DE38670C - Gaskraftmaschine - Google Patents

Description

PATENTAMT.

Auf der Zeichnung stellt dar:

Fig. ι die Ansicht mit theilweisen Schnittzeichnungen einer nach vorliegender Erfindung erbauten Maschine,

Fig. 2 einen senkrechten Längenschnitt durch diese Maschine, welcher rechtwinklig zur Bildebene der Fig. 1 genommen ist,

Fig. 3 einen Schnitt durch den in gröfserem Mafsstabe verzeichneten freien Hülfskolben,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Maschine, so gelegt, dafs der Einlafsweg für das brennbare Gemisch, sowie der Auslafsweg erkennbar ist.

Der Betriebscylinder 5, welcher auf einer Grundplatte 6 befestigt ist, erweitert sich nach seinem oberen Ende (bei 7) glockenförmig und trägt Lagerböcke 8 für die Kurbelwelle 9. Auf dieser sitzen beispielweise ein Schwungrad 10 und Riemscheibe 11 zu bekannten Zwecken. Die an der Kurbel 13 anfassende Pleuelstange 12 steht mit dem Betriebskolben 14 in Zusammenhang. In den verlängerten Cylinderraum ist ein Hülfskolben 15 völlig frei eingesetzt. Derselbe hat einen Hohlraum 16, welcher durch Ventile 17 und 18 in Verbindung sowohl mit dem Cylinderraum über dem Hülfskolben, als auch unter demselben gesetzt werden kann. Die Ventile 17 unterliegen dem Aufdrucke von Federn. Weiterhin sind in dem Cylinderboden sich nach innen-öffnende Ventile ig vorgesehen, welche immer dann Luft in das Cylinderinnere" einlassen, wenn der Druck in letzterem geringer als Atmosphärendruck ist. Durchbrechungen im Cylinderfufs 6, sowie ein Drahtsieb 20 vermitteln den Zutritt reiner Luft zum Raum unterhalb der Ventile 19.

Die Zeichnung setzt voraus, dafs der Betriebskolben 14 im Begriffe steht, seinen Einschub zu beginnen, nachdem er eben¹ durch Explosion der Ladungsgase oder -Dämpfe nach aufwärts getrieben worden war. Der Hülfskolben steht zu dieser Zeit in der verzeichneten Lage, er wird darin erhalten durch die unter ihm stehende Luft, deren Druck der Federbelastung der unteren Ventile 17 entspricht. Der Auslafskanal 21 liegt zur fraglichen Zeit grade über dem Hülfskolben 15, und da der Hahn 22 geöffnet ist, so werden die Verbrennungsgase beim Einschub des Betriebskolbens 14 ausgetrieben.

Der Hahn 22 wird seinem Zwecke entsprechend bewegt durch einen Hebel 23,. Verbindungsstange 24 und die> Kurbel einer Welle 25, die halb so viele Umgänge als die Kurbelwelle 9 macht und von dieser mittelst Räderwerkes 26, 27 Bewegung empfängt. Anstatt des Hahnes 22 liefse sich auch ein anderes der bekannten Mittel zum abwechselnden Oeffnen und Wiederschliefsen des Auslafskanals 21 anwenden.

Zum Einlasse des verbrennbaren Gemisches in den Cylinder dient der weiter nach oben gelegene Kanal 28;. sein Ort ist so bemessen, dafs der Kolben 14 den Kanal 28 erst freilegt, nachdem er auf seinem Ausschube die Hubmitte überschritten hat. Infolge dessen bringt der Kolben 14 unterhalb seiner während des ersten Theiles des Ausschubes ein theilweises Vacuum hervor. Dieses veranlafst den Hülfskolben, ihn! nachzufolgen, und sobald hierbei

der Druck unter dem Hülfskolben geringer als Atmosphä'renspannung wird, kann Luft durch die Bodenventile 19 eindringen.

Nachdem die Unterseite des aufwärts steigenden Betriebskolbens 14 den Kanal 28 freigelegt hat, tritt durch den letzteren ein brennbares Gemenge von Gas oder Dampf mit Luft während des Resthubes (aufwärts) zum Zwecke der Bildung der nächsten Ladung in den Cylinder 5 ein. Beim folgenden Einschube erleidet die explosive Ladung, sowie die (durch den Hülfskolben von derselben getrennte) Luft eine Zusammenpressimg, und die erwähnte Ladung wird im Augenblicke deren stärkster Zusammenpressung, d. i. wo der Kolben sich wieder zum Ausschube anschickt, entzündet. Der von der Explosion herrührende Druck wirkt theilweise auf den Betriebskolben 14 und theilweise auf den Hülfskolben > und indem dieser zurück (nach dem Boden zu) gedrängt wird, verdichtet er die unter ihm stehende Luft und bildet gleichsam ein nachgiebiges Kissen, was die Heftigkeit des plötzlichen Druckes auf den Betriebskolben mildert Die unter dem Hülfskolben dabei zusammengeprefste Luft wirkt in weiterer Folge, einer Feder gleich, während des letzten Hubtheiles des aufwärts gehenden Kolbens 14 treibend auf diesen. So ergiebt sich eine bessere Vertheilung der Explosionskraft während der einzelnen Hubtheile des Betriebskolbens auf denselben, als sie den bestehenden Gaskraftmaschinen eigen ist: es findet eine Verminderung des hohen Anfangsdruckes und gleichwohl eine Vermehrung des nützlichen Gesammtdruckes statt. Beim nächsten Einschube des Betriebskolbens öffnet sich der Auslafsweg und die Verbrennungsproducte werden so vollständig als möglich ausgestofsen.

Ueber die Vertheilungs- und Regulirungsorgane ist Folgendes hinzuzufügen:

Das den Einlafs des brennbaren Gemenges in den Cylinder vermittelnde Ventil 29 (dessen besondere Art hier ohne Einflufs bleibt) hängt mittelst Hebels 30, Stange 31 und Hebels 32 mit einem Geschwindigkeitsregulator 33 zusammen, steht aber aufserdem in keinem anderweiten Zusammenhange mit der Maschine.

Luft und brennbares Gas werden durch Röhren 34, 35, in denen zu regelnde Absperrventile 36, 37, sowie Rückschlagventile 38, 39 vorgesehen sind, zugeleitet. Die letzteren verhindern den Eintritt des Explosionsdruckes in die Zufuhrröhren 34, 35.

Wird die Geschwindigkeit der Maschine zu grofs, so bewirkt die diesbezügliche Bewegung des Regulators 33 eine Verminderung der Menge an brennbarem Gemisch, welches bei den zunächst folgenden Hüben in den Cylinder einzutreten hat. In einfacher Folge hiervon steigt der Hülfskolben höher als sonst, so dafs am Ende des Betriebskolben-Ausschubes der Hülfskolben 1 5 demselben näher steht als sonst. Aber trotzdem erfährt das brennbare Gemisch keine Aenderung seiner Zusammensetzung; es wird hierbei nur der Menge nach verringert, nicht aber verdünnt. Sonach besteht keine Schwierigkeit mehr, die kleinste Ladung ebenso gut und sicher zur Entzündung zu bringen, wie die gröfste; auch wird die Zahl der Zündungeri, verglichen mit der Umdrehungszahl der Maschine in der Zeiteinheit, nicht vermindert, wenn die Maschine eine geringere Leistung zu entwickeln braucht,

Zufolge der beschriebenen Einrichtungen gestaltet sich die Wirkungsweise der Maschine zu einer mehr regelmäfsigen, als sie den bestehenden Kraftmaschinen ähnlicher Art eigen ist, die nur dadurch eine geringere Kraftleistung zu erzielen pflegen, dafs sie die Zahl der Zündungen vermindern.

Die Zündung des Gasgemisches in meiner Maschine kann in irgend einer der hierfür bekannten Weisen erfolgen. Die zeichnerisch dargestellte Zündvorrichtung besteht z. B. aus einer dünnen Metallröhre 40, welche, durch die Cylinderwandung hindurchgehend, an dieser, ungefähr in gleicher Höhe mit dem Auslafswege, befestigt ist. Das Aufsenende dieser Röhre ist geschlossen und dieselbe wird genügend heifs gehalten, um das brennbare Gemisch im Cylinder entzünden zu können, wenn dieses sich in stark geprefstem Zustande ■befindet. Hierzu kann ein Gasstrahl 41 benutzt werden, der so angeordnet ist, um die vorerwähnte Röhre rundherum umspulen zu können.

Wenn der Hülfskolben 15 infolge eingetretener Explosion nach abwärts getrieben wird und die unter ihm stehende Luft eine hinreichende Zusammenpressung erfahren hat, so tritt ein gewisser Theil gedachter Luft durch die unteren Ventile 17 hindurch in den Hohlraum 16, Fig. 3, ein. Dieser Lufttheil gelangt hernach, wenn der Betriebskolben seinem oberen Hubende sich nähert, durch das obere Ventil 18 über den Hülfskolben, mischt sich mit den Verbrennungsproducten. und wirkt unterstützend auf den nützlichen Arbeitsdruck in der Maschine, so den Gasverbrauch vermindernd.

Cylinder 5 kann anstatt senkrecht auch waagrecht oder in schräger Lage aufgestellt werden. Es können auch mehrere Cylinder bei einer Maschine zusammen angewendet werden. Die Wärmeentwickelung beim Gange der Maschine ist eine so geringe, dafs ein kühlender Wassermantel oder eine andere Kühlvorrichtung kein unbedingt nothwendiges Erfordernifs bildet. Eine solche Vorrichtung ist aber. gewünschtenfalls leicht anzubringen.

Eine Abänderung der Maschine ergiebt sich dann, wenn die im Boden des Cylinders

sitzenden Ventile 19 hier entfernt und nach dem Boden des Arbeitskolbens 14 verlegt werden," der vorbeschriebene Hülfskolben durch einen undurchbrochenen (d. h. nicht mit Ventilen 17 und 18 versehenen) Kolben ersetzt und ein seitlicher Raum angebracht wird, sowie in diesem Ventil vorgesehen werden, welche dieselbe Function haben, wie die Ventile in dem früheren Hülfskolben. Dabei werden die Räume für die Luft einerseits und das explosive Gemisch andererseits genau mit einander vertauscht und die Wirkung des so umgestalteten Motors ist folgende:

Wenn der Betriebskolben 14 seinen ersten Ausschub beginnt, zieht er durch die nach seinem Boden verlegten Ventile ig Luft ein; diese Ventile sind mittelst Feder oder in anderer Weise derart belastet, dafs der Druck im Räume zwischen Betriebskolben und Hülfskolben ein wenig niedriger ist als Atmosphärendruck; ist ungefähr der halbe Hub zurückgelegt, so tritt explosives Gemisch in den Raum ,zwischen Hülfskolben und Cylinderboden und hier findet die Entzündung des Gemisches statt. Bei jeder Aenderung des Maschinenwiderstandes, welche eine Aenderung des gleichmäfsigen Ganges zur Folge hat, tritt der Regulator in Thätigkeit und bewirkt in der weiter oben beschriebenen Weise eine entsprechende Veränderung des Ladungsgemenges. Bei einer Verminderung des Widerstandes z. B. tritt dann etwa nur so viel Ladungsgemenge ein, dafs der Hülfskolben am Ende des Compressionshubes nur ca. 13 mm vom Cylinderboden absteht, während er bei einem gröfseren von der Maschine zu überwindenden Widerstände zu derselben Zeit ca. 50 mm vom Boden abstehen würde.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Gaskraftmaschine mit Lufteinlafsventilen, sowie mit einem hinter dem Betriebskolben angeordneten freien Hülfskolben, dessen Hohlraum 16, Fig. 3, durch Ventil 18 mit dem Cylinderraum des Betriebskolbens, durch belastete Ventile 17 aber mit dem Cylinderbodenraum communiciren kann und wobei.die hinter dem Hülfskolben stehende, von dem Ladungsgemenge getrennte geprefste Luft während des letzten Ausschubstadiums des Betriebskolbens theilweise zu den Explosionsgasen übertritt.

2. An der durch Anspruch 1. charakterisirten Gasmaschine die Regelung der von der Kraftmaschine entwickelten Betriebsleistung durch Veränderung der Menge des regelmä'fsig in den Cylinder gelangenden, bezüglich der Zusammensetzung unverändert bleibenden Ladungsgemisches mit Hülfe eines nur von einem Geschwindigkeitsregulator beeinflufsten Ventils 29 und durch im umgedrehten Sinne erfolgende gleichzeitige Aenderung der unter dem Hülfskolben zuströmenden Luftmenge.

3. Eine Gaskraftmaschine, welche dadurch aus der unter 1. gekennzeichneten hervorgeht, dafs das Ventil 19 in den Betriebskolben 14 verlegt, der mit Ventilen ausgerüstete Hülfskolben durch einen vollen Kolben ersetzt, sowie ein Raum» neben dem Cylinder vorgesehen wird, welcher die Ventile 17 und 18 aufnimmt und wobei die Räume für das explosive Gemisch und für die Luft mit einander vertauscht werden.

Hierzu l Blatt Zeichnungen.