-
Doppelt wirkende Verbrennungs- und Druckluftmaschine, Es ist allgemein,
z. B. bei Diesel-Maschinen, üblich, das Anlaufen dadurch herbeizuführen, daß die
Kolben der Maschine mit zu diesem Zweck vorrätig gehaltener Druckluft beaufschlagt
werden. Man hat auch schon bei Motorwagen eigene Maschinen angebracht, in denen
zu Zeiten minderen Kraftbedarfes, z. B. bei Talfahrt, Druckluft erzeugt wird, die
entweder für das Anlaufen oder zu Zeiten erhöhten Kraftverbrauchs neben der Leistung
der V erbt ennungsmaschine eine zusätzliche Leistung hervorbringt. Mit einer solchen
«Maschine sind vier Arbeitsverfahren durchführbar, indem sie erstens in üblicher
`'eise als reine Verbrennungsmaschine, zweitens als eine bloß mit Preßluft betriebene
Kraftmaschine arbeitet, drittens, indem in dein einen Zylinder entzündete Gase und
im anderen Zylinder Preßluft, und viertens, indem sie als Luftverdichter wirkt.
Im letzteren Falle wird ein Teil der Zylinderräume als Pumpe zum Aussaugen und Verdichten
der Luft benutzt. Es kann dies entweder unter Antrieb der Pumpe von der eigentlichen
Verbrennungsmaschine oder unter deren Ausschaltung geschehen, wenn z. B. die Pumpe
bei der Talfahrt vom Kraftwagen selbst angetrieben wird.
-
Solche Arbeitsverfahren konnten bisher nur in einer Maschine ausgeführt
werden, bei der neben den Zylindern der eigentlichen Verbrennungsmaschine besondere
Zylinder vorgesehen sind, die je nach der Schaltung ihrer Steuerteile entweder als
Druckluftmaschine oder als Luftverdichter arbeiten. Der Aufbau einer solchen Gesamtmaschine
ist umständlich, besonders wenn außerdem die Verbrennungsmaschine aus mehreren Zylindern
besteht.
-
Gemäß der Erfindung werden die vier Arbeitsverfahren innerhalb einer
Maschineneinheit unter außerordentlicher Vereinfachung dadurch erreicht, daß die
in der Regel nach außen liegende offene Kolbenseite als Luftpumpe verwendet wird,
und diese Kolbenseite außerdem mit einer Steuerung für den Betrieb als Druckluftmaschine
versehen wird. Diese Ausbildung besitzt folgende Vorzüge : Bekanntlich hat man ganz
allgemein die Kolben der Verbrennungsmaschinen als einseitig beaufschlagte Tauchkolben
ausgebildet, einmal, um die ganz besonders empfindliche Stopfbüchse für die Kolbenstange
zu ersparen, und ferner, um den Kolben nicht einer zweiseitigen Einwirkung der hohen
Verbrennungstemperaturen auszusetzen. (Wo man bei den großen, doppelt wirkenden
Viertaktmaschinen von dieser Regel abgewichen ist, so ist dies nur dadurch möglich
gewesen, daß man die Kolbenstangen und die Kolben selbst einer, ganz besonders sorgfältig
durchgebildeten Sonderkühlung unterworfen hat, eine Anordnung, die sich für die
übrigen Verbrennungsmaschinen, wie die mit Penzin oder sonstigen Treibölen betriebenen
«Motoren, natürlich verbietet.) Wenn nun nach der Erfindung bei derartigen Verbrennungskraftmaschinen
der bisher unbenutzte Raum vor dem Kolben als Druckluftmäschine oder als Luftpumpe
herangezogen wird, so bietet die V envendung eines doppelseitig beaufschlagten Kolbens
innerhalb einerVerbrennungsmaschine ohne die Anwendung einer eigenen Kolbenstangenkühlung
keine Schwierigkeiten, da der Kolben in diesem Falle der so nachteiligen doppelten
Beanspruchung durch die heißen Verbrennungsgase entzogen ist. Im Gegenteil wird
bei der Beaufschlagung der zweiten Kolbenfläche mit Druckluft infolge der Expansionskälte
dem Kolben 1i ärme entzogen, so daß hierbei eine Kühlung bewirkt wird. Andererseits
kann auch in einer solchen Maschine eine höhere Expansion ausgenutzt werden, weil
die Gefahr der Vereisung nicht besteht. Fekanntlich kann man bei den mit Druckluft
betriebenen Kraftmaschinen die Expansion nicht zu weit treiben, weil sonst eine
zu tiefe Unterkühlung eintritt. Deshalb hat man bei den bekannten Druckluftbohrmaschinen
wie auch Schrämmaschinen auf die Ausnutzung der Expansion praktisch verzichtet,
während. man bei den Preßluftgrubenlokomotiven eine solche Expansionsausnutzung
nur dadurch ermöglicht hat, daß man innerhalb der verschiedenen Expansionsstufen
besondere Erwärmet vorgesehen hat. Im vorliegenden Falle ist aber selbst ein längeres
zusätzliches Arbeiten unter Druckluftbeaufschlagung deshalb mcglich, weil dies innerhalb
des von der Verbrennungsseite her erwärmten Zylinders stattfindet, Man hat bereits
für Verbrennungsmaschinen den Vorschlag gemacht, eine « ärmeabfuhr aus dem Arbeitszylinder
ohne besondere Kühlung
durch Beaufschlagung mittels Druckluft herbeizuführen,
indem man entweder den gleichen Arbeitsraum auf derselben Seite des Tauchkolbens
im Wechsel mit entzündeten Gasen und mit Druckluft beaufschlagte, oder indem man
den Raum hinter dem Kolben als Verbrennungsinaschine, den Raum vor dem Kolben als
Druckluftmaschine betrieben hat. Hierbei war lediglich beabsichtigt, die übliche
Wasserkühlung der Verbrennungsmaschinenzylinder zu erübrigen. Da nun bei diesen
Maschinen die Preßluft oder das Preßgas aus einer der üblichen Stahlflaschen bezogen
wird, so besteht bei diesen Maschinen ein Zusammenhang bezüglich c.er Erzeugung
d.er Druckluft innerhalb der gleichen Maschineneinheit nicht.
-
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung in den Abb.
i und 2 in zwei zueinander senkrecht stehenden Schnitten an Hand einer Maschine
mit gegenläufigen Kolben wiedergegeben.
-
In dem Zylinder io bewegt sich der Tauchkolben ii, der an den mittleren
Kurbelzapfen 12 der dreifach gekröpften Kurbelwelle 13 mittels Pleuelstange 14 angreift.
Der obere Kolben 15 ist durch seine Stange 16, Querjoch 17, Umführungsstange
18, 18, Pleuelstangen ig, ig an die Kurbelzapfen 2o, 2o angeschlossen, die um i,go`
gegen den Kurbelzapfen 12 versetzt sind.. Der zwischen den Kolben ii und 15 befindliche
Arbeitsraum B des Zylinders io wird durch die Einlaßventile 21 und 21' gesteuert,
die durch Daumen 22 des Gestänges 23 von der Nockenwelle 24 aus bewegt werden, die
selbst wieder unter Zahnradübersetzung 25 von der Kurbelwelle aus ihren Antrieb
erhält. Der Kolben 15
ist dabei nicht, wie üblich, als Tauchkolben ausgeführt,
sondern als zweiseitig beaufschlagter Scheibenkolben unter Durchführung der Kolbenstange
16 durch eine Stopfbüchse nach außen. Der Raum A über dem Kolben 15 kann durch ein
Druckventil 26 mit der zu einem Vorratsbehälter 27 führenden Leitung in Verbindung
treten, während durch ein Ventil 28 die Frischhift von außen angesaugt werden kann.
Außerc'em besitzt die Maschine einen Kolbenschieber =g, der die durch Leitung 3o
aus dem Vorratsbehälter zugeführte Preßluft über die Kanäle ;,i und 32 abwechselnd
in die Räume über und unter dem Kolben 15 zuführt; umgekehrt können die Räume über
und unter dem Kolben 1,5 abwechselnd mit dem Auspuff 33 in Verbindung gesetzt werden.
Der Antrieb des Schiebers 29 erfolgt durch das Gestänge 34 unter Vermittlung der
bekannten Umsteuerung mittels des Planetenradgetriebes 35.
-
In die Übergangskanäle 31 und 32 ist ein Umschaltorgan 36 eingeschaltet,
das mittels Handhebels 37 in vier verschiedene, mit I, II, III und IV bezeichnete
Stellungen gebracht werden kann. In der mit I bezeichneten Stellung erfolgt der
Anlauf der Maschine unter Preßluft, wobei bei dem liedergang des Kolbens ii und
bei c'em Hochgang des Kolbens 15 vom Raum B aus beide Kolben ii und 15, beim liedergang
des Kolbens 15 nur dieser vom Raum A aus mit Druckluft beaufschlagt wird. lach L-Lergang
in die Stellung II arbeitet die Maschine als Verbrennungskraftmaschine, indem sie
vom Raum B aus nach Art einer bekannten Maschine mit gegenläufigen Kolben im Viertakt
betrieben wird. Hierbei werden also beide Kolben ii und 15 von den entzündeten Gasen
beaufschlagt. Der Ra-am A, die Stopfbüchsenseite des Kolbens 15 arbeitet Cagegen
als Diuckluftmaschine weiter, so c,aß eine die Leistung der reinen Verbrennungsmaschine
übersteigende Gesamtleistung erzielt wird.
-
In der. Stellung III wird der Raum A von der Druckluftbeaufschlagung
abgeschlossen und dauernd mit der freien Luft verbunden, so daß die Maschine als
reine Verbrennungskraftmaschine weiterläuft, während der Raum A hierbei ausgeschaltet
ist. In der Stellung IV wird. endlich der Raum A als Verdichter betrieben, indem
bei abgeschaltet bleibender Luftmotorsteuerung und geschlossenem Auspuff der Kolben
1,9 beim Abwärtsgang durch das Saugventil 28 Luft ansaugt und diese beim Aufwärtsgang
verdichtet und durch das Druckventil 26 fortdiückt. Diese Arbeitsweise kann nun
entweder unter weiterem Arbeiten des Raumes B als Verbrennungskraftmaschine durchgeführt
werden, oder unter dessen Ausschaltung für den Sonderfall, daß eine Kraftquelle
zur Verfügung steht, wie dies z. B. bei der Talfahrt bei Motorwagen oder beim Lastsenken
bei der Verwendung der die Erfindung bildenden Maschine zum Antrieb eines Hebezeuges
der Fall ist.