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Steuerung für Gas-Dampfmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf solche
Motoren für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, bei welchen man im Bestreben,
einen möglichst großen Teil der in den abgehenden Verbrennungsgasen noch verbliebenen
Energie auszunutzen, die heißen Verbrennungsgase in und durch einen mit Wasser gefüllten
Behälter leitet, so daß Dampf erzeugt wird, der dann in einen zweiten Zylinder geleitet
wird und in diesem auf einen zweiten Kolben einwirkt, dessen Arbeit auf dieselbe
Welle wie die Arbeit des im Explosionszylinder arbeitenden Kolbens übertragen wird.
Der sich in diesem zweiten Zylinder bewegende Kolben, der seine Bewegung :durch
die auf der einen Seite wirkenden Gas- und Dampfmischung erhält, kompromiert die
auf seiner anderen Seite befindliche Luft, die zu einem Sammelbehälter geleitet
wird, aus welchem die Luft teils zum Explosionszylinder geleitet wird, um als Spülluft
zu wirken, teils zu einem Hochdruckkompressor zur weiteren Verdichtung zwecks Speisung
des Anlaßluftzylinders sowie der Öleinspritzöffnung des Explosionszylinders.
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Gemäß :der Erfindung wird nun auch die Schiebersteuerung in den Dampfraum
gelegt und wird der Hochdruckverdichter durch die Steuerung bedient. Sämtliche Teile,
die das Treibmittel, sei es nun als Gas oder als Gas-und Dampfgemisch, enthalten,
sind somit innerhalb des Dampferzeugers angeordnet; auch liegen die Teile der Speisewasser-
und Druokluftbehälter möglichst innerhalb oder dicht an demselben, so daß die Ausstrahlungsverluste
der heißesten Maschinenteile somit sofort wieder anderen Teilen zugute kommen. Ferner
bringt es .die gedrängte Bauordnung .der beiden Zylinder in Verbundform mit sich,
daß die Verluste durch Undichtheit des Explosionszylinderkolbens der Kompressorhälfte
des Dampfzylinders zugute kommen und Undichtheiten .am Schiebcrholben ebenfalls
nur einen Wärmeübergang vom Dampferzeuger zur Dampfgasseite zur Folge haben. Nur
Undichtheiten am untersten Teile des Schieberkolbens lassen einen unmittelbaren
Verlust an Wärme und Energie auftreten. Auch der Schieberkasten des Dampf-Gaszylinders
liegt innerhalb des Dampferzeugers, und der gewählte Kolbenschieber wird von einem
auf der Hauptwelle befestigten Hebel mit auf Vor- und Rückwärtsgang umstellbarem
Exzenter angetrieben, wobei der bewegliche Schwingungspunkt dieses Hebels, um eine
möglichst .gedrängte Bauart zu erzielen, außerhalb der Schieberutange verlegt ist
und mittels einer Gelenkstange mit einem um einen festen Zapfendrehbaren Handhebel
verbunden ist. Durch ein größeres oder geringeres Umlegen dieses Handhebels wird
auch der Schieberhub und damit auch die Füllung des Dampfzylinders verändert" wo-,durch
auch eine der Dampferzeugung und dem Dampfverbrauch entsprechende Regelung des Speisewassers
bewirkt wird, indem die Verlängerung der Schieberstange zum Speisewasserkolben ausgebildet
ist. Schließlich steht !auch noch der Hochdruckkompressorkolben in unmittelbarer
Verbindung mit der
Schieberstange, indem der auf .den Kolben wirkende
Hebel seinen Antrieb vom äußersten verjüngten Ende der Schieberstange erhält. Dieser
Hochdruckkompressorkolben er-5 hält daher bei größerer Dampffüllung ebenfalls einen
größeren Hub. Er bringt daher etwas mehr hochgespannte Luft und die ö1-einspritzpumpe
etwas mehr Z51 in den Explosionszylinder hinein, wodurch nicht allein mehr Arbeit
im Explosionszylinder erzielt wird, sondern auch die Abgasmenge, die hierauf dampferzeugend
wirken soll, vergrößert wird. Es wird in solcher Weise ein wirtschaftliches geregeltes
Zusammenarbeiten der verschiedenen arbeitenden Teile erzielt.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform eines stehenden Motors der
vorliegenden Bauart mit Zweitaktölmotor und mit diesem vereinigten Dampfmotor für
eine Mischung von Abgasen und in .der angegebenen Weise gewonnenem Dampf. Die Neuerung
kann aber auch mit zweckentsprechenden Änderungen für Viertaktmotoren angewandt
werden.
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Fig. i zeigt einen senkrechten Schnitt durch beide Zylinder und durch
den Aufnehmer längs der Linie A-B in Fig. q..
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Fig.2 zeigt einen senkrechten Schnitt längs der gebrochenen Linie
C-D-E-F-G in Fig.4, jedoch mit fortgenommenem Kolben.
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Fig. 3 zeigt,die Maschine im Grundriß und Fig. 4. im wagerechten Schnitt
längs der Linie HJ in Fig. i und 2.
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Die in den Arbeitszylinder i des Ölmotors eingeführte Preßluft kommt
in Berührung mit durch .dde feine Einspritzdüse 2 (Fig. 2) eingeführtem
01, wobei dieses verbrennt. Das entstehende Druckmittel expandiert, bis der
Kolben 3 so weit gesunken ist, daß die Austrittslöcher q. freigeworden sind (die
Stellung des Kolbens in Fig. i). Das verbrauchte Druckmittel strömt idurch diese
Austrittslöcher in den Kanal 5, in dessen Mündung das -Rückschlagventil 6 (Fig.
2) angeordnet ist. Nach dem Durchtritt durch das Ventil strömt das Druckmittel durch
einen teilweise mit Wasser gefüllten Behälter 7, welcher auf Grund einer gewissen
Verwandtschaft mit dem Aufnehmer einer Verbundmaschine in bezug auf Bauart und Wirkung
hier Aufnehmer genannt wird. In diesem Aufnehmer befindet sich eine' gewisse Menge
Wasser, .dessen Menge durch Versuche bestimmt wird. Durch dieses Wasser läßt man
die aus dem Verbrennungszylinder des Ülmotors abgehenden Verbrennungsgase strömen
und erzeugt hierbei Wasserdampf, der sich mit ,den Verbrennungsgasen mischt. Die
Mischung wird in das obere Ende des Kanals 8 eingeleitet und strömt durch die Kanäle
9 unter Regelung durch einen niedergehenden Kolbenschieber io in den Kanal i i,
der zu einem zweiten Zylinder i2 führt. In diesem Zylinder wirkt die Gas- und Dampfmischung
auf die untere Kolbenfläche eines Kolbens 13, der in der hier Bezeichneten Anordnung
mit dem Kolben 3 vereinigt ist unddessen unteres Ende bildet.
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i Der Kolben erhält zweckmäßig einen bedeutend größeren Durchmesser
als der Kolben 3. Wenn der Kolben 13 sich seiner oberen Endstellung nähert, ändert
der Kolbenschieber io vorher in gewöhnlicher Weise die Richtung seiner Bewegung,
die Verbindung zwischen .den Kanälen i i und 1q. wird geöffnet und die Gas- und
Dampfmischung vom Zylinder i2 geht durch die Kanäle ir und 1d. zum Abflußrohr 15,
das zum Zentrifugalkondensator 16 (Fig. 2) irgendeiner gewöhnlichen Bauart führt.
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Der Kolben 3 und .sein unterer Teil, der Kolben 13, ist durch die
Kolbenstange 17 mit einem in der Führung 18 gleitenden Kreuzkopf i9 vereinigt und
dieser .mit Hilfe des Kreuzkopfzapfens 2o gewöhnlicher Bauart mit der Pleuelstange
21, die wiederum mit der Kurbelwelle 22 zusammenarbeitet. Die Kolbenstange und der
Kreuzkopf können jedoch auch durch einen verlängerten selbstdichtenden Kolben von
solchen Abmessungen ersetzt werden, daß das obere Ende :der Pleuelstange im -Kolben
in gleicher Weise befestigt werden kann, wie weiter unten die Gelenkstange 23 mit
-dem Kolben 2.4 verbunden ist.
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Der Zylinder 12, oberhalb des Kolbens 13 dient als Luftkompressor.
Die bei der Bew egung des Kolbens 13 nach oben komprimierte Luft geht durch den
Kanal 25 unter Vermittlung des Schiebers 26, welcher die Fortsetzung des Kolbens
io bildet, zum Luftbehälter 27. Aus diesem Behälter strömt die Luft durch das Absperrventil
28 in den Verhrennungszylinder i indem Augenblicke ein, wo der Druck in diesem Zylinder
unter den Druck des Luftkompressors sinkt, was während des allerletzten Teiles der
Kolben-, # # "e ieu ach unten geschieht, wenn die w 2 flilgßlö#cgihelr'4
mit dem Aufnehmer in Verbindung stehen.
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Das Ventil 6 ist ein Rückschlagventil, so daß der Aufnehmer 7, wenn
der Druck im Zylinder i sich .dem Drucke im Aufnehmer nähert, vom Verbrennungszylinder
i abgesperrt ist, so d:aß das Wasser nicht in den Zylinder i einströmen kann, weder
im flüssigen noch im dampfförmigen Zustande. Der Verbrennungszylinder i, .der Abgas-
und Dampfzylinder 12 sowie die Schiebervorrichtung befinden sich zweckmäßig innerhalb
des Aufnehmers. 12, Die Regelung des Motors geschieht von der Welle 22 aus durch
eine Umsteuerung
derselben Art wie bei Dampfmaschinen für Umsteuerung
von vorwärts auf rückwärts und umgekehrt. Diese Umsteuerung, die in I1 ig. i und
2 gezeigt ist, besteht aus einer auf der Welle 22 angebrachten Kurbel oder einem
Exzenter, das von einem Exzenterrahmen mit horizontalem Schafte 29, der mittels
des Zapfens 30 mit der Gelenkstange 31 verbunden ist, umschlossen wird. Das
untere Ende der letzteren ist- wiederum durch den Zapfen 32 mit dem unteren Ende
33 des Umsteuerarmes verbunden, welches bei der Umsteuerung eine kreisbogenförmige
Bahn mit der Mittellinie der Umsteuerwelle 32 als Zentrum beschreibt. Hierbei ist
die Gelenkstange 23 des Umsteuermechanismus mittels des Scharnierzapfens 35 am untersten
Teile der Kolbenschieberstange 36 befestigt, welcher zu einem abgedichteten, den
Raum r4 nach unten abschließenden Kolben 24 ausgebildet ist. Die Bewegung von vorwärts
auf rückwärts und umgekehrt wird dadurch erhalten, daß der Umsteuerhebel 37 in rler
Richtung der Pfeile umgeworfen wird und dabei die Umsteuerwelle 32 dreht.
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Das Sicherheitsventil 38 sichert ,den Aufnehmer 7 vor Sprengung durch
den im Aufnehmer herrschenden Druck.
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Das obere Ende der Schieberstange 36 arbeitet im Eingriff mit einer
Vorrichtung, deren Aufgabe es ist, mittels: eines Kompressors 40, in welchen durch
dien Kanal4i Luft vom Luftraume des früher erwähnten Kompressors 12 einströmt, die
Spannung der eingeströmten Luft im Hochdruckkompressor 40 zu steigern. Diese Luft
wird durch den Kanal 42 zur Oleinspritzdüse 2 und gleichzeitig auch zum nicht gezeichneten
Anlaßluftbehälter durch das Rohr 43 getrieben.
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Der schematisch dargestellte Kompressor 40 ist mit einem Hebel 44
versehen, der mittels eines in die Schieberstange 36 eingeschraubten Mitniehmerstiftes
45 und einer Mitnehmermutter 46 mit der Schieberstange zusammenarbeitet. Mit Hilfe
der Welle 47 wird die Bewegung zur Oleinspritzpumpe 48 vermittelt, welche mittels
der Verlängerung des Hebels 44 mit dem Hebel 49 verbunden ist. Dieser vermittelt
die Bewegung der Spindel 50 in der öleinspritzöffnung zwecks rechtzeitiger
Einführung des flüssigen Brennstoffes in den Verbrennungszylinder i, wobei der hohe
Druck vom Kompressor 4o den Brennstoff durch den Kanal 51 zum obenerwähnten Verbrennungszylinder
i treibt.
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Die Wasserzuführung geschieht durch den an der Schieberstange 36 angebrachten
Ansatz 52, welcher das Speisewasser aus dem Rohre 53 ansaugt und es darauf .durch
den Kanal 54 in den Aufnehmer 7 drückt, welcher, wie erwähnt, .den Verbrennungszylinder
i um= gibt.