DE45705A - Neuerung an Gasmotoren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Neuerung an Gasmotoren.

Die nachstehend beschriebene Neuerung an Gas-, Petroleum- und anderen Motoren, bei denen als treibendes Mittel ein Kohlenwasserstoff verwendet wird, bezweckt, diesen Motoren bei jeder Umdrehung eine Explosionsperiode zu geben, die Verbrennungsproducte der Explosion bis zum oder bis nahe zum atmosphärischen Druck expandiren zu lassen oder die Expansion ganz nach der verlangten Kraft zu reguliren.

Zur Erreichung dieses Zieles kann ein Zweicylindergasmotor in Anwendung kommen, zweckmäfsig wird jedoch ein Motor der in Fig. ι und 2 dargestellten Art in Anwendung gebracht.

Ein solcher Motor hat einen einzigen Cylinder α mit zwei verschieden grofsen Bohrungen; der engere Theil a¹, in welchem die Expansion stattfindet, ist an seinem unteren Ende geschlossen; der weitere Theil a², in welchem das explosible Gemisch angesaugt und comprimirt wird, ist nach oben offen. Der obere Theil a² hat ein solches Volumen, dafs das in denselben angesaugte Gasgemisch, wenn es in dem engeren Theil a¹ expandirt, genau oder nahezu atmosphärischen Druck besitzt.

Entsprechend den beiden verschieden weiten Theilen a¹ und a² des Cylinders ist der Kolben b eingerichtet; letzterer wirkt an seinem schwächeren Ende, ebenfalls mit a¹ bezeichnet, als Treibkolben, an seinem weiteren, ebenfalls mit a² bezeichneten Theile als Pumpenkolben.

Pumpenraum und Expansionsraum stehen durch Kanäle im Schiebergehäuse c mit einander in Verbindung; die Kanäle werden durch einen Kolbenschieber d d^l d² regulirt; dieser wirkt in der Weise, dafs er gleichzeitig den Zutritt des Gasgemisches in die Pumpe und den Uebergang des Gemisches in den Arbeitszylinder a^l ermöglicht. Der Kolbenschieber besteht aus drei mit einander durch das Halsstück e verbundenen Kolben d d¹ d², welche derart angeordnet sind, dafs zwischen d¹ und d² ein genügend grofser freier Raum f liegt, um einen grofsen Theil des durch die Pumpe a² comprimirten Gasgemisches aufzunehmen, während zwischen d¹ und d ein kleinerer freier Raum g vorhanden ist, welcher beim Spielen des Kolbenschiebers den Saugkanal h, durch den das explosible Gemisch nach der Pumpe a² zuströmt, freigiebt (s. Fig. 1 und 3). Der nach der Pumpe a² abführende Kanal hat nach dem Schiebergehäuse c zwei Oeffnungen, von welchen eine mit dem kleineren Raum g, die andere mit dem gröfseren Raumy communicirt. Mit letzterem communicirt auch der Kanal i, welcher nach dem unteren Ende des Arbeitscylinders a¹ abführt.

Befindet sich nun der Kolben b in seiner tiefsten Lage, Fig. 1, so gestattet der von der Kurbelwelle j bewegte Kolbenschieber d d¹ d² eine Communication zwischen der Pumpe a² und dem Saugkanal h, so dafs beim folgenden Aufwärtsgang (Ausgang) des Kolbens b ein bestimmtes Quantum explosiblen Gasgemisches in den Pumpenraum a² gesaugt wird. Gleichzeitig expandirt das vorher entzündete Gasgemisch in dem Arbeitscylinder a^l. Ist der Aufwärtsgang

des Kolbens vollendet, so ist die Communication zwischen dem Pumpenraum α² und dem Saugkanal h abgeschnitten und das am unteren geschlossenen Ende des Arbeitscylinders angeordnete Ventil k, welches unter Vermittelung des Hebels / und des Excenters m von der Kurbelwelle j bethätigt wird, wird geöffnet, so dafs während des folgenden Einwä'rtsganges des Kolbens die Verbrennungsproducte in die Atmosphäre ausgestofsen werden. Beim Beginn dieses Einwärtsganges stellt der Raum f zwischen d¹ und d² während kurzer Zeit eine directe Verbindung zwischen dem Pumpenraum a² und dem Arbeitscylinder a¹ her, so dafs die Pumpe eine genügende Quantität frischen Gasgemisches in den Raum f treibt, um die Verbrennungsproducte aus f in den Explosionsraum a¹ zu drücken. Hierauf schliefst das Ventil diese Verbindung wieder ab, dagegen bleibt dieselbe vom Pumpenraum a² nach dem Raum/ noch bis fast zum vollständigen Niedergang (Einwärtsgang) des Kolbens b geöffnet. Kurz vor Ende desselben öffnet der Kolbenschieber d d¹ d² die Communication mit dem Arbeitscylinder a¹ wieder, so dafs das comprimirte Gemisch unmittelbar vor Schlufs oder während des Schliefsens des Ausströmventils k in den Arbeitscylinder a¹ überströmt und den letzten Rest der Verbrennungsgase aus demselben austreibt.

Bei gerade vollendetem Kolbeneinzug ist die Verbindung zwischen der Pumpe a² und dem Raum f des Kolbenschiebers wieder abgeschnitten, dagegen ist die Verbindung zwischen f und der Oeffnung x, Fig. 3, hergestellt.

Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Schiebergehäuse c senkrecht zu Fig. 1.

In die Oeffnung χ in dem Rohr η ragt ein rothglühendes geschlossenes Rohr 0 hinein, das von aufsen durch die aus dem Rohr ρ strömende Gasflamme stets auf seiner Glühtemperatur erhalten wird.

Ein Theil des in dem Raum f enthaltenen, in den Arbeitsraum α¹ strömenden Gases streicht in dieses rothglühende Rohr 0 und entzündet sich und die ganze in dem Raum a^l enthaltene Ladung.

Statt mit der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung kann auch die Entzündung des Gasgemenges durch die Vorrichtung Fig. .4 erreicht werden. Hier ist statt der Rohre η und ο eine Kammer p¹ vorgesehen, welche mit dem einen Ende an die Oeffnung χ anschliefst und an dem anderen Ende durch ein Ventil q verschlossen gehalten ist. Letzteres wird durch Doppelhebel r von der Stange des Kolbenschieber d d¹ d² beeinflufst.

Die Oeffnung χ ist in dem Augenblick, wo die Entzündung der Ladung vor sich gehen soll, durch den Theil d² des Kolbenschiebers d d¹ d² geschlossen, dagegen steht der Raum/ mit dem Rohr ρ¹ durch die feinen Kanäle ν ν¹ in Verbindung, wobei die Durchlafsöffnung dieser Kanäle ν ν¹ durch die Schraube v² regulirt werden kann. Infolge dessen strömt eine kleine Menge des comprimirten Gasgemisches in die Kammer p¹.

Ist letztere nun durch- das Ventil q geöffnet, so entzündet die in p¹ seitlich hineinschlagende Gasflamme s das in p¹ enthaltene Gas; hierauf wird die Kammerp¹ vom Ventil q abgeschlossen und die in ersterer enthaltene Gasflamme schlägt durch χ und über das inzwischen weiter nach abwärts gegangene Kolbenventil d d¹ d² und dessen Raum f in den Arbeitsraum it¹ über.

Die vorbeschriebene Gasmaschine kann auf drei verschiedene Arten regulirt werden:

ι. dadurch, dafs ein gewisses Volumen Luft und Gas von constanter Mischung zugelassen wird und bei zunehmender Geschwindigkeit die Zuströmung von Gas- oder Kohlenwasserstoffdämpfen ganz abgeschnitten wird, so dafs nur Luft comprimirt wird und (ohne Explosion) wieder expandirt;

2. dadurch, dafs das Mischungsverhältnifs von Luft und Gas bezw. Kohlenwasserstoffen nach der Geschwindigkeit des Motors regulirt wird;

3. dafs das zutretende Quantum des Gasgemisches, welches von der Pumpe angesaugt wird, nach der Geschwindigkeit des Motors geregelt wird.

Zur Regulirung nach allen diesen drei Arten dient bei dem vorliegenden Gasmotor ein und derselbe Apparat, welcher in Fig. 2 und 3 veranschaulicht ist. Derselbe besteht aus zwei Kämmen t und t¹, von denen ersterer auf der Verlängerung des Kolbenventils d d¹ d² selbst, der andere an dessen Excenterstange angeordnet ist. Auf dem Kamm t ruht das eine Ende eines Winkelhebels w, welches mit einem verstellbaren Gewicht M¹ versehen ist. Der Hebel u ist in dem Consol n> am Gehäuse des Regulirventils w^x drehbar gelagert; dieses Ventil n>^x regulirt entweder nur die Gaszuströmung oder, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, die zuströmende Menge des Gas- und Luftgemisches.

Der andere Arm des Winkelhebels u ist mit der Stange y verbunden, deren anderes Ende wiederum von dem Kamm t¹ beeinflufst wird. Die Stange y ruht innerhalb ihrer beiden Enden auf der Spindel w² des Regulirventils ji>\ welches durch eine Spiralfeder n>³ stets nach oben gegen seinen Sitz geprefst. wird.

Die Kämme t und i¹ liegen und wirken einander entgegengesetzt, t mit seiner oberen, i¹ mit seiner unteren Kante.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist demgemäfs folgende:

Bei der Bewegung des Kolbenschiebers d d¹ d² wird der durch das Gewicht w¹ belastete Afm des Winkelhebels u zunächst von dem Kamm t gehoben und veranlafst dadurch den auf der

Ventilspindel w ² liegenden Hebely, sich so lange seitlich zu bewegen, bis dessen freies Ende auch von dem oberen Kamm t¹ freigelassen wird. Der belastete Hebelarm des Winkelhebels u wird durch den Kamm t stets zu einer constanten Höhe gehoben und kann dann frei abwärts fallen, wozu er eine bestimmte constante Zeitspanne braucht. Letztere kann durch Verschieben des Gewichtes u¹ nach der Tourenzahl der Geschwindigkeit innerhalb gewisser Grenzen regulirt werden.

Wenn der Gasmotor mit regelmäfsiger Geschwindigkeit läuft, so kommt durch das Herabfallen des Gewichtshebels die Spitze der Stangey unter den Kamm i¹ zu liegen; letzterer drückt beim Abwärtsgang des Kolbenschiebers d d¹ d² gegen die Spitze von j, wodurch die Spiralfeder w^% comprimirt und das Ventil n>^x geöffnet wird.

Wenn dagegen der Gasmotor mit gröfserer als normaler Geschwindigkeit läuft, so geht der Kolbenschieber d d¹ d"¹ mit seinem Kamm t¹' zu rasch abwärts, als dafs er die langsamer abwärts gehende Stange y fangen und ihre Spitze herabdrücken könnte; infolge dessen wird das Ventil n>^x nicht geöffnet.

Giebt man dem freien Ende der Stange y oder dem Kamm t¹ Abstufungen, wie in Fig. 2 und 3 angegeben ist, so kann man die Füllung in verschiedener Weise nach der Geschwindigkeit des Gasmotors ändern.

Die beschriebene Regulirvorrichtung kann auch nach der in Fig. 5 dargestellten Weise dahin abgeändert werden, dafs der Winkelhebel ü, statt von dem Kamm t, durch Vermittelung einer Daumenscheibe oder eines Excenters von der Kurbelwelle aus bethätigt wird.

Diese Daumenscheibe bezw. das Excenter wirkt gegen den Hebel ^, welcher mit der Zwischenstange ^¹ gelenkig verbunden ist; letztere greift an den freien Arm des Winkelnebels u an. Hebel % oder Stange ^¹ ist durch ein regulirbares Gewicht beschwert. Nach der in Fig. 6 getroffenen Modification der Regulirvorrichtung ist an der Kolbenschieberstange A ein durch Gewicht belasteter Winkelhebel u vorgesehen, dessen Spitze direct gegen die (abgestufte) Spitze der Stange y wirkt. Der Arm M³ des Winkelhebels u stöfst beim Aufwärtsgang der Kolbenschieberstange A gegen den Anschlag w⁴, infolge dessen Hebel u nach links gedreht wird. Bei normaler Geschwindigkeit des Gasmotors kommt während des Abwärtsganges die Spitze des Hebels u wieder gegen diejenige der Stange y zu liegen, wodurch das Ventil n>¹ geöffnet wird; bei vergröfserter Geschwindigkeit des Motors dagegen ist auch diejenige der abwä'rtsgehenden Kolbenschieberstange A zu grofs, als. dafs sich die Spitze von u auf y aufsetzen könnte. Das Ventil w¹ bleibt demgemäfs geschlossen.

Eine andere, der letztbeschriebenen ähnliche Einrichtung ist nach Fig. 7 eingerichtet.

Der Winkelhebel u ist an einem Hebel B drehbar angeordnet, der wiederum an seinem einen Ende von der Stütze C getragen und an seinem anderen Ende von der Kolbenschieberstange A mitgenommen wird. Der Arm M⁴ des Winkelhebels u wirkt direct gegen das obere Ende der Ventilspindel w¹ des Regulirventils, ein Arm m⁵ des Winkelhebels legt sich gegen einen Anschlag an der Stütze C.

Bei normaler Geschwindigkeit des Motors, also auch der Kolbenschieberstange A, findet der Winkelhebel u Zeit, sich beim Abwärtsgang von A gegen #>² zu legen und das Regulirventil zu öffnen. Bei abnormer Geschwindigkeit des Motors wird durch den Stofs, welchen der Hebel w⁵ von dem Anschlag an der Stütze C erhält, der Hebelarm M⁴ so weit abgelenkt, dafs er nicht mehr beim Abwärtsgang der Stange A gegen die Ventilstange w* des Regulirventils trifft.

Diese Regulirvorrichtung läfst sich auch bei Petroleum - und anderen Motoren, welche flüssige Kohlenwasserstoffe benutzen, in Anwendung bringen. Die Flüssigkeit wird dann durch eine Düse D, Fig. 8, in den Raum g des Kolbenschiebers d d^λ d ² in Form eines Sprühregens gespritzt, während die Pumpe saugt.

Beim darauf ■ folgenden Einzug des Kolbens wird das Gemenge in den Raum/ übergeführt, welcher durch die vorhergegangene Explosion noch erwärmt ist, hierdurch, sowie durch die bei der Compression freiwerdende Wärme wird die Flüssigkeit vollkommen verdampft und bildet dann mit der Luft ein explosibles Gasgemenge. Die Entzündung kann in diesem Falle durch ein rothglühendes Rohr ο erzielt werden, das von aufsen durch einen Bunsen-Brenner erhitzt wird. Die für diesen Brenner nöthige Menge Kohlenwasserstoff wird durch eine Schlange E innerhalb des Stutzens F geleitet, welche durch die abziehenden Verbrennungsgase des Brenners erhitzt wird und das Verdampfen des in ihr enthaltenen Kohlenwasserstoffes veranlafst. Der Zutritt des Brennmaterials zu dem Bunsen-Brenner wird durch einen Hahn etc. regulirt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Ein einfach wirkender Gasmotor für Gas oder flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem Kolben b und getrenntem, verschieden grofsen Compressionsraum a? und Arbeitscylinder a¹, bei welchem der gemeinschaftliche Kolbenschieber einen Raum f zur Aufnahme des gröfseren Theiles des comprimirten Gasgemisches und den kleineren Raum g zur Communication des Raumes a¹ mit dem

   Saugekanal h besitzt, welcher derart arbeitet, dafs

   a) beim Beginn des Kolbeneinzuges ein Theil des comprimirten Gasgemenges die 'Verbrennungsproducte aus dem Raum f in den Arbeitsraum a¹ treibt, wo es der Kolben b durch das Ventil χ k ausstöfst;

   b) kurz vor Ende des Kolbeneinzuges das comprimirte Gasgemisch aus f den Rest der Verbrennungsgase aus a¹ über k austreibt;

   c) bei vollendetem Kolbeneinzug die Entzündung des Gasgemisches im Raum/" erfolgt.
2. 2. An dem unter i. gekennzeichneten Gasmotor die Entzündung des Gasgemisches im Raum f des Kolbenschiebers entweder durch das aufsen erhitzte, innen durch Oeffnung χ mit dem Raum f communicirende erhitzte Rohr o, Fig. 3 und 8, wobei bei Verwendung von flüssigen Kohlenwasserstoffen für die Erwärmung des Rohres ο ersterer in der Schlange E erhitzt wird, oder durch eine Stichflamme, welche von dem aus dem Raum/ durch die Kanäle ν ν^ι strömenden Gas an der Flamme s gebildet und durch Ventil q in die Kammer p¹ geführt und nach aufsen abgeschlossen wird, Fig. 4-

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.