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Kolbenkühlvorrichtung für Kraftmaschinen Gegenstand der Erfindung
ist eine Kolbenkühlvorrichtung für Kraftmaschinen mit gleichzeitigem Antrieb durch
Innenverbrennung und Dampf, bei der Dampf und Verbrennungsgase auf entgegengesetzte
Seiten des Kolbens einwirken und der Dampf mittels einer in der Kolbenstange angebrachten
Leitung in den doppelten Boden des Kolbens geleitet -wird, mit Dampfführung im Gleichstrom.
Von dem Bekannten unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß die Leitung
in der Kolbenstange sich auf deren ganzer Länge- zwischen dem Kolbenboden und der
Dampfzufuhrleitung de Zylinderdeckels erstreckt, so daß der- Dampfumlauf in dem
doppelten Kolbenboden verlängert und damit dessen Kühlung verbessert ist.
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In den Zeichnungen ist: Abb. i eine bekannte Vorrichtung der beschriebenen
Art, Abb. -2 eine erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung mit dem Kolben in seiner
Anfangsstellung in bezug auf die Dampfseite, Abb. 3 die gleiche Vorrichtung mit
dem Kolben in Anfangsstellung in bezug auf die Verbrennungsseite, Abb. .4 eine abgeänderte
Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die Bezugsbuchstaben der Abb: i gelten entsprechend auch für die -Nbb.
2 bis .l. In der bekannten Vorrichtung nach Abb. i verschiebt sich der Kolben B
in dem Zylinder _l; die eine seiner Flächen (in der Zeichnung die linke) ist dabei
der Einwirkung der heißen Gase ausgesetzt. Der gezeichnete Motor ist ein Zweitaktmotor
mit Eirilaß bei D und Auslaß bei E.
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Der Dampf wirkt auf die entgegengesetzte Seite des Kolben; er tritt
aus der Verteilungsvorrichtung durch die Leitung e ein, gelangt dann nacheinander
über den Raum d durch die Leitungen c in die Ausbauchung G der Kolbenstange C, in
den Hohlraum b des Kolbens und in den während des Hubes wachsenden Hohlraum a des
Zylinders. Der Hohlraum b wird von den Zwischenräumen der Rippe H gebildet, welch
letztere zur besseren Kühlung des Metalles angeordnet sind.
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Dieser Umlaut in dem doppelten Boden b hört nach Durchlaufen der Strecke
l auf, wenn nämlich die Ausbauchung G aus ihrer Führung S austritt; denn in diesem
Augenblick entsteht eine unmittelbare Verbindung zwischen den erwähnten Hohlräumen
a und d. Die Umlaufsdauer ist daher auf eine kurze -"Zeitspanne beschränkt, die
praktisch gleich der Einlaßdauer ist; außerdem bedingt diese Umlaufsanordnung tote
Räume, die der Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung schädlich sind, wenn die Verteilung
durch einen gewöhnlichen Schieberkasten erfolgt; auch besitzt die
Ausbauchung
G eine beträchtliche Masse, die den entgegengesetzten Wirkungen unterworfen ist.
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Die Erfindung besteht nun darin, unter Verwendung der sogenannfien
Gleichstromdampfführung in. der Kolbenstange, die auf der zwischen dem Kolbenboden
und der Stopfbüchse verfügbaren Strecke eine zylindrische Ausbauchung besitzt, einen
Hohlraum - anzuordnen, der einen der langen Kompressionsperiode angepaßten neutralen
Hilfsraum bildet, so daß der Umlauf des Dampfes in dem doppelten Kolbenboden verlängert
und dadurch dessen Kühlung verbessert wird.
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Die erfindungsgemäße Gesamtvorrichtung ist in Abb. 2 dargestellt.
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Der Kolben B legt in der Stellung BI (Abb. 3) die öffnungF frei, durch
welche der Dampf entweicht; der Schieberkasten IN dient nur zum Dampfeinlaß.
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Während des Rücklaufes des Kolbens von BI nach B folgt nach Verschluß
der Öffnung F durch den Kolben eine längere Kompressionsperiode, die erhebliche
tote Räume erfordert, damit nicht am Ende des Hubes der Dampfdruck den Einlaßdruck
übersteigt. - Diese toten Räume sind in der nachstehend beschriebenen Weise angeordnet.
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Die Leitungen c münden nicht wie in Abb. r unmittelbar in den Hohlraum
b des doppelten Bodens, sondern in einen Hohlraum g in der Ausbauchung G der Kolbenstange
G; diese Ausbauchung erstreckt sich über den gesamten in der Stellung gemäß Abb.2
zwischen dem Kolbenboden und der Stopfbüchse h verfügbaren Raum und liegt in seiner
ganzen Länge mit dem geringstmöglichen Spiel in der mit der Fläche I einheitlichen
Führungsmuffe S.
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Der zum Betrieb der Gleichstromführung erforderliche tote Raum besteht
also im wesentlichen aus dem Hohlraum g und der Leitung e, der ebenso wie ihren
Abzweigungen (z. B. e') der erforderliche Rauminhalt gegeben wird.
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Die Arbeitsweise ist die folgende: von der Anfangsstellung B (Abb.2)
aus tritt der Dampf während der beispielsweise 2o bis 40 % des Hubes ausmachenden
Einlaßperiode durch die Leitungen und Hohlräume e, d, c, g
und durch den doppelten
Boden b in den veränderlichen Hohlraum a ein. Hierauf folgt die Entspannungsperiode.
Infolge der Länge der Führung der Ausbauchung G in der Scheide S wird der in den
Räumen e, d, c, g
eingeschlossene Dampf sich weiter ausdehnen und unter Durchlaufen
des Doppelbodens b in den Hohlraum a einströmen; hierbei bewirkt er eine Kühlung
des Kolbenbodens, und zwar während der ganzen Strecke 1, die gegenüber der bekannten
Vorrichtung beträchtlich .vergrößert ist, bis zu dem Augenblick, wo die Ausbauchung
G vollständig aus dem Hohlraum d, d. h. aus der Führungsmuffe S, austritt.
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Beim Rückwärtshub strömt der in dem Hohlraum a zusammengedrückte Dampf
mit dem Eintritt der Ausbauchung G in den Raum d durch den Doppelboden
b in die Räume g, d und e zurück, und zwar bis zum Beginn eines neuen Einlasses.
Die kühlende Wirkung wird also bedeutend gesteigert, zumal auch zeitweise der Dampf
in entspanntem Zustand, also mit einer geringeren Temperatur als beim Einlaß, strömt.
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Es ist leicht einzusehen, daß bei Verlegung der Stopfbüchse K um eine
gewisse Strecke nach rechts (Abb. 4.) die Ausbauchung G entsprechend verlängert
werden kann; dadurch kann die der Strecke l entsprechende Umlaufperiode dem Hub
L des Kolbens gleichgemacht werden. Damit ist dann ein dauernder Umlauf in dem doppelten
Boden während des ganzen Kreisprozesses, nämlich Einlaß, Entspannung, Auslaß, Kompression,
erreicht. Insbesondere wird im Augenblick, wo die Öffnung F gemäß Abb. -4 freigelegt
wird, der in den Räumen e, d, c und g enthaltene entspannte Dampf stoßweise
in der Leitung b entweichen und dabei eine in Anbetracht seiner niedrigen Temperatur
besonders wirksame Kühlung bewirken.
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Zur Anwendung der Gleichstromführung auf die Lokomotive muß sie noch
mit einer Vorrichtung versehen «.erden, die während des Leerlaufs die Kompressions-
und Entspannungswirkungen beseitigt, die sonst dem Gang der Maschine einen erheblichen
Widerstand entgegensetzen würden.
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Zu diesem Zweck wird zwischen der Leitung e, die durch den
Ansatz e' verlängert ist, und dem Schieberkasten P ein selbsttätiges Ventil
eingebaut, das sich nach dem Schieberkasten zu öffnet. Die Vorrichtung wird im allgemeinen
aus mehreren Zylindern bestehen, so daß, wenn einer dieser Zylinder in Kompressionsstellung
ist, einer oder mehrere der anderen sich in der Einlaßstellung befinden.
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Während des Leerlaufs, wo die Dampfzufuhr abgesperrt ist, strömt der
in dem Zylinder zurückgebliebene Dampf, wenn er bei der Kompression durch den Kolben
zurückgedrängt wird, durch die Leitung e, hebt das Ventil 0 und gelangt in den Schieberkasten
P; gleichzeitig wird dieser Dampf durch die Leitung 0 einem anderen Zylinder zugeführt,
der sich gerade in Einlaßstellung befindet. Es wird also in keinem der Zylinder
eine Druck- oder Saugwirkung eintreten, die eine Gegenkraft ausübe. könnte.
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In der vorstehenden Beschreibung ist die
Anordnung
selbstverständlich rein schematisch beschrieben, insbesondere für den Zylinder sowie
für das Ventil D_ , also sie kann in mannigfacher Weise abgeändert werden, ohne
daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird, z. B. kann (las Ventil mehrere Sitze
haben.