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Bei vielen Explosionskraftmaschinen tritt der grösste Druck ganz in der Nähe des toten Punktes oder in diesem selbst auf. Da in diesem Punkte eigentlich noch kein Drehmoment vorhanden ist, setzt sich der grösste Teil der in der Nähe des Totpunktes geleisteten Arbeit in Lagerreibung um und ist bei diesen Maschinen der mechanische Wirkungsgrad ein sehr schlechter, Je höher der Verdichtungsdruck und mithin auch der Explosionsdruck wird, desto ungünstiger werden diese Verhältnisse.
Durch die Erfindung soll diesem Übelstand abgeholfen werden. Gleichzeitig soll der Kolben der Maschine oder eine auf demselben lastende Flüssigkeitssäulc bis dicht an das Zylinderende gehen, so dass ein möglichst kleiner schädlicher Raum bleibt. Die Verdichtung der Ladung oder ihrer Bestandteile erfolgt ausserhalb des Arbeitszylinders.
Das Verfahren soll an der Hand der Zeichnungen an einer Maschine beschrieben werden, deren Kolben zwecks besserer Kühlung, geringer Stopfbüchsenreibung, Ersparung von Schmiermaterial usw. durch eine Flüssigkeitssäule verlängert ist. Fig. 1 zeigt eine Maschine, die mit Gas betrieben werden soll, bei welcher 1 der in zwei oben konisch zu- laufende Türme la und lb endende Arbeitszylinder ist, in dem sich der Kolben 2 bewegt, welcher auf ein normales Kurbelgetriebe wirkt. 3,4 sind die Auspuffventile, 5, 6 die
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zulässt. 6a ist ein Hauptabsperrventil. An die verlängerte Kolbenstange des Kolbens 2 ist der Kolben der Pumpe 7 gehängt ; 8 und !) sind die Saugventile, 10, 11 die Druckventile.
12 ist ein Mischventil, 13 ein regelbares Ventil für Gaseinlass, 14 ein solches für Luft- einlass. 15 ist ein Behälter, in welchen die Pumpe 7 das Gemisch befördert. Der Druck in diesem Behälter entspricht dem Verdichtungsdrucke. Unmittelbar mit den Einström- ventilen ist eine Zündvorrichtung (gesteuertes Glührohr oder elektrischer Zünder) in der
Weise verbunden, dass durch den vollkommenen Schluss des Einströmventils auch die Zündung herbeigeführt wird.
Wenn sich die Kurbel in der gezeichneten Stellung befindet und Ventil 6"geöffnet wird, setzt sich die Maschine sofort in Bewegung, und zwar zuerst durch den Druck des
Gemisches und dann durch den Explosionsdruck, da beim Schlusse des Ventils 6 sofort
Zündung erfolgt. Kurz vor dem Hubende wird das Auspuff ventail 3 geöffnet, welches fast während des ganzen Rückhubes offen bleibt und sich kurz vor der Wiederöffnung des
Ventils C schliesst. Derselbe Vorgang spielt sich auf der anderen Seite ab.
Die Maschine läuft nun mit der grössten Füllung, welche der Regler gestattet, so lange weiter, bis sie ihre volle Geschwindigkeit erreicht hat. Der Regler stellt dann den Füllungsgrad entsprechend der Belastung ein. Wenn die Maschine nicht bis zur Grenze belastet ist, wird der Druck im Behälter 15 ansteigen, da die Pumpe mehr fördert, als die Maschine braucht. Behälter 15 kann daher mit einem Regler versehen sein, welcher die Pumpenleistung in den richtigen Grenzen hält.
Zur grösseren Sicherheit kann man unmittelbar hinter die EinströmventUe auch noch gesonderte Rückschlagventile 16, 17 legen. Diese Ventile können gekühlt und behufs Verhinderung des Überschlagens von Explosionen mit sehr breiten Sitzflächen versehen sein, um bei geringen Undichtheiten die Verbrennungsgase derart abzukühlen, dass sie hinter diesen Ventilen nicht mehr brennen können.
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Während der Auspuftzeit wird bei dieser Maschine so viel Wasser zugeführt, als zur Kühlung erforderlich ist. Das überflüssige Wasser wird beim Auspuffventil ausgestossen. Das neu zugeführte Wasser kann gegen das Einströmventil gespritzt werden und schleierförmig an der Wand herunterfliessen. Sobald sich das A. u8puffventil schliesst, öffnet sich das Einströmventil.
Durch richtige Aufeinanderfolge in der Zeit und entsprechende Voreinströmung ist man in der Lage, den schädlichen Raum vollkommen zu vermeiden und auch die hinter dem Einströmventil liegenden Räume (hauptsächlich den Ventilsitz) für eine kurze Zeit unter Wasser zu setzen. Bei richtiger Anordnung bekommt man dann eine Maschine, bei welcher der Hub grösser ist als der Zylinder lang ist, und welche überhaupt nicht mehr vom schädlichen Raume abhängt. Diese Anordnung ermöglicht es, selbst bei der geringsten Füllung ohne Druckverlust erst dann zu zünden, wenn die Kurbel bereits einen viel grösseren Weg zurückgelegt hat als der Füllung entsprechen würde, und bei Öffnen des Einlassventils kein Wasser rückströmen, sondern gleich das Einströmen des Gemisches erfolgen würde.
Im Diagramm Fig. 2 ist dieser Vorgang genauer ersichtlich.
Bei oben beschriebener Konstruktion mit flüssigem Kolben wird das Auspuff ventil 4 bei der im Diagramm mit 18 bezeichneten Kurbelstellung geschlossen ; in diesem Augenblicke hat der Flüssigkeitsspiegel die Linie 19 in Fig. 3 erreicht. Bei der Kurbelstellung 20 öffnet sich das Einlassventil 6. Während dieser Zeit ist der Flüssigkeitsspiegel unmerklich gestiegen und hat die geringe Menge Rückstände, welche sich über demselben befinden, etwas verdichtet, aber nicht so weit, dass nicht sofort beim Öffnen von Ventil 6 entweder frisches Gemisch oder Flüssigkeit in diesen Raum eindringen würde. Jedenfalls werden die Rückstände sofort derart gekühlt, dass eine Zündung des frischen Gemisches daran nicht erfolgt. Nun bewegt sich der Kolben weiter bis in seine Totpunktlage und drückt einen Teil der Flüssigkeit in den Raum über dem Ventil 6, z.
B. bis zur Linie 21. Wenn man die zu ersetzende Flüssigkeit oder einen Teil derselben in den Raum 22 nachführt, kann der Winkel x (Fig. 2) für die Voreröffnung des Ventils 6 kleiner werden. Bei der Kurbelstellung 23 erreicht der Flüssigkeitsspiegel wieder die Linie 19 und erst jetzt beginnt die eigentliche Füllung bis zur Kurbelstellung 24, in welcher Stellung Schluss des Ventils 6 und dadurch Zündung erfolgt, indem dann der Flüssigkeitsspiegel ungefähr die Linie 25 erreicht hat.
Infolge der endlichen Verbrennungsdauer des Gemisches und der bei dieser Kurbelstellung bereits verhältnismässig schnellen Kolbenbewegung wird der höchste Diagrammdruck keinesfalls vor der Stelle 26 eintreten. Bei noch geringerer Füllung, kaltem Gemisch und Schnellaufen wird sich das Diagramm immer mehr verflachen.
Selbst bei dem geringsten Füllungsgrade des Zylinders wird bei dieser Maschine im
Augenblicke der Zündung eine günstige Kurbelstellung erzielt werden, indem die Kurbel- bewegung bereits beginnt, während die Flüssigkeit noch durch das Einströmventil in den
Verbrennungsraum zurückfliesst und die Kurbeln daher bei der beim Schluss des Einlass- ventils erfolgenden Zündung bereits einen erheblichen Winkel mit ihrer Totlage bilden.
Wenn die Maschinen nicht besonders belastet sind, wird der Wirkungsgrad der Ver- dichtungspumpen sinken. Für grössere Anlagen kann es sich daher empfehlen, die Maschinen und die Kompressoren unabhängig voneinander zu machen. In einem solchen Falle werden schwach belastete Maschinen mit ausserordentlich geringer Füllung laufen können. Um den Einfluss der schädlichen Räume bei den Kompressoren zu verringern, kann man diese mit Fiüasigkeitskolben versehen oder man lässt sie bei geringer Leistung entsprechend lang- samer laufen. Die Umdrehungszahl derselben kann durch einen Druckregler, welcher auf die Steuerung der Antriebsmaschine einwirkt, geregelt werden.
Dieser Druckregler besteht aus einem Kolben, Membran usw., auf welchen der Druck der Gemischbehälter oder ge- trennter Luft-und Gasbehälter einwirkt.
Das Arbeitsverfahren der Maschine kann auch dahin abgeändert werden, dass kurz vor Beendigung des Auspuffhubes ein Teil der Flüssigkeit durch das Auspuffventil abfliesst und die Flüssigkeit entweder durch Einspritzen während des Auspuffhubes in den Explosions- raum oder durch Einführen in den Raum über dem Einlassventil erneuert wird.
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