DE48141C - Gasmaschine mit zwei Kolben - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Wird dem Kolben einer Gasmaschine noch ein zweiter Kolben beigeordnet, so läfst sich nicht nur allein mit jeder Umdrehung eine Wirkung erzielen, sondern die Expansion der Gase wird beliebig, selbst bis zu den weitesten Grenzen ausgenutzt.

Da sich diese Maschine als doppeltwirkende Maschine besonders eignet, so ist sie auch als solche in der Zeichnung dargestellt. Die Stopfbüchsen sind vermieden, weshalb der Cylinder in der Mitte offen gehalten bezw. ausgespart ist, wenn nicht zwei Cylinder vorgezogen werden. Beide Kolben α α_γ sind- entweder mit ihren Verbindungen d d aus einem Gufs und die Kreuzzapfen c c mit Kopfplatten angeschraubt, oder die letzteren sind an Stahlschienen aus einem Stück und durch Schraubbolzen mit den beiden Kolben α α_γ verbunden, welches sich in Fig. 2 (in gröfserem Querschnitt) erkennen läfst. Die Kreuzzapfen c c sind entweder mit einer Doppelkurbel durch zwei oder mit »einer« über den Cylinder gegabelten Schubstange bei einfacher Kurbel verbunden. Die beiden Abtheilungskolben b b_x sind leicht, haben einfache, nur die zum Saugen nöthige Dichtung, sind entweder durch Aufschleifen oder Asbestliderung hinter den Kolben a a_x gedichtet, damit ihre Verbindungsstange i nicht zu peinlich in die Kolben a a_x eingedichtet zu sein braucht. Diese einfache Verbindungsstange i ist durch einen Zapfen und Schlitz oder auch durch Gelenkstange mit dem Hebel h verbunden, welcher am Fundament montirt ist und zwischen den Kolbenverbindungen d d schwingt.

In der Kolbenstellung Fig. 1 erfolgt links Zündung, Kolben b wird fest an α durch die Gase vorgedrückt und bewegt somit die Kurbel. Beide Kolben U₁ b_x rechts, welche eine Ladung zwischen sich bereits eingenommen haben, gehen natürlich zurück, Auslafsventil e_x ist geöffnet und Abtheilungskolben b_x treibt die Abgase aus. Ist beispielsweise ³/₄ des Kolbenweges vollendet, wie in Fig. 3, so ist links die Expansion beendet, Ventil e öffnet sich, während die Rolle 0 des Hebels h sich von der Curve «j auf die Ebene η K₁ begeben hat,· welche (n...n_x) zwischen den Verbindungen dd angebracht ist, so dafs die Abtheilungskolben b b¹ hier je nach Form der Curve rasch oder allmälig zur Ruhe kommen. Durch den jetzt nachfolgenden Hubrest der Kolben a a_x saugt Kolben α links die Ladung von f zwischen beide Kolben ein, während rechts Kolben a_x, nachdem Ventil e_x geschlossen, die vorräthige Ladung durch den vom Kolben b_x geöffneten Muschelkanal g_x treibt, bis er an b_x anliegt, dabei die Ladung comprimirt und der Hub beendet ist, womit die Kolbenstellung rechtsseitig, wie in Fig. 1, linksseitig und umgekehrt erlangt ist. Der gleiche, hier beschriebene Act findet hierauf von rechts nach links statt, wozu alle Theile gleiche Bezeichnung führen.

Es ergiebt sich nun, dafs Saugraum q_x, Compressionsraum q und Expansionsraum ^₂, die in allen Figuren bezeichnet, sich in beliebige Verhältnisse bringen lassen. q wird durch die Entfernung zwischen Kolben- und Cylinderdeckel, q_x und q₂ durch die Curvenanschläge η n_x unter Uebereinstimmung der Verbindungsstangenlänge i bestimmt. Sind diese Theile veränderbar oder zum Aus-

wechseln, so ist jede Maschine in beliebige Expansions- oder Kraftentwickelung zu bringen.

Erscheint es wünschenswerth, die Abgase zu entfernen, so sind die Auslafsventile nach Bedürfnifs etwas länger offen zu halten, damit die frischen die gebrauchten Gase verdrängen. Auch die Abtheilungskolben verrichten diesen Dienst, wenn deren Hub bis an den Cylinderdeckel ausgedehnt wird, wie links Kolben b in Fig. 4, wobei nicht zu übersehen, dafs dadurch jeder Krafthub sich um die Länge des Compressionsraumes vergröfsert, wie zwischen Fig. 3 und 4 ersichtlich. Um die Kolbenstellung' von Fig. 4 zu Fig. 5 bezw. Saug- und Compressionswirkung der Kolben a_x b_x und α b zu erlangen, ist der Hebel h an den Kolbenverbindungen d d montirt und mit dem Anschlage r versehen, der im geeigneten Moment an die am Cylinder befindlichen Buffer s S₁ anstöfst, den Abtheilungskolben nicht nur allein anhält, sondern durch den Hubrest des Kolbens α an denselben anschliefst bezw. entfernt, wie aus Fig. 5 zu erkennen. Es kann wohl auch in Fig. 1 Kolben b sich bis an den Cylinderdeckel bewegen und die Abgase austreiben, wenn dessen Stopfbüchsenstange im Kolben α so dick ist, dafs dieselbe die nöthige Entlastung bildet, um von den comprimirten Gasen zurück an α gedrückt zu werden, doch würde dem Krafthub des der dicken Kolbenstange wegen verringerten Saugraumes nicht aufgeholfen werden.

Die Abtheilungskolben b b_x müssen nicht direct im Cylinder laufen, sondern sind auch in den Kolben a CL₁ unterzubringen, wenn dieselben nach Fig. 6 aptirt sind, an ihren Enden je einen offenen Cylinder bilden, in welchem der betreffende Abtheilungskolben den ihm bestimmten Hub vollziehen kann. Der in der Kolbenwand angebrachte Kanal i dient dann zum Einsaugen, wie für die Zuleitung durch Kanal g zum. Compressionsraum. Die Reibung der Abtheilungskolben ist dann ganz beseitigt, nur erheischen sie ihres geringeren Durchmessers ■ wegen,. als wie im Hauptzylinder, eine gröfsere Saug- und Compressionsbewegung.

Nun ist noch die Maschine mit fertig comprimirten Gasen zu betreiben durchzuführen. Wird hierzu der Raum zwischen beiden Kolben a OL_x geschlossen, dicht gehalten und die fertige Mischung hier eingeleitet, die Saugarbeit ganz weggelassen, so ist unter Umständen jede von den beschriebenen Maschinen dazu verwendbar. Ganz diesem Zweck entspricht die Maschine Fig. 6 und 7. Hier sind, wie erwähnt, die Abtheilungskolben im Kolben a U₁ angeordnet, schliefsen hier dicht, und beider Hub ist von den Böden, dd_x begrenzt, deren Verbindung ein Hohlraum ist und als Gaskammer dient. Die Verbindungsstange der Abtheilungskolben geht durch den eingebohrten Kreuzzapfen c, wo auch die Gase durch ein Bogenrohr r zugeleitet werden, dessen Schenkel in einer Stopfbüchse läuft. Kolben α geht auf jeder Seite bis an den Cylinderdeckel, während die Abtheilungskolben in ihrer Lage bleiben. Kurz vor Hubvollendung legt sich der Kanal i im Kolben a, ähnlich wie die Voreilung eines Dampfmaschinenschiebers, über den Kanal g, die geprefsten Gase treten hierdurch in den Cylinder, entlasten plötzlich den Kolben b, wodurch der Gegenkolben b_x ebenso plötzlich vorgetrieben wird und Kolben b an den Boden d preist, wodurch die Ladung fast blitzähnlich vollzogen und der Compressionsraum q im Kolben α gebildet ist. Bevor sich Kolben b an d anlegt, tritt dessen genau passender Ansatz / in die Bohrung des Bodens d, während der Kolben b gleichzeitig den Kanal i überdeckt, so dafs sich ein dünnes aber sicheres Luftpolster bildet, wodurch nicht nur allein gegen den Kolbenstofs, sondern auch gegen eine Rückzündung Schutz getroffen ist.

Damit nun auch die Zündung sicher und nicht zu frühzeitig erfolgt, legt Kolben b im Cylinder α die Oeffnung \ frei, in demselben Moment, wo Ansatz I in die Bodenöffnung d eingetreten und Kanal i überdeckt ist, wie auch \ gleichzeitig sich mit einer Glühkammer oder einem Glührohr verbindet, wodurch die Zündung sicher und gefahrlos bewirkt wird. Statt die Gase durch das Rohr r zuzuführen, können dieselben auch auf die bekannte Weise durch die Oeffnungen//¹ zugeführt werden, nur hat dann Kolben α beide Oeffnungen ff¹ stets zu überdecken, weshalb die untere Kolbenwand von α durchaus nach Ci₁ geht, wie in Fig. 6 punktirt ist.

Für Fig. 4 und 5 läfst sich die gleiche Zündung wie für Fig. 6 verwenden, oder wie für Fig., ι durch ein einfaches Glührohr ohne Schieber und Ventil ausführen; denn im letzten Fall ist durch die rasch entstehende Compression keine Frühzündung, zu befürchten, wenn das Glührohr an richtiger Stelle erhitzt ist.

Die einzig, erforderliche Neuerung ist für die. Auslafsventile anzuordnen, wie sie in Fig. 1 skizzirt ist.

Am einfachsten wird die Maschine, durch. Offenhalten der Auslafsventile regulirt,., zu welchem Zweck der Regulator die Steuerrolle ν von der Kammscheibe auf eine runde Scheibe ablenkt, wodurch beide Ventile: halb geöffnet erhalten werden und überdies die Gasleitung, zu den Saugventilen abgestellt wird, damit die Maschine ganz entlastet ist. Für: die Maschine mit comprimirtem Gasbetrieb kann die Regulirung durch ein Drosselventil, wie. bei den Dampfmaschinen, erfolgen.

Einfachwirkende bezw. Maschinen mit nur einem Cylinder werden ganz nach derselben

Weise angeordnet als wie die vorliegende doppeltwirkende Maschine, und bedürfen derselben Steuerung. Der Rückschub des Abtheilungskolbens b wird dann von der zwischen beiden Kolben enthaltenen Mischung vermittelt, indem Kolben a. diese Mischung zuvor etwas comprimirt, bis Kolben b in Bewegung kommt, demzufolge dann die bekannte Hemmcurve η besondere Beachtung verdient, damit Kolben b nicht willkürlich oder gar vor Ventilschlufs e ankommt und Nutzgase verloren gehen. Am geeignetsten für eincylindrige Maschinen ist die Anordnung nach Fig. 4 und 5 mit an dem Kolben α montirtem Hebel h.

Auch für die eincylindrigen Maschinen, mit comprimirten Gasen zu betreiben, darf der Doppelkolben wie bei den doppeltwirkenden b &j nicht fehlen, nur ist dann der Gegenkolben b_l von entsprechend geringerem Querschnitt anzuordnen, damit die Abtheilungskolben b₁ nach erfolgter Expansionsarbeit während des Hubwechsels so viel Ueberdruck hat, um selbstthätig vorzudringen und den bekannten Laderaum q im Kolben α auszufüllen, so dafs er bei seinem Rückschub die Abgase ebenfalls gänzlich austreibt. Beim Hubwechsel oder kurz zuvor macht der Kolben b dann wieder die gleiche Rückbewegung, indem er von den in den Cylinder · tretenden Gasen entlastet, von dem Gegenkolben dann angezogen wird, den Laderaum q freilegt, der sich mit den comprimirten Gasen füllt.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Eine Gasmaschine mit einem zweiten, hinter dem mit der Kurbel verbundenen Kolben a, in diesem mit Kanal i (s. Fig. 6) oder frei im Cylinder (s. Fig. 1 bis 5) arbeitenden Kolben b, der im Anfang des Hubes die Gaskraft empfängt und, an den Kolben a anliegend, überträgt, auf bestimmtem Kolbenwege durch seine Stange i und Hebel h von den den Kolbenweg von b bestimmenden, am Kolben α angeordneten Hemmcurven nn¹, Fig. 1, angehalten wird, damit Kolben α durch den Rest seines Hubes die Gasmischung zwischen beide Kolben einsaugt, worauf beim Rückhub Abtheilungskolben b die Abgase bis zum Compressionsraum q austreibt, hier wieder durch i h und η η¹ angehalten wird, zuvor noch den im Cylinder angeordneten Kanal g öffnet, durch welchen der Kolben a mit seinem Hubrest die Ladung treibt und comprimirt, bis beide Kolben an einander anliegen, so dafs hierdurch beliebig festgestellte Expansion und mit jeder Umdrehung eine comprimirte Cylinderladung, wie auch sowohl beim Vor - wie beim Rückgang gleichmäfsige Kolbensteuerung erreicht werden, welch letztere es gestattet, ohne besondere Abänderung die Maschine eincylindrig einfachwirkend, oder zweicylindrig mit gekuppelten Kolben α a_Y und b b₁ nach Fig. ι bis 7 doppeltwirkend zu betreiben.
2. 2. Die Abänderung des unter 1. bestimmten Weges für den Abtheilungskolben b, dafs derselbe um die Länge des Compressionsraumes q seinen Hub nach jeder Seite ausdehnt, so dafs er rückwärts bis an den

   . Cylinderdeckel geht und die Abgase ganz austreibt, wobei er stets in seinem Hub von dem am Kolben α montirten Hebel h und dessen Anschlag r durch die Buffer SJ₁, Fig. 4 und 5, angehalten und zugleich wieder um die Länge des Laderaumes q zurückgetrieben wird.
3. 3. Die Abänderung des Arbeitsganges durch Uebertragung der Saug- und Compressionsarbeit auf eine besondere Ladepumpe, derart, dafs die Mischung comprimirt dem nach Fig. 6 und 7 geschlossenen Kolben α zugeführt wird, damit Kolben b selbstthätig durch den Gasdruck nach fast vollendetem Vorschub durch die Entlastung seines mit ihm verbundenen Gegenkolbens b_l zurückgedrückt, den Laderaum q im Kolben a ausfüllt, dann beim Rückschub die Abgase ganz austreibt, und hierauf kurz vor oder mit dem Hubwechsel von den durch den Kanal g in den Cylinder eintretenden Gasen entlastet und von dem Gegenkolben b_x an den Boden des Kolbens α unter Wirkung des ihm, dem Kolben b angeordneten, Stofs und Rückzündung verhütenden Ansatzes / angeschlossen zu werden, so dafs mit jeder Umdrehung, wie in 1., eine beliebige, nach dem Laderaum q bestimmte Ladung erfolgt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.