DE46395C - Gas- und Dampfmotor - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung betrifft einen Gasmotor, auf dessen einer Kolbenseite ein explosives Gasgemisch nach der bei Gasmotoren bekannten Art zur Wirkung kommt, während auf der anderen Kolbenseite ein Gemisch von Wasserdampf und Luft expandirend wirkt. Hierbei ist der Gasmotor auf jeder Kolbenseite, also sowohl in Betreff des Gasgemisches, als auch des Luft- und Dampfgemisches einfach wirkend, so dafs er in seiner Gesammtheit doppelt wirkend ist. Um ihn auf der Seite, auf welcher das explosive Gasgemisch wirkt, einfach, also nicht, wie die meisten Gasmotoren wirken, Y₂-fach wirkend zu machen, ist ein besonderer Verdrängerkolben vorgesehen, welcher unabhängig von dem Arbeitskolben durch die Schwungradwelle der Maschine bewegt wird.

Dieser Verdrängerkolben ist etwas kleiner als der Arbeitskolben und bewirkt ebenso wohl bei seinem Abwärtsgang ein Ansaugen des explosiven Gasgemisches, als auch bei seinem Rückgang eine sorgfältige Mischung des Gases mit der Luft. Das Gemenge von Wasserdampf und Luft, welches auf der anderen Kolbenseite wirkt, wird durch Einpumpen von Luft in den Kessel und durch Zuleiten von Wasser in den erhitzten Kolben und die erhitzte Wandung des Gasmotors erzeugt.

Die Erfindung ist auf beiliegender Zeichnung zur Darstellung gebracht.

Fig. ι zeigt einen Querschnitt, .

Fig. 2 einen Längsschnitt,

Fig. 3 eine Ansicht des Gasmotors.

Fig. 4 giebt eine Ansicht des Gasmotors von oben.

Fig. 5 zeigt einen Horizontalschnitt durch den Gasmotor in Richtung der Schnittlinie X-X, Fig. i.

Die Einrichtung des Gasmotors ist folgende: In dem von den vier Säulen G auf der Fundamentplatte des Gasmotors getragenen Cylinder A spielen zwei Kolben B und C, von denen B der Arbeitskolben, C der Verdrä'ngerkolben ist. Der Arbeitskolben B hängt durch das hohle Querhaupt D und die Pleuelstange mit der Kurbelwelle E zusammen. Letztere bildet die Antriebswelle des Gasmotors. Der Verdrängerkolben C erhält seinen Antrieb unter Vermittelung der Führungsstangen C¹C² durch eine Nuthenführung e an den Kurbelscheiben E¹ der Kurbelwelle E, so dafs der Verdrängerkolben eine von der Stellung des Arbeitskolbens und der Form der Nuth e abhängige Stellung einnehmen mufs. An dem Cylinder A sitzt seitlich in dem Schieberkasten / der Doppelschieber H, dessen Zweck ist, den Auspuff des explosiven Gasgemisches auf der oberen Cylinderseite, also zwischen dem oberen Cylinderdeckel und dem Arbeitskolben, sowie den Ein- und Austritt des Gemisches von Dampf und Luft in der unteren Cylinderseite, d. h. zwischen dem unteren Cylinderdeckel und dem Arbeitskolben zu reguliren. Der Kanal k dient zum Ausstofsen der Explosionsgase. Die Oeffnung k¹ führt diese Explosionsgase ab, und zwar nach dem Dampfkessel L, Fig. 3. Durch Kanal / wird das Gemisch von Luft und Dampf entweder nach der unteren Seite des Cylinders behufs Abgabe seiner Kraft abgeleitet, oder nach dem Abgeben seiner Kraft über Schieberkammer m nach dem Kanal Z¹ abgeleitet.

Für die obere Seite des Gasmotors, in welcher der Gasmotor als solcher wirkt, dient die Gaszündvorrichtung J, durch welche das Gasgemisch entzündet wird. -R ist ein Gasventil, durch welches das Gemenge von Luft und Gas durch Kanal r nach der Cylinderoberseite eintritt.

Die Wirkungsweise des Motors auf der Oberseite ist folgende:

Angenommen, es habe die Gasexplosion und die damit verbundene Expansion der Verbrennungsluft stattgefunden und der Arbeitskolben B sei dadurch in seine tiefste Lage im Arbeitscylinder gekommen; beim Hubwechsel geht nun der Kolben B aus seiner tiefsten Lage wieder nach aufwärts. Während der Explosion und Expansion des Gasgemisches hatte der Verdrängerkolben C seine höchste Lage im Cylinder eingenommen; beim Aufwärtsgang des Arbeitskolbens geht der Verdrängerkolben nach abwärts. Der Abwärtsgang des Verdrängerkolbens. C dauert so lange, bis er unmittelbar über den Kanal k zu liegen kommt, und der Arbeitskolben B geht zunächst so viel aufwärts, dafs er bis an die Unterkante des Kanals k zu liegen kommt. Infolge dessen werden die von der Explosion herrührende, von dem Arbeitskolben B und auch von der Fläche des Verdrängerkolbens C nach dem Kanal k und von hier durch den entsprechend gestellten Schieber H über Kammer η und den Kanal k^l ausgestofsen. Da der Verdrängerkolben C etwas kleiner ist als der lichte Durchmesser des Arbeitscylinders, so entweicht auch ein freilich sehr geringer Theil der Verbrennungsgase über die Kanten des Arbeitskolbens B hinweg in den Raum oberhalb desselben.

Während des Abwärtsganges des Verdrängerkolbens C öffnet sich auch gleichzeitig das Gasventil R, und ein Gemenge von Luft und Gas, welches in der Cylinderoberseite zur Explosion kommen soll, strömt durch den Kanal r hinter den Kolben C ein. Da nun der Verdränrierkolben C bis zum Kanal k, also ungefahr die Hälfte der Cylinderlä'nge nach abwärts geht, so füllt sich ungefähr die Hälfte des Cylinders mit explosiblem Gasgemenge. Zweckmäfsig wird die Menge oder Zusammensetzung des in den Cylinder einströmenden Gasgemisches durch einen Regulator irgend welcher Construction nach der Tourenzahl des Motors verändert.

Nachdem in der oben beschriebenen Weise der gröfste Theil der Verbrennungsgase durch den Kanal k ausgestofsen ist, geht der Arbeitskolben B weiter über k in die Höhe und mufs auch der Verdrängerkolben dementsprechend in die Höhe gehen. Letzteres findet jedoch in der Weise statt, dafs der Verdrängerkolben C dem Arbeitskolben B etwas voreilt. Es bildet sich somit beim weiteren Aufwärtsgange der beiden Kolben zwischen B und C ein gewisser Zwischenraum; da nun der Durchmesser des Verdrängers C etwas geringer als der Cylinderdurchmesser ist, so findet beim Aufwärtsgang der Kolben B und C neben Compression des Gasgemisches durch den Arbeitskolben B auch ein Vertreiben des Gasgemisches aus dem Raum zwischen dem oberen Cylinderdeckel und dem Verdrängerkolben C nach dem Raum zwischen den beiden Kolben B C statt, wodurch eine kräftige Mischung der Luft und des Leuchtgases während des Comprimirens erreicht wird. Sind nun beide Kolben in ihrer höchsten Stellung nach oben angekommen, so nehmen sie die in Fig. ι und 2 dargestellte Lage ein, derart, dafs der erforderliche schädliche Raum oberhalb des Zündkanals freibleibt. Durch die mit der Schieberstange h verbundene Zündvorrichtung erfolgt dann die Entzündung des Gasgemisches im Arbeitscylinder, wobei der Verdrängerkolben C die in Fig. ι und 2 dargestellte obere Todtpunktlage einnimmt und beibehält, während der Arbeitskolben B nach abwärts getrieben wird. Hierauf findet bei sich wiederholendem Spiel das Austreiben der Verbrennungsgase in der beschriebenen Weise statt.

Wie nun erwähnt, wird das durch die lebendige Kraft der bewegten Theile auszuführende Aufwärtsbewegen des Arbeitskolbens C behufs Austreibens des expandirten Gases und Comprimirens des einzusaugenden Luft- und Gasgemisches in der Weise unterstützt, dafs unterhalb des Arbeitskolbens ein Gemisch von überhitztem Dampf und Luft zur Wirkung kommt.

Die Erfinder verwenden deshalb ein Ge₇ misch von Luft und Dampf, weil sich gezeigt hat, dafs bei Verwendung eines solchen überhitzten trockenen Gemenges ein günstigerer Wirkungseffect erreicht wird, als wie bei Verwendung von Dampf oder Luft allein. Der Dampf, welcher zur Erzielung dieses Gemenges erforderlich ist, wird in folgender Weise in dem Dampfkessel L erzeugt.

Der Cylinder A ist mit einem durch eine Scheidewand in zwei Theile getheilten Wassermantel α umgeben, in deren einen Theil das Wasser durch die Rohrleitung α⁵, Fig. 1, und über das Rückschlagventil α⁴ eintritt. Das hohle Querhaupt D, welches mit den hohlen Kolbenstangen b b des Arbeitskolbens B verbunden ist, trägt aufserhalb des Arbeitscylinders und in dem Wasserraum α spielend einen hohlen Pumpenkolben a², welcher in den Wassermantel a des Cylinders A hineinragt und mit dem an den Säulen G Gleitführung findenden Querhaupt D auf- und abgeht. Beim Abwärtsgehen wird somit Wasser aus dem Dampfkessel L, das bis zur Linie WL. in demselben enthalten ist, angesaugt; geht sodann

das Querhaupt mit dem Pumpenkolben α² nach aufwärts, so wird das Wasser durch den Pumpenkolben über Ventil a¹ und bei geschlossenem Ventil a * in das Querhaupt D geprefst. Das Querhaupt D ist mit einer Scheidewand d versehen, welche bezweckt, die Kammer des Querhauptes zu theilen und durch diese Theilung eine Wassercirculation im Innern des letzteren hervorzurufen. Das in die eine Kammer des Querhauptes D über Ventil a¹ gelangende Wasser geht durch Kanal b in den hohlen Arbeitskolben B, von hier durch einen zweiten, ebenfalls von der hohlen Kolbenstange gebildeten Kanal b in die zweite Kammer des Querhauptes D über, sodann durch das Rohr a³ in den zweiten Theil des in zwei Theile getheilteh Wassermantels α und strömt von hier durch eine Rohrleitung in den Kessel zurück. Zum Eintreiben von Luft in den Dampfkessel L ist eine Luftcompressionspumpe F vorgesehen, welche von dem Querhaupt D aus mittelst der Stange f angetrieben wird, und deren Steuerung von dem Excenter/¹ auf der Kurbelwelle E aus erfolgt. Ein anderes Excenter h\ mit dem Schieber H durch die Schieberstange h verbunden, dient zum Steuern des Schiebers H und des Gaszündventils /. Dadurch, dafs das Wasser in dem Wassermantel α und in dem hohlen Arbeitskolben B circulirt, entzieht es dem Arbeitscylinder und dem Arbeitskolben theilweise seine Wärme und erwärmt sich selbst auf hohe Temperatur, so dafs es Dampf von gewisser Spannung bildet. Zur Erwärmung des Wassers in dem Kessel L und zur Bildung hoch erhitzten Dampfes werden die über Kanal k¹ abgeführten Verbrennungsgase des Explosionsgemisches durch den Kessel hindurchgeleitet und so veranlafst, ihre Wärme an den Kesselinhalt abzugeben. Zum Ableiten dieser Verbrennungsgase durch den Kessel dient das Rohr p, welches in seinem oberen Theile von einem zweiten Rohr ο umgeben ist, durch welches der Dampf, der in den Cylinder treten soll, streicht. Letzterer kommt so mit den von den heifsen Verbrennungsgasen bespülten Wandungen des Rohres ρ in Berührung und wird dadurch hoch erhitzt. Das Gemisch von Dampf und Luft tritt durch die trichterförmig erweiterte Mündung o¹ des Rohres ο in den von den Rohren ο und ρ gebildeten Zwischenraum, wird beim Aufwärtsgange des Arbeitskolbens B (bei welchem Austreiben der Verbrennungsgase und Comprimiren des Gasgemisches erfolgt) über Schieberkasten I nach dem Kanal / in den Cylinder abgeleitet und treibt den Kolben B bei seinem Aufwärtsgange in die Höhe. Während der Explosions- und Expansionsperiode des Gasgemisches wird das Gemisch von Dampf und Luft, welches seine Arbeit geleistet hat, über Kanal I und Schieberkammer m durch I¹ aus dem Arbeitscylinder abgeführt. Es tritt daselbst durch eine passende Rohrleitung wieder nach dem Kessel L.

War ein Motor eine Zeit lang in Gang und hat hierauf kurze Zeit stillgestanden, so leitet man durch Oeffnen eines besonderen Ventils die durch die Luftpumpe F in dem Kessel comprimirte Luft in den Schieberkasten /, und treibt hiermit den Arbeitskolben aufwärts. Es findet dann beim Aufwärtstreiben des Kolbens durch die Luft in der beschriebenen Weise Ansaugen des Explosionsgemisches statt. Wenn dies erfolgt ist, wird dasselbe entzündet, und der Gasmotor läuft dann als solcher regelrecht weiter. So lange in dem Dampfkessel noch nicht Dampf von genügender Spannung durch die Hitze der Verbrennungsgase gebildet ist, kann auch der Gasmotor bei seinem Aufwärtsgange lediglich durch die comprimirte Luft getrieben werden, welche beim Abwärtsgange des Arbeitskolbens B in der Luftpumpe F erzeugt wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Gasmotor, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dafs auf der einen Cylinderseite der Arbeitskolben bei jedem Auszug von den Explosionsgasen getrieben wird und bei jedem Kolbeneinzug durch Vermittelung eines Verdrängerkolbens C von geringerem Durchmesser, als der Arbeitscylinder hat, die Verbrennungsgase ausgestofsen werden, frisches Gasgemisch angesaugt und comprimirt wird, und bei welchem Kolbeneinzug ein hoch erhitztes Gemenge von Luft und Dampf, welches unter Ausnutzung der Wärme des Arbeitscylinders, des Arbeitskolbens und der Verbrennungsgase in einem Dampfkessel gebildet wird, hinter dem Kolben wirkt.

2. An dem unter i. gekennzeichneten Gasmotor die Anordnung des Dampfgenerators L mit dem Wassermantel a des Arbeitscylinders A verbunden, ferner des hohlen, mit Zwischenwand d versehenen Querhauptes D, welches durch Pumpe a² mit dem Wassermantel a des Cylinders A und durch Rohr b mit dem hohlen Arbeitskolben B in Verbindung steht, ferner die Anordnung des Rohres ρ centrisch in dem Rohr o, sowie auch die der Luftpumpe F zum Erhitzen und Erzeugen eines Gemenges von Wasserdampf und Luft.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.