DE37877C - Kraftmaschine zum Betriebe mit Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Fig. ι ist eine Vorderansicht des Motors, Fig. 2 eine Endansicht und Fig. 3 ein Grundrifs.

Der Cylinder A des Motors wird am besten mit einem Wasserkühlmantel versehen, um eine zu grofse Erhitzung dieses Cylinders bei der im Innern desselben stattfindenden. Verbrennung der Gase zu vermeiden. Der Kolben des Cylinders ist durch die Pleuelstange B mit der Kurbel oder Kröpfung C und der Welle D verbunden. Die letztere ruht in den Lagern E E und trägt das Schwungrad F. Auf der Welle D sitzt aufserdem das. Zahnrad G, welches durch Vermittelung eines zweiten Zahnrades H die Welle J des letzteren mit der Hälfte der Geschwindigkeit der Welle D bewegt. Das Rad H besitzt einen excentrischen Bolzen, von welchem vermittelst der Stange K eine Pumpe L in Betrieb gesetzt wird.

Diese Pumpe wird zum Comprimiren der Luft benutzt, welche durch das Rohr I in ein Gefäfs M geführt wird,, das in geeigneter. Weise innerhalb des Rahmens der Maschine angeordnet sein kann und als Reservoir für den flüssigen Kohlenwasserstoff dient, als welcher in dem vorliegenden Beispiele Benzol angenommen werden soll. Die in dem oberen .Theil des Gefäfses M befindliche Luft und das in dem unteren Theil desselben vorhandene Benzol sind unter diesen Umständen, im technisch-praktischen Sinne genommen, demselben Druck unterworfen, d. h. demselben Druck auf die Flächeneinheit. Aus dem Gefäfse M strömt die Luft durch eine Röhre m in den Verdampfer oder Mischapparat N, dessen Anordnung weiter unten mit Bezug auf die Fig. 4 ■des Näheren erläutert werden wird.

Das Benzol tritt aus dem Gefäfse M durch eine Röhre m¹, welche nahezu bis an den Boden des Gefäfses M reicht, in den Verdampfer N.' In dieser Röhre m¹ können Apparate zum Controliren und .Reguliren des Benzolstromes, welche im Nachstehenden mit Bezug auf die Fig. 5 bis 7 näher beschrieben werden, eingeschaltet sein.

Die Luft und das Benzol, welche beide aus dem.Mischapparat JEV ausströmen, gelangen in die Verdampfungskammer O, in welche eine fernere Luftmenge durch das Ventil ο. eintritt, wie dieses in gröfserem Mafsstabe bei Fig. 9 gezeigt ist. Die nunmehr entzündliche Mischung tritt dann durch das Rohr ο¹ in die Ventilkammer α des Cylinders A. In dieser Ventilkammer ist ein selbstthätiges Einlafsventil a¹ und ein Auslafsventil a² vorhanden. Das letztere ist dabei so angeordnet und so bewegt, wie im Nachstehenden mit Bezug auf die Fig. 10 beschrieben werden wird.

Wird gewünscht, die Richtung der Umdrehung umkehren zu können, so werden die Mittel hierzu benutzt, welche im Nachstehenden mit Bezug auf die Fig. 11 bis 13 beschrieben sind.

Bei der dargestellten Maschine . dient der Cylinder gleichzeitig zur Compression der entzündbaren Charge vor der Entzündung. Der Kolben saugt bei einem Hube eine Ladung der brennbaren Flüssigkeit in den Cylinder und comprimirt dieselbe bei seinem Rückgange bis auf das in dem Zwischenräume zwischen dem Kolben und Cylinderende zurückbleibende Volumen. Die Ladung wird sodann entzündet und die Bewegung des Kolbens bei seinem

nächsten Hube durch die Expansion der heifsen Gase bewirkt. Das Ausströmungsventil ist dabei geöffnet, so dafs die expandirten Gase entweichen können und der gröfste Theil derselben bei dem nächsten Rückgang des Kolbens herausgedrückt wird.

Beim Mischen des Benzols oder des sonst benutzten flüssigen Kohlenwasserstoffes mit Luft oder einem anderen Gase, durch welches ein explosibles und brennbares Gemisch erzeugt wird, das aus einem mit Flüssigkeit durchdrungenen Gase besteht und sich dadurch von einer reinen Verbindung von Gasen unterscheidet, wird der Verdampfer N benutzt, welcher im Detail und im gröfseren Mafsstabe im Längsschnitt in Fig. 4 dargestellt ist. Die Einrichtung besteht aus einem Gefäfskörper n, welcher zwei Räume n¹ und n² besitzt. Der Raum η^x geht durch die ganze Länge des Gefäfskörpers hindurch und dient zur Führung der ankommenden Luft von dem Benzolreservoir M, während der Raum n"¹ kurz vor dem Ende des Gefäfskörpers durch einen mit Gewinde versehenen Pfropfen n^a abgeschlossen ist, durch welchen eine Röhre n⁴ von kleinem Durchmesser hindurchgeht. Dieses Röhrchen κ⁴ reicht auf der vorderen Seite bis in das Rohr η¹ hinein, durch welches die Flüssigkeit aus dem Benzolreservoir fliefst, während das andere Ende desselben in die bewegliche Kappe η ⁵ hineinreicht, dessen innerer Raum mit dem Raum n¹ für die Luftzuströmung in Verbindung steht. Diese kleine Röhre n⁴ endet ganz dicht an der Endwand der Kappen⁵, in welcher gegenüber der Röhre n⁴ eine kleine Oeffnung angeordnet ist. Das Ende der Kappe M⁵ ist nach einem stumpfen Kegel geformt, und bildet der Raum zwischen der inneren Fläche der Kappe n⁵ und dem Ende des Röhrchens n* einen Durchgang für die Luft, welche infolge der Form der Kappe an dieser Stelle durch den Flüssigkeitsstrom hindurchgeleitet wird, der durch die Röhre η ⁴ austritt.

Der Verdampfer N wird durch die Kuppelmutter n⁶ mit dem Gefäfs O verbunden. Die Verbindung auf der anderen Seite mit dem Reservoir M wird durch die Kuppelmutter n¹ bewerkstelligt, welche auf den Körper n^a aufgeschraubt wird, in welchen die Röhren m und m^l endigen. Die beschriebene Anordnung hat unter anderem den Vortheil, dafs die kleine Röhre n⁴, durch welche das Benzol hindurchtritt, leicht zum Zwecke der Reinigung ausgewechselt werden kann.

Die Mischung von Luft und entzündbarer Flüssigkeit, welche wie vorbeschrieben gebildet wird, gelangt in. das Gefäfs O, Fig. 9, von welchem dieselbe entweder durch den Cylinder des Motors oder durch eine eigene Pumpe abgesogen wird, welche die Ladung vor dem Eintritt in den Cylinder comprimiren soll. In dieses Gefäfs O kann auch Luft zum Verdünnen der entzündbaren Mischung eingelassen werden, wenn· dieselbe mehr als wünschbar mit dem Kohlenwasserstoff versetzt ist. Zu diesem Zweck ist das Gefäfs O mit dem selbsttätigen Ventil 0 verbunden, welches durch eine leichte Feder 0 ¹ geschlossen gehalten wird und bei einem theilweisen in dem Gefäfse O entstehenden Vacuum sich öffnet. Die Menge der zuzulassenden Luft kann durch eine Aenderung der Spannung der Feder o^l durch Justirung der Schraube o² beliebig regulirt werden. Die Anwendung eines solchen Ventils verhindert das Entweichen von Dämpfen aus dem Gefäfse O während derjenigen Zeitpausen, in welchen die Mischung nicht zum Gebrauch im Cylinder des Motors abgesaugt wird. . Man kann auch das vorbeschriebene selbstthätige Ventil durch einen justirbaren Schieber ersetzen, durch welchen die Einströmung der Luft je nach den Erfordernissen der Maschine gedrosselt und .regulirt werden kann.

Wird eine Controle für das Benzol, welches aus dem Reservoir M durch die Röhre m^l in den Mischapparat N gelangt, in der Weise verlangt, dafs die Zuströmung intermittirend erfolgt und ungefähr mit der Menge der aus. dem Gefäfse O zu dem Compressor oder Cylinder des Motors abgesaugten entzündbaren Mischung übereinstimmt, so wird in die Röhre in' ein Ventilapparat eingeschaltet, welcher in der in Fig. 5 und 6 im Vertical- und Horizontalschnitt dargestellten Anordnung construirt sein kann. Derselbe kann aber auch einfach aus einem Plungerkolben oder einem anderen Absperrorgan bestehen, welches von einem auf der Welle E sitzenden Excenter oder Daumen bewegt wird und abwechselnd das Oeffnen und Schliefsen der durch die Röhre m ' stattfindenden Verbindung des Reservoirs M und des Mischapparates N bewirkt. Es erscheint jedoch zweckmäfsig, die Thätigkeit des Ventils für die Regulirung des Zuflusses durch einen Regulator controliren zu lassen, wie dies in den genannten Fig. 5 und 6 und ' in den Fig. 7 und 8 angedeutet ist. Der Regulator wird von einem Lagerkörper Q. getragen, welcher einen Theil des Maschinenrahmens R bildet oder mit dem letzteren verbunden ist. Seine Bewegung erhält der Regulator durch die Zahnräder s s, die Schnurscheibe s^L, sowie die auf der Welle E sitzende Schnurscheibe s². Ein Excenter p, Fig. 11, welches auf der Welle J sitzt, ertheilt durch die Stange j»¹ einem Gestänge r, Fig. 5 und 6, welches oben um einen festen Punkt schwingen kann, eine hin- und hergehende Bewegung. Jede der beiden Stangen r r besitzt einen Schlitz, in welchem ein Klotz

gleiten kann, durch den ein vermittelst der Stangen T¹T¹ mit dem Kreuzkopf r² in Verbindung stehender Bolzen hindurchgeht. Der Kreuzkopf r² trägt einen Kolben r³ und kann aufserdem in seiner Verlängerung mit einem Gleitstück rⁱ und der Spiralfeder r⁵ ausgerüstet sein. Der Kolben r⁸ bewegt sich in dem Gehäuse r⁶, welches entsprechend angeordnete Eintritts- und Austrittsöffnungen r⁷ und r⁸ für das Benzol besitzt. Der in dem geschlitzten Gestänge r gleitende Klotz kann vermittelst der Spindel t gehoben und gesenkt werden, welch letztere unter der Einwirkung der Kugeln i¹ des Regulators steht. Nimmt also die Spindel t die tiefste Stellung ein, die event, durch das Gegengewicht i² des Regulators und die Spiralfeder f³ erhalten wird, so nähert sich der Gleitklotz dem unteren Ende des geschlitzten Gestänges r, und der Hub des Kolbens r³ wird ungefähr gleich dem Hub des Excenters p; wird aber die Geschwindigkeit der Maschine gröfser, so gehen die Gewichte des Regulators aus einander, die Spindel t wird gehoben und der Gleitklotz bewegt sich zwischen dem oberen, dem Drehpunkte des geschlitzten Gestänges r naheliegenden Ende desselben, so dafs dann der Hub des Kolbens r³ zu einem Minimum reducirt ist und die Zuströmung des Benzols theilweise oder ganz aufgehoben wird, trotz der continuirlichen Bewegung der Excenterstange ρ ^x und des geschlitzten Gestänges r.

Zum Entzünden der Ladung in dem Cylinder des Motors wird am besten Elektricität verwendet; es wird dabei durch die nachstehend beschriebenen Mittel der elektrische Strom geschlossen und der zündende Funke erzeugt. Es kann aber auch das wie im Vorstehenden erzeugte, entzündbare oder explosible Gemenge auch durch einen glühenden Draht oder durch eine Flamme entzündet werden, welche im geeigneten Moment von aufserhalb des Cylinders zu" dem Gemenge hinzutritt.

Wird der elektrische Funke oder der glühende Draht zum Anzünden der Ladung verwendet, so werden Apparate zum Schliefsen und Unterbrechen des elektrischen Stromes, wie solche in den Fig. 11 und 11 a dargestellt sind, benutzt. An einem entsprechend gelegenen, eine hin- und hergehende Bewegung machenden Theil der Maschine (in dem vorliegenden Falle also beispielsweise· an der Verbindungsstange K der Luftpumpe L) wird ein isolirtes Röllchen k (vorzugsweise aus Kupfer) angebracht, welches als Verbindung für den Strom dient. An dem einen Endpunkte der hin- und hergehenden Bewegung der Stange kommt das isolirte Verbindungsstück k in Berührung entweder mit zwei isolirten, biegsamen Platten k¹ k¹, oder mit zwei in Scharnieren beweglichen Armen, welche aus Kupfer oder einem anderen leitenden Material hergestellt sind. Das Verbindungsstück k dient dabei zur Herstellung der Verbindung zwischen den freien Platten und Armen k¹. Um die biegsamen Platten k^λ kann ein leichter Kautschukring gelegt werden, um das zu starke Auseinandergehen derselben bei öfterem Eintreten des Verbindungscontactes zum Schliefsen des Stromes zu verhindern. Die biegsamen Platten oder Arme k¹ sind einerseits mit einem Funkenapparat oder einem ins Glühen zu bringenden Draht, mit welchem der Motor des Cylinders versehen ist, und andererseits mit der Drahtleitung einer Batterie verbunden. Die Anordnung der letztgenannten Theile erfolgt in bekannter Weise. Der elektrische Strom kann von einer Batterie oder irgend einer anderen entsprechenden Quelle abgeleitet werden.

Zum Bewegen des Ausströmungsventiles α² dient am besten die in Fig. io dargestellte Einrichtung. Bei derselben wird durch ein Excenter (oder einen Daumen) u¹, welches auf der Welle J sitzt, die Stange u in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt. Gegenüber dem äufseren Ende der Stange u ist ein Hebel ν angebracht, welcher um den Punkt v¹ drehbar und an seinem einen Ende mit einem verstellbaren Anschlag v² versehen ist, auf den die Stange u einwirkt, während das andere Ende dieses Hebels ν mit dem Auslafsventil α² verbunden ist oder gegen einen Verbindungstheil des letzteren anschlägt. Eine Spiralfeder v^s kann mit Vortheil angewendet werden, um das Zurückbringen des Ventiles auf seinen Sitz zu sichern. Bei der beschriebenen Construction und der Art und Weise, wie dieselbe arbeitet, ist es möglich, trotzdem der Hub des Excenters und dementsprechend der Hub -der hin- und hergehenden Stange u constant bleibt, die Hubhöhe des Ventils leicht zu verändern, indem die Anschlagfläche des Anschlags v² vorgeschoben oder zurückgezogen wird.

Das Ventil a^l für das Einlassen der entzündlichen Ladung aus der Kammer O in den Cylinder A kann in ähnlicher Weise, wie dieses für das Auslafsventil a^% beschrieben worden ist, in der. Ventilkammer α angeordnet sein, mit der einzigen Ausnahme, dafs das Auslafsventil selbstthätig gemacht wird.

Die gleiche Methode der Anordnung und des Betriebes der Ventile ist für solche Maschinen anwendbar, bei welchen der Kolben einen Hub bei jeder Umdrehung oder zwei Hube bei jeder Umdrehung macht, wie dieses bei einer doppeltwirkenden Maschine der Fall ist. In diesem Falle mufs das Excenter (oder der Daumen) ρ die gleiche Tourenzahl wie die Hauptwelle D besitzen.

Um eine Maschine der vorbeschriebenen Art umkehrbar zu machen, versieht man dieselbe

mit den Einrichtungen, wie solche in gröfserem Mafsstabe in der Fig. 11 dargestellt sind, durch welche sowohl das Ausströmungsventil als auch .der Mechanismus für den Zündapparat bewegt und dessen Stellung zu der gekröpften Hauptwelle beliebig variirt werden kann. Das Excenter M¹ ist dabei auf der Welle,J frei beweglich angeordnet und die Welle oder ein Extrastück M², welches auf der Welle sitzt, mit einem Anschlag u^s versehen, wie solcher in Fig. 11 angedeutet.ist, die einen Schnitt nach der Linie x-x in Fig. ii darstellt. Das Excenter u¹ ist mit einem entsprechenden Anschlag u^l versehen, durch welchen die Uebertragung der Bewegung erfolgt. Der Anschlag u ³, welcher auf der Welle festsitzt oder mit derselben fest verbunden ist, hat eine solche Länge auf seiner Peripherie und ist in Bezug auf die Achse so angeordnet, dafs, wenn dieselbe in einer Richtung bewegt wird, die eine Arischlagfläche des Anschlags u^a gegen eine Seite des Anschlags m⁴ des Excenters sich stützt und dadurch die Stange w⁵ ihre richtige Bewegung zum Oeffnen des Ausströmungsventiles λ² erhält. Wird die Welle J in der entgegengesetzten Richtung bewegt, so macht dieselbe einen Theil der Umdrehung ohne Wirkung, bis die entgegengesetzte Anschlagfläche des Anschlags u^s sich gegen die zweite Anschlagfläche M⁴ stützt, wodurch die Stellung der Welle zu dem Excenter u^l für die entgegengesetzte Bewegung der Maschine richtig eingestellt ist.

Aehnliche Mittel zum Umkehren der Bewegung können für den Zündmechanismus benutzt werden. Wenn das Instrument, welches den elektrischen Contact herbeiführt, an die Pumpenstange angeschlossen ist, so wird die auf der Welle sitzende Kurbelscheibe, von welcher aus die Pumpe bewegt wird, mit ähnlichen Einrichtungen angetrieben, wie dieselben im Vorstehenden für das Excenter des Abströmungsventiles beschrieben worden sind.

Im vorliegenden Falle, in welchem Zahnräder benutzt werden, um die Bewegung von der Hauptwelle D auf die Nebenwelle / zu übertragen und wo das Zahnrad H gleichzeitig als Kurbelscheibe zum Betrieb der Pumpe und des Zündmechanismus benutzt wird, ist der Kuppelmechanismus zwischen den Zähnen des Zahnrades und der Kurbelscheibe angeordnet.

Eine Kurbelscheibe w ist auf der Welle J befestigt und mit einem Anschlag ji>' versehen, wie. dies in Fig. 13 angedeutet ist, welche -einen Schnitt nach der Liniey-y in Fig. 11 zeigt. Das Zahnrad H ist frei beweglich auf ■der Welle J oder auf einer Hülse angebracht, .welche mit der Rückseite der Kurbelscheibe verbunden ist. Das Rad H besitzt einen Anschlag w ², welcher seine Bewegung von dem Anschlag»'¹ auf der Kurbelscheibe erhält und dadurch die Bewegnng der Welle J auf das Zahnrad H übermittelt. Die Anschläge n> ^ϊ und w² sind entsprechend angeordnet, um den Zündmechanismus für die eine oder die andere Umdrebungsrichtung der Maschine in die richtige Stellung zu der Hauptwelle zu bringen, und das Spiel dieses Kupplungsmechanismus kann hierbei kleiner sein als dasjenige des Mechanismus für das Excenter des Ausströmungsventiles, da die Wirkung des Zündmechanismus in jeder Umdrehungsrichtung der Maschine dem Oeffnen des Austrittsventiles vorhergehen mufs.

Claims (7)

Patent-Ansprüche: Ein Motor zum Betriebe durch flüssige Kohlenwasserstoffe, welcher durch nachstehende, in der aus der Zeichnung ersichtlichen Verbindung mit einander sich vorfindende Einrichtungen gekennzeichnet ist:

1. Ein Apparat N; Fig. 4, zum Mischen des flüssigen Kohlenwasserstorfes mit Luft oder einem anderen die Verbrennung ermöglichenden Gase, dessen Mischraum w⁵ durch seine kegelförmigen Endflächen das aus einem Kanal n^l zuströmende Gas in einer zu der Richtung des Flüssigkeitsdampfes, welcher aus einem innerhalb des Kanals n² angeordneten Röhrchen n⁴ hinaustritt, stark geneigten Richtung durch diesen Flüssigkeitsdampf hindurchleitet.

2. Die mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 beschriebene Anordnung des Kolbens r^s, welcher in die Rohrleitung m, welche den flüssigen Kohlenwasserstoff dem Verdampfer oder Mischapparat IV zuführt, eingeschaltet ist und den Flüssigkeitsstrom unterbricht, mit Ausnahme der Momente, während welcher der Cylinder des Motors oder der Compressionspumpe seine Charge an brennbarem Gas einsaugt.

3. Die mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 beschriebene Verbindung des unter 2. erwähnten Kolbens r³ mit einem, in der oscillirenden Coulisse geführten Gleitklotz, dessen Stellung -von der Regulatorspindel t beeinflufst wird. ■

4. Die Anordnung eines festen oder justirbaren selbsttätigen Ventiles 0, Fig. 9, oder einer ebensolchen Drosselklappe an der Luftzuleitung der Dampfkammer O, aus welcher der Cylinder des Motors oder der Compressionspumpe die Charge des entzündbaren Gemisches absaugt.

■5. Die in den Fig. 11 und 11 a dargestellte Anordnung zum Schliefsen und Unterbrechen des elektrischen Stromes, wenn ein solcher zum Entzünden der Charge benutzt

wird, bestehend aus einem isolirten Verbindungsstück oder Röllchen k, welches auf einem eine hin- und hergehende Bewegung machenden Theile der Maschine (z. B. die Verbindungsstange K) festsitzt und in zwei elastische oder um einen Punkt drehbare Arme k¹ k¹ eingreift, die mit den Leitungen verbunden sind.
Die in der Fig. io dargestellte Anordnung zum Bewegen des Austrittsventiles a'² an dem Cylinder des Motors, bestehend aus einer von einem Excenter w¹ oder einem äquivalenten Element angetriebenen und eine hin- und hergehende Bewegung machenden Stange u, welche mit dem Austrittsventil nicht direct, sondern in einer die Hubbewegung des letzteren veränderlich machenden Weise verbunden ist.

7. Die in den Fig. 11, 12 und 13 gezeichnete Einrichtung, um die Maschine in ihrer Bewegungsrichtung umkehrbar zu machen, bestehend aus je einem Paar Kupplungsstücken M³ M⁴ und w ¹IV² für den Betrieb des Ausströmventiles und des Zündmechanismus, dessen zwei Theile in ihrer Stellung gegen einander und in ihrer Stellung zu der Hauptwelle derart angeordnet sind, dafs bei jeder Bewegungsrichtung der Maschine der Zündmechanismus um einen bestimmten Zeitintervall früher als der Mechanismus zum Oeffnen des Ausströmungsventiles in Thätigkeit gesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.