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Mehrzylindrige Zweitaktkraftmaschine mit gemeinsamer Verbrennungskammer.
Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Zweitaktkraftmaschine. deren Zylinder durch einen gemeinsamen Verbrennungsraum in Verbindung stehen, wobei die Einlassöffnung an dem einen Zylinder und die AuslassöSnungen an dem anderen Zylinder ai-gebracht sind und die Kolben der Zylinder diese Öffnungen steuern. Bei einer Ausführungsform der Maschine werden die Abgase durch eine Luftschicht ausgetrieben.
Dieses Ausspülen kann nötigenfalls mit Hilfe einer Pumpe geschehen, die in allen Fallen die Zuführung des Brennstoffes und der Luft bewirkt.
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Vorkehrungen zum Ausspülen der Abgase: Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Zylinderpumpe ; Fig. 3 einen Grundriss der Maschine nach Fig. 1 und Fig. 3a einen Schnitt nach der
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Fig. 5 einen wagrechten Schnitt durch diese Maschine und Fig. 6 einen Schnitt senkrecht zu dem nach Fig. 4. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Maschine im Schnitt : Fig. 8 einen Quer- schnitt : Fig. 9 einen Schnitt senkte ht zu dem in Fig. j und Fig. lf) veranschaulicht ein Luft-und Gasventil im Schnitt.
Zwei Explosionszylinder 1, 2 sind mit einem gemeinsamen Verbrennungsraum. 3 verbunden.
Die Mittellinien der Z. dinder liegen parallel zueinander. Die Einlassöffnungen für das Brennstoffgemisch sind an dem Explosionszylinder 1, die Auslassöffnungen 5 für die verbrannten Gase an dem Explosionszylinder 2 angebracht. Die Ein- und Auslassöffnungen sind ungefähr in der halben Höhe der Zylinder angeordnet und werden durch die Kolben 6 der Zylinder kurz vor Beendigung des Expansionshubes geönnet. Die Kolben 6 besitzen gleiche Durchmesser, gleiche Hublängen und führen die gleiche'Bewegung aus, wobei sie die betreffenden Öffnungen zur selben
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In Verbindung mit den Zylindern 1, 2 ist eine einfach wirkende Ladepumpe 11 vorgesehen, durch die die Explosionsmischung der Maschine zugeführt wird.
Der Brennstoff wird mit Hilfe der Pumpe durch eine Brennstoffkammer eingesaugt, worauf der Brennstoff und die Luft mittels der Pumpe durch die Einlassöffnungen in die Zylinder eingedrückt wird. Die Pumpe ist bei allen Ausführungsformen der Maschine in der Mitte zwischen den Explosionszylindern 1, 2 derart angeordnet, dass ihre Mittellinie und die der Zylinder in einer Ebene liegen, wobei aber die Pumpe in der Richtung der Mittellinie um die Hublänge versetzt ist. Der Kolben 12 der Pumpe besitzt
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den beiden Kurbeln der Welle'S liegt und ihnen gegeniiber um 1800 versetzt ist.
Die Dimensionen der drei Kurbeln 8, 1. 3 sind in bekannter Weise derart gewählt, d. ss die beiden äusseren Kurbeln der mittleren das deichgewicht halten. Die beiden Kolben 6 besitzen zusammen dasselbe Gewicht wie der Kolben 12. Durch die erwähnte Konstruktion ist es möglich, die Pumpe um eine Hublänge tiefer anzuordnen und die Explosionszylinder mit einem Wassermantel zu versehen. Die Pleuelstange 14 der Pumpe muss kürzer gewählt werden als jene der Explosionszylinder, jedoch wird sie so kunstruiert, dass sie das Gewicht beider Pleuelstangen 7 ausgleicht.
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. Infolge der beschriebenen Anordnung können die Explosionszylinder sehr nahe zueinander gerückt werden, ao dass die Verbrennungskammer, die die oberen Enden der Zylinder verbindet, verhältnismässig klein wird und demzufolge die Erzeugung eines genügend hohen Kompressionsdruckes gestattet. Zwischen dem Pumpenzylinder und den Explosionszylindern ist ein genügend grosser Raum für die im Kreise angeordneten Ein- und Auslassöffnungen 4, 5 vorhanden, die in Ringkanäle 16, 17 (Fig. 3) münden, die mit den Ein- und Auslassleitungen verbunden sind. Dadurch dass die Ein-und Auslassöffnungen und der Verbrennungsraum 3 einen grossen Querschnitt haben, kann man sehr grosse Kolbengeschwindigkeiten erzielen.
Der Pumpenzylinder 11 kann ferner eine grössere Kapazität erhalten als die vereinigten Zylinder 1, 2 so dass man den Explosionszylindern grössere Ladungen zuführen kann als bei Maschinen, deren Explosionszylinder selbst zum Einsaugen der Ladung dienen.
Die Maschine nach Fig. l, von der die Fig. 3 einen Grundriss darstellt, besitzt keine Ausspülvorrichtung. In diesem Falle saugt die Ladepumpe 11 den Brennstoff aus einem Rohr 18 an, J8 bei 27 (Fig. 1) in den Ringraum 16 (Fig. 3) mündet. Von diesen Rohren 18 führt je eines nach jedem Explosionszvlinder, wobei in den Rohren Richschlagventile o. dgl. vorgesehen sein können, durch die der Brennstoff in die Rohre eingelassen wird. Diese Rückschlagventile sind in besonderen Kammern 19 (Fig. 3) untergebracht, die mit einer gemeinschaftlichen Brennstoff- zufuhrkammer in Verbindung stehen, deren Einlass 23 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Karburator verbunden ist. Nach Abnahme der Deckel 25 kann man zu den Rückschlagventilen gelangen.
Da das mittlere Zuführrohr 18 verhältnismässig kurz ist, ist eine Rohr verlängerung 26 vorgesehen, die die Aufnahme der erforderlichen Ladungsmenge ermöglicht.
Der Auspuff findet durch die Kanäle 17 statt, an die sich die Auslassrohre 20 anschliessen.
Die Wirkungsweise der ohne Luftspülung arbeitenden Maschine ist folgende : Die Ladung wird infolge der Bewegung der Pumpe aus dem Karburator durch die Leitungen 23, 19, 18 und
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bindung (Fig. 3). Während der Saugperiode der Pumpe wird der Ringkanal16 und das Rohr 18 mit der Ladung gefüllt, was ohne weiters geschehen kann, weil die Einlassöffnung 4 des Explosionszylinders 1 durch den Kolben'.. rut ist. Die zur Verbrennung nötige Luft kann durch den Kar- burator durchgesaugt werden, oder es kann am Rohr 18 ein Lufteinlassventil vorgesehen seuL. In allen Fällen wird der Ringkanal16 mit einem aus Luft und Brennstoff bestehenden Gemisch
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Während der Aufwärtsbewegung der Kolben 6 der Explosionszylinder wird die Ladung verdichtet, worauf sie in den Räumen 1, 2 und 3 zur Explosion gebracht wird und auf die Kolben
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Pulpenklben 12 an der untersten Stelle seines Hubes angelangt und hat die volle Ladung angesaugt. Wenn nun die in den Räumen 1, 2 und. 3 verdichtete erste Ladung zur Explosion gebracht wird, werden die Kolben 6 abwärts gedrückt, während der Kolben 12 von der Kurbel
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Diese Ladung ist nun zum Eindringen in den Zylinder bereit und strömt, sobald beim Niedergang des Kolbens 6 die Öffnungen 4 frei gegeben werden, in den Zylinder ein, steigt zum Ver-
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Fig. la, und 6 entnommen werden kann.
Der Luftbehälter 24 nimmt den grösseren Teil der durch den Pumpenkolben eingesaugten Luft auf und kann alle drei Zylinder umgeben. Der Ring-
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Brennstoff zum Ringkanal führt. Zwischen dem Lufthehälter 24 und der Brennstoffkammer ist nur eine einzige Verbindung durch den Kanal 18 (Fig. 3 und 3 a) vorhanden. Der Kolben 12 zieht durch ein Ventil während seines Saughubes Brennstoff, in die erwähnte Brennstofikammer und, falls der Brennstoff aus Gas besteht, sämtliche Luft in den Luftbehälter durch ein besonderes Luftventil, dessen Ausgangsende bei 28 mit dem Luftbehälter 24 in Verbindung stehen kann.
Auf diese Weise besitzen die Brennstoffkammer und der Luftbehälter getrennte Einlässe und zwar die Brennstoffkammer durch ihr Ventil und der Luftbehälter durch die Öffnung 28.
In Fig. 10 ist ein geeignetes Gas-und Luftventil für den erwähnten Zweck dargestellt und zwar wird nach dieser Ausführung das Luftventil 29 von einer Spindel 30 geführt, die für gewöhnlich durch eine Feder 31 niedergezogen wird. Durch die Spindel 30 führt eine zweite Spindel 32, die ebenfalls unter Einwirkung einer Feder 33 steht und das Gasventil 34 tragt. In der Gaseinlass- öffnung ist eine Drosselklappe 35 eingebaut, die entweder selbsttätig oder in anderer Weise geregelt wird. Jedes Ventil kann sich unabhängig von dem anderen bewegen, während durch die Aufwärtsbewegung des Gasventiles die Feder 33 zusammengepresst wird und somit dieses Ventil bestrebt ) a L, das Luftventil von seinem Sitz abzuheben.
Die erwähnte Konstruktion ermöglicht es, dass sich die Ventile von selbst einstellen und die Expanbif-verändert werden kann. Das Luftventil ruht auf dem Sitz 36, während das Gasventil durch Abnahme eines Deckels 37 zugänglich wird.
Diese Ventileinrichtung eignet sich sehr gut für die in den Fig. 4 und 7 dargestellten Maschinen.
Verwendet man als Brennstoff Petroleum oder ein anderes 01, so braucht man nur eine geringe Luftmenge, um die Brennstoffzufuhr zu ermöglichen. Dafür muss aber die Verbrennungsluft durch das besondere Lufteinlassventil bei. Moder durch nebst diesem vorgesehene Luftöffnungen 21 eingeführt werden, die in der Nähe des unteren Zylinderendes der Pumpe 11 derart an-
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werden. Der Zutritt der Luft zu den Öffnungen 27 kann durch Siebe 22 erfolgen. Der in Fig. la dargestellte Kolben 12 ist abgeflacht und besitzt zwei Ansätze 12a, in denen Löcher vorgesehen sind, die mit den Löchern 27 des Zylinders in die Übereinstimmungslage kommen können, wodurch Luft zugeführt werden kann. Nach den anderen Figuren ist der Kolben derart eingerichtet. dass er die Luftöffnungen 21 frei geben kann.
Bei den Ausführungsformen mit den Luftöffnungen 21 wird eine starke Saugwirkung durch den Karburator bezw. auf den Brennstoffzerstäuber verursacht, durch welche Saugwirkung auch eine grosse Luftmenge zur Füllung des Luftbehälters 24 eintreten kann, so dass bei Beendigung des Auswärtshubes des Pumpenkolbens ungefähr atmosphärischer Druck herrscht. Durch den Luftzutritt durch die Öffnungen 27 wird auch eine volle Ladung in den Exp) osionszylindern erreicht, wobei es nicht darauf ankommt, ob die Maschine voll belastet ist oder nicht und in den Explosionszylindern immer ein hoher Verdichtungsdruck vor der Zündung erhalten wird. Mit dem flÜssigen Brennstoff wild in die Brennstoffkammer
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nicht so gross, um eine Verbrennung zuzulassen.
Bei Beendigung des Saughubes der Pumpe ist die Brennstoffkammer mit Brennstoff und der Luftbehälter mit Luft gefüllt. Er enthält aber auch jenen Teil der Brennstoffmischung. die
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htonmisckung, der in den Ringkanal getreten ist. zusammen mit einer mehr oder weniger reinen Luftmenge nach der Brennstoffkammer zurück-gedrückt wird. Diese Luftmenge dient schliesslich beim Eindringen der Ladung in die Arbeitskammer mit einem Teil der Luft des Luftbehälters zum Ausspülen der verbrannten Gase am den Explosionszylindern. Nach der Reinigungsluft
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Ladung findet während des Verdichtungshubes statt, so dass dann die Entzündung der Ladung erfolgen kann.
Das Zurückdrängen des Brennstoffes in die Brennstoffkammer, von der aus der
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mögen besitzen kann als die Exptosionszylinder, so kann man eine beträchtliche Luftmengt' für den Ausspüivorgang verwenden.
Verwendet man schwere Öle als Brennstoff, so kann man die mit dem Ringkanal in Verbindung stehende Brennstoffkammer durch die Abgase erwärmen.
Wünscht man höheren Verdichtungsdruck, ohne die Hublänge zu vergrössern oder die Umdrehungszahl xu verringern, so verkleinert man den Verbrennungsraum und behält dann die gewünschte Grösse der Pumpe hei, indem man ihre Zylinder 11a von zwei Mittelpunkten aus bohrt (Fig. 8). Diese beiden Mittelpunkte liegen in gleichem Abstand von der Ebene der Explosionszylinderachsen, wobei die Mittelpunkte soweit voneinander liegen, dass die beiden parallelen
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eine grosse Pumponkolbennäche, gleichzeitig eine gedrängte Anordnung der Explosionszylinder und dadurch einen Verbrennungsraum von kleinem Inhalt, wodurch eine starke Verdichtung erreicht werden kann.
Eine Zwischenwand p (Fig. 7) dient als Scheidewand zwischen der Brennstoffkammer und dem Luftbehälter, wodurch zwei nebeneinanderliegende Ringkanäle 26a,. 24a (Fig. 7) gebildet werden. Die einzige Verbindung zwischen der Brennstoffkammer und dem Luftbehälter sind die sich über beide Seiten der Zwischenwand erstreckenden Öffnungen 4 in den Zylinderwandungeu.
Bei grossen Maschinen kann diese Scheidewand durch eine Platte 47 (Fig. 7 und 8) gebildet werden, die in den Ringkanal eingelegt wird und durch eine abnehmbare Tür 48 zugänglich ist. Bei kleinen Maschinen kann die Zwischenwand in den Ringkanal eingegossen sein (Fig. 4 und 5). Um die Einlassöffnungen 4 in der Zylinderwand bohren zu können, müssen Bohrlöcher im äusseren Mantel vorgesehen werden, die aussen durch Zungen 47a auf Spunden 49 geschlossen werden können, während die Zungen 47 b an der nicht zugänglichen Innenseite durch die Einlassöffnungen 4 hindurchgeschoben werden müssen. Die Bohrlöcher 58 fallen mit den Auslassë ; ffnungen 5 zusammen und werden durch Spunde 59 verschraubt.
Um die Anbringung der Einlassöffnungen bei kleineren Maschinen zu erleichtern, sind die Einlass- und Auslassöffnungen in gerader Anzahl vorgesehen. wobei die Wandungen des Mantels halbkreisförmig oder vieleckig gestaltet sind, damit die Löcher in den Wandungen der Explosionszylinder, die nach dem Pumpenzylinder zu liegen, direkt durch die Explosionszylinder hindurchgebohrt werden können. Bei sehr kleinen Maschinen wird der Ringkanal so ausgestaltet, dass um eine kleine Querschnittsftäche den Übergang vom Luftbehiilter zur Gaskammer vermittelt, so dass eine merkbare Mischung der Brennstoffladung mit der Reinigungsluft vermieden wird (Fig. 3a).
Die Maschine kann mit einem Regler versehen werden, der die Zufuhr des Gases durch He einflussung des Drosselventiles 35 (Fig. 10), bezw. - bei Verwendung von flüssigem Brennstoffdie Zufuhr der zu karburierenden Luft regelt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mehrzylindrige Zweitaktkraftll1aschine, gekennzeichnet durch zwei parallele Explosionszylinder (1, 2), von denen der eine (1) die Einlassöffnungen (4) und der andere die Auslass- öffnungen (5) hesitzt, wobei die Zylinder einen gemeinsamen Verbrennungsr-aum (-) und eine in der Mitte angeordnete Ladepumpe (11) besitzen, die im Bedarfsfalle einen Ring von Luftlöchern (21) aufweisen kann und deren Zylinder (11) gegen die Kurbelwelle us eine Hublänc näher angeordnet ist als die Explosionszylinder.