DE200475C

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Publication number: DE200475C
Application number: DENDAT200475D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JV* 200475-KLASSE 46 a.r GRUPPE

FREDERICK RUSSELL WHITE in LYNN, V.St.A.

Ladeverfahren und -vorrichtung für Explosionskraftmaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Juni 1907 ab.

Es sind Ladeverfahren für Explosionskraftmaschinen bekannt, bei welchen die Auspuffgase durch einen Hilfskolben ausgestoßen und das Gasluftgemisch entweder durch einen federbeeinflußten oder einen mittels besonderer Kurbel angetriebenen Kolben angesaugt und hierauf vom Arbeitskolben verdichtet wird. Der Arbeitskolben legt also den Auspuff jeweils frei und erfolgt nun durch den

ίο Hilfskolben das Ausstoßen der Auspuffgase. Bei dem die Erfindung bildenden Ladeverfahren soll das Gasluftgemisch dagegen durch den Hilfskolben erst angesaugt und verdichtet werden, wenn der Arbeitskolben die Auspuffgase vollständig ausgestoßen hat und unmittelbar vor dem innern, dem Hilfskolben zugekehrten Totpunkt steht.

Gemäß der Erfindung saugt also der Hilfskolben die Füllung an und verdichtet sie ohne Mitwirkung des Arbeitskolbens, während der Arbeitskolben die gesamten Verbrennungsprodukte auspufft und nahezu in die obere Totpunktlage zurückkehrt, ehe die frische Füllung durch den Hilfskolben eingesaugt wird.

Gemäß der Erfindung werden auch mechanische und elektrische Zündvorrichtungen entbehrlich gemacht, da jeweils das Gasluftgemisch bis zur Selbstentzündung verdichtet

Diese Selbstentzündung kann bei den gewöhnlichen' Maschinen nicht herbeigeführt werden, da die Verdichtung zum größten Teil oder völlig von der Treibkolbenbewegung abhängt und deshalb die Entzündungszeit so gewählt werden muß, daß eine Umkehr der Maschinenbewegung nicht stattfinden kann.

Bei der Maschine gemäß der Erfindung befindet sich der Treibkolben in geeigneter Stellung zur Aufnahme des Antriebes, ehe die Verdichtung beginnt, wodurch höhere Verdichtungsdrücke und demzufolge größere Wirkungsgrade erzielt werden können.

Auf der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine Ausführungsform einer derartigen Maschine in Ansicht mit teilweisem Schnitt nach der Linie 1-1 von Fig. 2.

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 3 und

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 von Fig. 2.

Fig. 4, 5, 6 und 7 sind schematische Darstellungen der Kolbenlagen während einer Umlaufperiode.

Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Getriebeteils.

Bei dieser Ausführungsform der Maschine ist der vertikale Zylinder 1 mittels Schrauben 3 auf dem Lagergestell 2 befestigt. Der Zylinder 1 ist mit einer Reihe von Kühlrippen 4 versehen und nimmt in Lageraugen 6 zwei senkrechte Wellen 5 auf. Oberhalb der Kühlrippen 4 ist der mit einem geeigneten, auf der Zeichnung nicht dargestellten Karburator verbundene Gaseinlaß- stutzen 7 angeordnet, an den noch ein selbsttätig wirkendes Ventil 8 o. dgl. angeschlossen sein kann, um ein Zurückdrücken von Gasen in den Karburator während der Verdichtung zu verhindern.

Der Verbrennungsraum 9 wird durch die Zylinderwände 1, den Verdichtungskolben 10, den Treibkolben 11 abgegrenzt. Der Treibkolben 11 ist mit der Kurbelwelle 12 in gewohnlicher Weise durch die Pleuelstange 13 verbunden; der Verdichtungskolben 10 ist mittels einer nachstellbaren Kuppelstange 14 an eine am oberen Zylinderende 1 gelagerte Kurbelwelle 15 angelenkt.

Die Welle 15 wird durch die senkrechten Wellen 5 vermittels der Kegelräderpaare 16 in Umdrehung versetzt. Die Wellen 5 sind am unteren Ende mit Kegelrädern 17 versehen, die durch auf den Schwungradscheiben 19 der Kurbelwelle 12 angeordnete Zahnkränze 18 in zeitweilige Umdrehung versetzt werden.

Die Zahnkränze 18 (Fig. 8) tragen zu diesem Zweck eine der Zähnezahl der Kegelräder 17 entsprechende Verzahnung 22, so daß bei einer Umdrehung der Kurbelwelle 12 auch die Kegelräder 17 und damit die Wellen 5 eine Umdrehung machen. Jeder Zahnkranz 18 besitzt ferner einen breiten Zahn bzw. Fläche 18¹, der sich von dem Punkt 21 nach rechts bis zu dem Punkt 20 links erstreckt, so daß das Kegelrad 17, das eine der Verzahnung 22 entsprechende Verzahnung sowie ebenfalls einen breiten Zahn bzw. Fläche 17¹ aufweist, immer in Eingriff mit dem Zahnkranz 18 steht, auch wenn es sich in der Ruhelage befindet. Bei der in Fig. 8 veranschaulichten Stellung fällt die Mitte der Verzahnung des Rades 17 mit der Mitte der Verzahnung 22 des Zahnkranzes 18 zusammen, so daß die breite Fläche 17¹ des Rades 17 nach auswärts steht und die Fläche 18¹ des Zahnkranzes 18 symmetrisch zur ersteren liegt.

Stehen beispielsweise die Durchmesser der Kegelräder 17 und Zahnkränze 18 im Verhältnis 1:8, so werden erstere eine volle Umdrehung machen, während letztere ^]/₈ Umdrehung beschrieben haben. Demzufolge wird der Verdichtungskolben 10 den vollen Hub zurücklegen, während der Treibkolben 11 den achten Teil desselben bzw. ¹Z₁₆ seines Ganges . beschreibt.

In den Fig. 4 bis 7 sind vier charakteristische Stellungen der Kolben schematisch angegeben, wobei Fig. 5 mit der in Fig. 1 gezeichneten, die Fig. 2 und 3 mit der aus Fig. 4 ersichtlichen Lage der Kolben übereinstimmen.

Ein Durchmesserverhältnis der Zahnkränze 18 und Kegelräder 17 yon I :8 vorausgesetzt, soll die Erklärung der verschiedenen Kolbenstellungen ein Bild von der Wirkungsweise der Maschine geben.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die Stellungen der Kolben 10 und 11 am Ende der Auspuffperiode. Die Drehrichtung der Welle 12 ist durch einen Pfeil bezeichnet. In dieser Lage des Kolbens (Fig. 2, 3 und 4) tritt das Ende 20 der \'erzahnungen 22 der Zahnkränze 18 gerade in Eingriff mit den Kegelrädern 17.

Bei den in den Fig. 1 und 5 gezeichneten Kolbenstellungen ist die eine Hälfte des Hubes vom Verdichtungskolben 10 zurückgelegt, und der zwischen den Kolben 10 und 11 befindliche Zylinderraum ist mit frischem Gasluftgemisch angefüllt. Der Kolben 11 steht in der oberen Totlage. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, hat der Kolben 10 den Hub vollendet, und das Ende 21 der Verzahnung 22 kommt gerade außer Eingriff mit dem Kegelrad 17. Bei dieser Kolbenlage ist der Höchstdruck der Verdichtung erreicht. Bei der praktischen Ausführung der Maschine muß die Entzündung der Füllung kurz vor dieser Kolbenlage stattfinden.

Von Wichtigkeit ist ferner, daß, während bei den anderen Bauarten von Gasmaschinen die Entzündung des Gasluftgemisches zur Herbeiführung der Explosion durch einen Glühzünder oder Zündstift bewirkt wird, es bei dieser Maschine möglich, ja sogar zweckmäßig ist, diese Zündvorrichtungen wegzulassen und die Zündung durch die Verdichtung des Gasluftgemisches auf die Entzündungstemperatur herbeizuführen. Dies wird dadurch möglich, daß in dem Augenblick, wo die Verdichtung beginnt, der Kolben 11 bereits die obere Totlage überschritten hat und die durch die Explosion auf ihn übertragene Stoßkraft aufnehmen kann.

Bei der Kolbenlage der Fig. 7 ist bereits die Expansion vollendet und der Kolben 11 in die untere Totstellung gebracht worden. Dabei wird die Auspufföffnung 33 freigelegt.

Der Kolben 10 ist inzwischen stehengeblieben und das Auslaßventil 23 geöffnet worden. Letzteres bleibt nun so lange offen, bis die aus Fig. 4 ersichtliche Kolbenstellung wieder erreicht ist.

Das Ventil 23 wird in folgender Weise gesteuert.

Eine um eine Spindel 25 gelegte und gegen eine auf der letzteren befestigte Ringscheibe 26 drückende Feder 24 sucht die Spindel 25 stets in der tiefsten Lage zu halten. Das am oberen Ende der Spindel''25 verstellbar angeordnete Kugelstück 27 legt sich in das kappenartige Ende des Ventilhebels 28 ein. Am unteren Spindelende 25 ist eine Rolle 29 drehbar befestigt, die auf einer auf die Kurbelwelle 12 aufgesetzten Nockenscheibe3O läuft. Das Ventil 23 regelt den Austritt der Auspuffgase durch die Bohrung 31 des Auslaß-Stutzens vermittels der öffnung 32 des Hahnes 23. Die Hilfsauslaßöffnung 33 für die

Auspuffgase wird durch den Kolben ii geöffnet und geschlossen.

Das Hahnküken 34 des Ventils 23 nimmt in einer Bohrung eine in das gegabelte Ende des Ventilhebels 28 eingesetzte geneigte Stange 35 auf. Die Stange 25 ist am Hahnhüken 34 durch eine Schraube 36 verstellbar angeordnet, so daß die Bewegung des Ventils 23 ohne Veränderung des Umfangs der Nockenscheibe 30 geregelt werden kann. Eine Feder 37 dient zum Halten des Kugelkopfes 27 der Spindel 25 und der Lagerschraube des Hebels 28. Die Wirkung des Ventils 23 kann durch Verstellen der Nockenscheibe 30 auf der Kurbelwelle 12 beeinflußt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Ladeverfahren für Explosionskraftmaschinen mit außer dem Arbeitskolben im gleichen Zylinder vorgesehenen Hilfskolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des brennbaren Gasluftgemisches und dessen Verdichtung durch den Hilfskolben erfolgt, wenn der Arbeitskolben die Auspuffgase ausgestoßen hat und bereits unmittelbar vor der Treibstellung steht, so daß die Verdichtung des Gasluftgemisches bei annähernd ruhendem Treibkolben bzw. vor Erreichung der Totpunktlage erfolgt.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Hilfs- bzw. Verdichtungskolbens (10) durch eine teilweise verzahnte Scheibe (18) o. dgl. der Kurbelwelle (12) vermittels der Kegelräder (16, 17) der Wellen (15, 5) und der Kuppelstange (14) erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.