schrieben werden sollen, die Maschine immer in derjenigen Lage angehalten wird, dass der Kolben im Zylinder b am Ende des Abwärtshubes sich befindet. Während des Still- standes ist der Steuerhebel in der in Fig. 1 gezeichneten Lage ; M und zwecks Anlassens der Maschine wird derselbe in die Lage 23 gebracht. Infolge dieser Umstellung des Ilebels 19 stösst die abgeschrägte Steuerfläche 37 der Steuerscheibe 15 gegen die ab- geschrägte Fläche 38 der die beiden Ventile. 9, 10 verbindenden Stange, so dass die
Ventile 9, 10 geöffnet und das unter Druck stehende Brenngemisch aus dem Raum 70 in den Zylinder a übertritt, wodurch der Kolben nach unten geführt wird.
Bei einer derartigen
Einstellung des Hehels 19 worden die einzelnen Steuerscheiben und die durch die letzteren bewegten Ventile derartig eingestellt, dass für jeden Zylinder die in Fig. fi und 6 dar- gestellten Diagramme in Betracht kommen. Wie aus diesen Figuren ersichtlich, erfolgt von 1 bis 2 die Einströmung des unter Druck stehenden Brenngemisches durch die
Ventile. 9, 10, welche im Punkte 2 geschlossen werden, worauf von 2 bis 3 die Expansion vor sich geht. Im Punkt. 9 erfolgt alsdann mittels der Steuerscheibe 17 die Entzündung
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herauszutreiben. Das Ventil 8 schliesst sich sofort wieder, das Ventil 12 am Ende des Kolbenhubes.
Dieses Einströmenlassen von unter Druck stehendem Bronngemisch aus dem Yi Raume 70 wiederholt sich für jeden Kolbenhub in jedem Zylinder, bis die Geschwindigkeit der Maschine derartig ist, dass die letztere nach dem Viertakt arbeiten kann. Es genügt alsdann, den Hebel 19 in die Stellung bezw. den Ausschnitt 21 zu bringen, um den Arbeitsprozess nach dem Diagramm der Fig. 2 und 3 herbeizuführen.
Um das Umkehren der Umlaufgeschwindigkeit der Maschine herbeizuführen, sind, wie aus Fig. 1 und 4 ersichtlich, drei Zylinder a, bund d nebeneinander angeordnet, deren Kurbeln derart angebracht sind, dass, wenn die Kurbel b'im unteren Totpunkt ist, die beiden anderen symmetrisch zueinander angebrachten Kurbeln a'und d'in der Nähe der
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welchem Zweck passende Vorrichtungen angebracht sind, um hiebei die Maschine in dieser bestimmten Kurbellage anzuhalten.
Die auf der Wolle 16 angebrachten Steuerscheiben sind doppelt und symmetrisch und dieses in der Weise, dass beim Einstellen des Hebels 19 nach links von 24 auf 23 die Steuerscheibe 15 des Zylinders a die Ventile 9, 10 öffnet, um das unter Druck stehende Brenngemisch aus dem Raume 70 in diesen Zylinder a einzuführen, so dass die Maschine in Richtung des in Fig. 1 gezeichneten Pfeiles 39 in Umdrehung versetzt wird, wobei in jedem Zylinder die Arbeit nach den in Fig. 5 und 6 dargestellten Diagrammen vor sich geht.
Wird dagegen der Hebel 19 nach rechts von 24 auf 25 verstellt, so wirkt die Steuerscheibe 15 des Zylinders d auf die Ventile 9, 10 des
Zylinders d derart ein, dass das Brenngemisch aus dem Raum 70 in den Zylinder d über- geführt und die Maschine selbst in Richtung des in Fig. 1 gezeichneten Pfeiles 41 in
Umdrehung versetzt wird, wobei der Arbeitsvorgang nach dem in Fig. 7 gezeichneten
Diagramm vor sich geht, welches den in Fig. 5 und 6 dargestellten Diagrammen entspricht.
Ist bei der Umstellung des Hebels 19, d. h. beim Anlassen der Maschine die normale
Geschwindigkeit der Maschine erreicht, so wird der Hebel 19 aus der Anlassstellung (aus dem Ausschnitt 23 bezw. 25) in die normale Betriebsstellung nach vorn oder hinten in den Ausschnitt 21 bezw. 27 gebracht, so dass die Maschine nach den in Fig.
2 und 3 dargestellten Diagrammen für die Stellung 21 und nach dem in Fig. 8 gezeichneten Diagramm für die Stellung 27 zu arbeiten beginnt.
Fig. 2 veranschaulicht für den Viertakt den von der Kurbel beschriebenen Weg und Fig. 3 das Diagramm für den im Zylinder herrschenden Druck. Wird angenommen, dass der Kolben am oberen Ende des Kolbenhubes angelangt und die Explosion des Brenngemisches vor sich gegangen ist, so wird der Kolben infolge der Explosion und Expansion der Gase von J'nach 2 geführt (siehe Fig. 2). Ist der Kolben in Punkt 2 angelangt, so wird das Ventil 12 geöffnet und die Brenngase aus dem Zylinder herausgetrieben, wobei der Kolben von 2 nach 3 während des Aufwärtshubes gelangt und die Brenngase vor sich herführt.
In Punkt 3, welcher ungefähr in der Mitte des Rtickhubes gelegen ist, wird mittels der Steuerscheibe 13 das Ventil 8 geöffnet und ein kräftiger Strom von reiner, unter Druck stehender Luft in den Zylinder in bekannter Weise derartig eingeführt, dass die Luft auf bezw. vor dem Kolben eine Luftschicht bildet und die Brenngase bei der Bewegung des Kolbens vor sich hertreibt, welche durch das Ventil 12 abgeführt werden.
Das Einführen der Luft geschieht parallel zur Zylinderachse, zu welchem Zwecke eine Führungzungp J ! S (siehe Fig. l) vorgesehen ist, wobei die Luft entgegengesetzt zur Kolbenbewegung und in dem Augenblick eingeführt wird, als der Kolben bei seiner Rückwärtsbewegung seine Maximalgeschwindigkeit erreicht hat.
Ist der Kolben im Punkte 4 (siehe Fig. 2) angelangt, so sind alle Brenngase aus dem Zylinder herausgetrieben, worauf die Ventile 8 und 12 geschlossen werden, so dass während des Kolbenhubes von 4-1'die eingeschlossene Luft verdichtet wird. Während des Abwärtshubes des Kolbens von 7 nach 5, d. li. während die Kurbal deh dem Winkel 4-0-jf' entsprechenden Winkel 7-0-fi beschreibt, dehnt sich die vorher verdichtete Luft derartig aus, dass im Punkt 5, welcher dem Punkt 4 symmetrisch gegenüberliegt, der Luftdruck dem Atmosphärendrucke gleich ist.
Während des Abwärtshubes beginnt also im Punkte 5 die Ausaugung durch das selbsttätige Ventil 11 und diese Ausaugung dauert fort, bis der Kolben im unteren Totpunkt 6 (siehe Fig 2) angelangt ist. Vom Punkte 6 bis 7'findet alsdann die Verdichtung des Brenngemisches statt und im Punkt 7'alsdann die Entzündung desselben.
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angeordnet wären.
Um die Kurbeln bezw. Kolben in der oben angegebenen Weise in Stillstand zu ver- setzen und anzuhalten, kann jede beliebige Vorrichtung gebraucht werden, wobei bei dem
Ausführungsbeispiel nach der Erfindung das Brennstoffgemisch selbst hiezu verwendet wird.
Es ist leicht verständlich, dass zu diesem Zweck während des Stillstandes der Maschine das Treibmittel in den Zylindern b und c dem Kolben einen Druck entgegensetzen muss, während zu gleicher Zeit in den Zylindern a und d kein Druck herrschen darf. Infolge- dessen werden die Steuerscheiben auf der Welle 16 derart angebracht, dass beim Einstellen des Hebels 19 in die Ruhestellung 24 in den Zylindern a und d das Ventil 12 während des ganzen
Hubes offen ist, während die anderen Ventile geschlossen bleiben, und dass in denZylindern b undc alle Ventile, auch Ventil 12, geschlossen bleiben.
Hiebei muss das Umstellen des Hebels 19 aus den
Anlassstellungen 23 bezw. 25 in die Ruhestellung 24 vorgenommen werden, wenn die
Kurbeln b'und c'in dem einen oder anderen Drehungssinne den Bogen 1-3 bezw. 1-3' beschreiben (siehe Fig. 10), d. b. wenn die entsprechenden Zylinder b und c das Brenn- gemisch aus dem Raume 70 während der Periode 1-2 aufnehmen, oder während der
Periode von 2-3 aufgenommen haben. Zu diesem Zweck ist auf der Welle 16 eine Scheibe befestigt und die seitliche Verschiebung der Welle wird hiebei derartig durch einen festen
Anschlag verhindert, gegen welchen sich die Scheibe legt.
Um nun die Welle 16 beim
Durcheilen der Kurbeln durch die Kreisbogen- 1-3 oder 1-3'in der Längsrichtung ver- schieben zu können, ist die Scheibe mit einer Kerbe versehen, in welche sich der Anschlag hineinlegt. Ist der Hebel 19 in der oben beschriebenen Weise in die Ruhestellung gebracht, so wird die Maschine noch einige Umdrehungen machen, wobei sich die Ventile 8, 9, 10, 12 der Zylinder b, c nicht mehr öffnen. Die Kolben der Kurbeln b'und c'saugen hiebei beim Abwärtsgang durch das selbsttätige Ventil 11 eine Ladung des Explosionsgemisches an, welches das ZyHnderinnere ausfüllt und die Kurbeln b' und c' in der gewünschten
Stellung anhält.
Um das Anhalten in der gewünschten Stellung ganz sicher zu erzielen, kann in einem oder beiden Zylindern die Explosion des Gemisches noch vorgenommen ) werden, wodurch das Anhalten der Kolben bezw. Kurbeln in der senkrechten Stellung gesichert wird. Diese Sperrstellung der Kurbeln bezw. der Kolben wird sofort aufgehoben, wenn der Hebel 19 in die Anlassstellung übergeführt wird, weil durch das Überführen des
Hebels aus der Stellung 24 in diejenige 23 bezw. 25 die Ventile 12 der Zylinder b und c und die Ventile 9 und 10 der Zylinder a und d geöffnet werden.
Das Unterdrl1cksetzen des Hrennstoffgomisches in dem Behälter 70 kann in beliebiger Weise vorgenommen werden. Bei dem verlegenden Ausführungsbeispiol wird dieses Unterdrucksetzen des Brennstoffgemisches von dem Kolben der Maschine selbst bewirkt, und zwar in folgender Weise :
Wird der Hebel 19 zwecks Abstellens der Maschine in die Ruhestellung umgestellt, so macht die Maschine selbst noch einige Umdrehungen, und um hiebei das Arbeiten nach dem Viertakt aufzuheben, wird der Hebel 19 aus der Stellung 21 bezw. 27. in die Stellung 22 bezw. 26 übergeführt, in welcher Stellung die Steuerscheibon derartig eingestellt sind, dass sowohl die Zündung unterbrochen als auch die Bewegung der Ventile 8 und 12 aufgehoben wird, in welchem Falle die Maschine nach dem in Fig. 11 bezw. 12 dargestellten Diagramm zu arbeiten beginnt.
Der Kolben wird hiebei beim Abwärtsgang durch das Ventil 11 Brenngemisch ansaugen und beim Aufwärtsgang dasselbe verdichten, und da in 3 die Ventile 9 und 10 offen sind, wird dieses verdichtete Bronngemisch in den Raum 70 hinübergpdrückt, bis der Druck in dem letzteren dem Verdichtungsdruck im Arbeitszylinder entspricht. Kommt die Maschine allmählich zur Ruhe, so wird der Hebel 19 in die Stellung 24 übergeführt. Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass die Welle 16 die Regelung des Arbeitsganges in gleicher Weise für alle Zylinder in jeder Phase bewirkt, ausgenommen in der Ruhestellung, für welche zwei Steuerungen erforderlich sind, wie oben beschrieben.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Unterdrucksetzen des Behälters 70 mit dem Brennstoffgemisch selbsttätig vom Arbeitskolben aus. Bei grossen
Maschinen, bei welchen während grosser Stillstände der Behälter 70 durch GÅasverlust sich zum Teil leert, kann jedoch eine Hilfsmaschine vorgesehen sein, um den Behälter vor dem
Anlassen der Maschine wieder mit Gas zu füllen, wie er z. B. in Fig. 13 dargestellt ist.
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des Verdichters wird ebenfalls mit einem Dreiweghahn 43 verstehen, um die Luft entweder durch das Rohr 44 in dem - Behälter 70 oder durch das Rohr 45 ins Freie oder zu einem anderen beliebigen Behälter überzuführen.
Soll der Behälter 70 mit Brennstoffgemisch gefüllt werden, so werden, nachdem die Hilfsmaschine 20 angelassen ist, die Dreiweghähne 33, 43 derartig eingestellt, dass die Rohre 32, 34, sowie die Rohre 42, 44 miteinander in Verbindung stehen. Für einen derartigen Zweck ist eine Hilfsmaschine von 2 Pferdekräften für eine Maschine von 700 bis 800 Pferdekräften genügend und da die Hilfsmaschine nur während des Ruhezustandes der Maschine zum Füllen des Behälters 70 erforderlich ist, so kann sie ausserdem benutzt werden, um Luft zu verdichten und mittels der letzteren eine Brenn-oder Signalvorrichtung in Betrieb zu setzen.
Zu diesem Zweck werden die Dreiweghähne 33, 43 derartig gestellt, dass die Rohre 40, 34 und 42 und 45 miteinander in Verbindung stehen. Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist und dass die Anzahl der Zylinder beliebig gewählt und zur Bewegung der Ventile anstatt der für jeden Zylinder vorgesehenen Welle eine einzelne Welle angeordnet werden kann, von welcher die Ventile aller Zylinder gesteuert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Explosions- bezw. Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Zylindern, bei welcher das Anlassen durch Einführung eines vorher unter Druck gesetzten Brennstoffgemisches erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbeln derart gegeneinander versetzt sind, dass eine oder mehrere der Kurbeln sich im Totpunkte am Ende des Hubes befinden. wenn eine oder mehrere der anderen Kurbeln ungefähr um 250 gegen den entgegengesetzt liegenden Totpunkt versetzt sind.