-
Zweitaktmotorpumpe. Das die Erfindung bildende Arbeitsverfahren bezweckt,
schnellaufende Motorpumpen zuschaffen, die mitgasförmigemoder flüssigem Brennstoff
betrieben werden. Diese unterscheiden sich von den bisher bekannten Motorpumpen
mit langsam laufenden Kolben sowie von Verbrennungskraftmaschinen im allgemeinen
dadurch, daß einerseits das Gewicht des vereinigten Arbeits- und Pumpenkolbens möglichst
klein bzw. dessen Geschwindigkeit nach der Zündung, besonders in der ersten Hälfte
des Arbeitshubes, wesentlich größer ist und anderseits dadurch, daß sowohl die Kolbenfläche
als auch die ihr gegenüberliegende Fläche des Zylinderkopfes bzw. die eines zweiten
dem Arbeitskolben erheblich kleiner bemessen ist.
-
Der Zweck der Erfindung besteht- in der möglichsten Verminderung der
Wärmeverluste an die gekühlten Wände der Verbrennungskammer. Dieser Zweck wird einerseits
durch Verwendung kleiner Kolben- bzw. Zylinderkopfflächen und anderseits durch die
Geschwindigkeit des Kolbens erreicht, so daß mit dem Druck die Temperatur im Arbeitsraum
schnell sinkt. Ferner werden Frühzündungen trotz etwa auftretender verstärkter Kompression
infolge der kürzeren Berührungszeit der Ladung mit den kleinen mit glimmender ölkruste
überzogenen Kolben- bzw. Zylinderkopfflächen vermieden. Außerdem entstehen bei der
Verbrennung mit möglichst geringem Luftüberschuß höhere Drücke, und endlich wird
beim Arbeitshube und infolge der Verlängerung des Arbeitshubes eine größere Wärmemenge
in Arbeit umgesetzt, welche bei den bekannten Motoren an den gekühlten Wänden der
Verbrennungskammer verlorengeht. Der indizierte Wirkungsgrad ist größer und der
Brennstoffverbrauch kleiner. Ein verhältnismäßig kleiner Sauerstoffzusatz zur Ladung
ist gegebenenfalls bei entsprechend verlängertem Arbeitshube zweckmäßig. Dieser
Sauerstoff wird bei vorheriger Leistung derselben Verdichtungsarbeit im Kompressor
der Stickstoffverflüssigungsanlage der Kunstdüngerfabriken als Abfallprodukt gewonnen.
Dieses Arbeitsverfahren wird für den Betrieb mit schwerem Treiböl dadurch weiter
ausgebildet, daß der Brennstoff möglichst vor Beginn .des Arbeitshubes in die Frischluftladung
eingebracht wird. Die größere Belastungsfähigkeit des frei fliegenden Kolbens gestattet
die explosionsartige Verbrennung, wohingegen diese bei den bekannten Verbrennungskraftmaschinen
infolge des Kurbelgetiiebes stark verzögert wird.
-
Der Zweck besteht im gesteigerten Druck und in der gesteigerten Arbeitsleistung
beim Arbeitshubanfang sowie in der Beseitigung desunwirtschaftlichenNachbrennens,
welches, bei Dieselmotoren leicht auftretend, eine Verschmutzung der Kotbenlauffläche
des Zylinders herbeiführt.
-
Eine Maschine, welche für den Betrieb mit gasförmigem oder vergastem
Brennstoff geeignet ist, ist in der Zeichnung veranschaulicht.
-
In dem vom Kühlmantel 39 umgebenen Zylinder i bewegt sich ein leicht
gebauter, vorzugsweise aus Aluminiumlegierung hergestellter Arbeitskolben 2 frei
fliegend, der in seinem mittleren Teil kegelstumpfartig abgesetzt ist und sich mit
dem schwächeren Teil d. innerhalb einer hülsenartigen Führung 5 bewegt. Diese steht
durch Längsschlitze 6 mit dem Druckkessel 15 in Verbindung und trägt an ihrem äußeren
Ende eine Kappe 7, deren Üffnung mit einem sich nach innen gegen Federdruck öffnenden,
mit einem kleinen Loch 9 versehenen Rückschlagventil io geschlossen ist.
-
Über die Kappe 7 ist eine Blinkkappe i i befestigt, wodurch eine Kammer
12 entsteht, die durch Nuten 8 mit dem Druckwindkessel verbunden ist.
-
Am äußeren in der Zeichnung dargestellten Hubende des Arbeitskolbens
2 dringt die Stange q. so weit in die Führung 5 ein, daß sie die Schlitze 6 fast
abdeckt. Dem Arbeitskolben 2 wirkt bei der Auswärtsbewegung ein derart starker Wasserdruck
entgegen, daß er das Ende der Schlitze 6 normalerweise nicht zu überschreiten vermag.
Bei zu kleinem Wasserdruck läuft der Kolben mit der
Stange 4 rascher
und über das Ende der Schlitze 6 hinweg und wird, in die Hülse 5 eintretend, hier
durch das als Puffer wirkende Wasser zum Stillstand gebracht, wobei ein Teil des
eingeschlossenen Wassers durch-die Drosselöffnung g im Rückschlagventil io in die
Kammer 12 austritt. Ist der Druck im Arbeitszylinder i genügend gesunken, so wird
das Rückschagventil io infolge des äußeren Wasserdruckes geöffnet und durch vom
Druckkessel 15 kommendes Wasser der Kolben 2 in den Arbeitszylinder i zurückgeschleudert.
Hierbei wird Wasser durch den Krümmer 13 und das Saugventil 14 angesaugt und danach
durch das Druckventil 16 in den Kessel 15 gefördert. Am Arbeitshubende gibt der
Kolben 2 die mit dem Ringkanal 61 und dem Zwischenbehälter 17 verbundenen Schlitze
18 des Zylinders i frei. Am anderen Ende ist ein die Auslaßöffnung ig abschließendes
Auslaßventil 3 eingebaut, das zum Auspuffrohr 2o führt und durch eine Feder 21 belastet
ist. Vom Pumpengehäuse P aus führt ein Kanal 22 zu einem Gehäuse 23, in welchem
ein frei fliegender Kolben 24 läuft, der mit einem Ende gegen den Schaft des Auslaßventils
3 schlägt und unter der Wirkung einer Feder 21 steht. Sein anderes Ende ist durch
eine Feder 25, die schwächer als die Feder 21' ist, belastet. Die Feder 25 stützt
sich gegen ein auf einer Führungsstange verschiebbar angeordnetes Federgehäuse 27.
Die Verschiebung des Federgehäuses 27 erfolgt mittels des Hebels 29 längs der Führungsstange
28. Mit 26, 30 und 31 sind Teile' eines Sekundärstromunterbrechers bezeichnet,
die im Stromkreis einer Induktionsspule liegen. Die Zündkerze 40 liegt oberhalb
des Anlaßventils 3. Der gasförmige Brennstoff und etwaiger Sauerstoffzusatz wird
durch den Anschluß 6o in den Zwischenbehälter 17 eingeleitet. Durch den Rohranschluß
34 wird vermittels einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Luftpumpe dauernd
Spülluft durch den Ringkanal 61 über die durch den Kolben 2 verschlossenen Schlitze
i8 und durch einen Durchbruch, welcher sich hinter dem im Längsschnitt gezeichneten
Kanal22 befindet, in den Zwischenbehälter 17 geführt.
-
Auf das linke Ende des Kolbens 24 wirkt während des Arbeitshubes des
Kolbens 2 hauptsächlich der Förderflüssigkeitsdruck und außerdem der Druck der sich
entspannenden Feder 25 so, daß der Kolben 24 in Bewegung nach rechts versetzt wird.
Er schlägt an den Schaft des Auslaßventils 3, kurz bevor der Arbeitskolben 2 die
Einlaßschlitze freigibt, und öffnet das Ventil 3 für eine sehr kurze Zeit, welche
jedoch bei richtiger Einregelung der Federn 25 hinreichend lang ist, daß die durch
die Schlitze einströmende Frischluft bzw. das ihr folgende neue Gemisch die Abgase
bei zurücklaufendem Arbeitskolben 2 ausspült, worauf die Kompression der Ladung
erfolgt. Vor Ein-' tritt der Kompression wirken die Federn 21 und 21' gemeinsam
auf den Kolben 24, bis das Ventil 3 sich schließt, worauf lediglich die Feder 21
allein auf den Kolben 24 entgegen der schwächeren Feder 25 wirkt.
-
Zur Durchführung des Arbeitsverfahrens ist es erforderlich, daß einerseits
das Gewicht des Arbeitskolbens 2 möglichst klein bemessen wird, wodurch seine Geschwindigkeit
in -besonders hohem Maße beim Durchlaufen der Verbrennungszone, aber auch über die
erste Hälfte des Arbeitshubes bedeutend größer sowie im Mittel über den ganzen Hub
größer ist als die Kolbengeschwindigkeit bei bekannten Motorpumpen mit langsam laufenden
Kolben und von der bei Verbrennungskraftmaschinen im allgemeinen. Anderseits ist
,die Zylinderbohrung gleich oder kleiner als der dritte Teil des Arbeitshubes, wobei
ein höherer Enddruck der Ausdehnung entsteht, welcher infolge des verlängerten Arbeitshubes
sinkt, wodurch eine dem verhinderten Verlust durch Kühlung entsprechende Mehrarbeit
gegenüber der Arbeit von bekannten Arbeitsverfahren erzielt wird. Die Zylinderbohrung
kann auch, wenn besondere Einbauverhältnisse hierzu zwingen, etwa halb so groß bemessen
werden wie der Arbeitshub. Zur Durchführung dieses Arbeitsverfahrens zum Betrieb
der Maschinen gleicher Art mit schweren Treibölen ist noch erforderlich, daß der
Brennstoff möglichst vor Beginn des Arbeitshubes in die Ladungsluft eingebracht
wird, wodurch die Verbrennung nicht wie beim Dieselmotor verzögert wird, sondern
durch explosionsartigen Verlauf gekennzeichnet ist.