DE485231C

DE485231C - Double-acting two-stroke gas engine with inlet and outlet slots arranged in the middle of the cylinder and controlled by pistons

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Publication number: DE485231C
Application number: DESCH82903D
Authority: DE
Original assignee: MAXIMILIAN SCHWARTZ
Current assignee: MAXIMILIAN SCHWARTZ
Priority date: 1927-06-05
Filing date: 1927-06-05
Publication date: 1929-10-28

Description

Doppeltwirkende Zweitaktgasmaschine mit in der Zylindermitte angeordneten, vom Kolben gesteuerten Einlaß- und Auslaßschlitzen Während die Entscheidung über die Systemfrage: Viertakt oder Zweitakt, für die Großdieselmaschine sich immer mehr zugunstea des Zweitakts neigt,. ist bei der Großgasmaschine das Umgekehrte zu beobachten.Double-acting two-stroke gas engine with arranged in the middle of the cylinder, inlet and outlet ports controlled by the piston while deciding on the system question: four-stroke or two-stroke, for the large diesel engine more and more in favor of the two-stroke stroke. the reverse can be observed with the large gas engine.

Der Bau der bekannten einfachwirkenden Oechelhäuser Zweitaktmaschine mit gegenläufigen Kolben ist trotz guter gastechnischer Eigenschaften wegen viel zu hoher Herstellungskosten längst aufgegeben worden. Die Koertingsche doppeltwirkende Zweitaktmaschine hat sich zwar bisher gehalten, ihre Verwendung wurde aber wegen des hohen Gasverbrauchs, vor allem aber wegen der schwer zu beherrschenden Einlaßsteuerung und der dadurch bedingten niederen Umlaufzahlen, immer mehr auf bestimmte Sondergebiete beschränkt.The construction of the well-known single-acting Oechelhausen two-stroke machine with pistons rotating in opposite directions there is a lot, despite good gas-related properties have long been abandoned at high manufacturing costs. The Koerting double-acting Two-stroke machine has held up so far, but its use was due to the high gas consumption, but above all because of the inlet control, which is difficult to control and the resulting lower circulation figures, more and more on certain special areas limited.

Größere Bedeutung und allgemeinere Verwendung wird die Zweitaktmaschine nur durch Vermeidung vorstehender Mängel wieder erlangen, was sich durch Ausführung einer doppeltwirkenden Maschine mit in der Zylindermitte angeordneten, vom Kolben gesteuerten Einlaß- und Auslaßschlitzen ermöglichen läßt.The two-stroke machine becomes more important and more general Only by avoiding the above defects can you regain what can be achieved through execution a double-acting machine with a piston located in the middle of the cylinder allows controlled inlet and outlet slots.

Als Kleinmotore sind einige einfachwirkende Gasmaschinen mit an den gleichen Zylinderenden angeordneten Einlaß- und Auslaßschlitzen bekannt geworden, vgl. z. B. die englische Patentschrift 12 397 und die deutsche 400 987, die man sich auch als doppeltwirkend ausgeführt vorstellen könnte. Jedoch ist das vorgesehene Ladeverfahren unsicher und für Verwendung armer Gase, z. B. Hochofen- oder Generatorgas, durchaus ungeeignet. Wenn nämlich in den mehr oder weniger ausgespülten und mit Luft gefüllten Zylinder nach Beginn der Kompression durch besondere Gasschlitze nachträglich noch die gesamte erforderliche Gasmenge einzublasen ist, so ist dies nur mit Aufwendung großer Gasladearbeit möglich, wodurch aber der Wirkungsgrad der Maschine in unzulässiger Weise verschlechtert wird; ganz abgesehen davon, daß auch an dem Zustandekommen einer korrekten Mischung von Luft und Gas wenigstens für geringere Belastung zu zweifeln ist.Some single-acting gas machines are also included as small motors inlet and outlet slots arranged at the same cylinder ends have become known, see e.g. B. the English patent specification 12 397 and the German 400 987, which one could also be imagined as running double-acting. However, that is by design Loading method unsafe and for use of poor gases, e.g. B. blast furnace or generator gas, absolutely unsuitable. If namely in the more or less rinsed out and with Air-filled cylinder after the start of compression through special gas slots The entire amount of gas required has to be blown in afterwards, this is the case only possible with the expenditure of large gas loading work, which, however, reduces the efficiency of the Machine is deteriorated in an unacceptable manner; not to mention that too in the creation of a correct mixture of air and gas, at least for minor ones Burden is to be doubted.

Brauchbare Verhältnisse werden nur erhalten, wenn Spülen und Laden unter geringstem Arbeitsaufwand, d. h. mit niedrigstem Ladedruck erfolgt, wobei auch nicht mehr Luft und Gas zu fördern ist, als unbedingt zum Spülen und Laden benötigt wird.Usable proportions are only obtained when flushing and loading with the least amount of work, d. H. takes place with the lowest boost pressure, whereby Nor is more air and gas to be conveyed than is absolutely necessary for flushing and loading is needed.

Dies läßt sich aber nur erreichen, wenn außer dem Spülen auch der Ladevorgang zum größten Teil bei noch offenen Auslaßschlitzen erfolgt. ' -Allerdings liegt bei dieser frühen Einführung der Ladung die Gefahr vor, d'aß Gasverluste durch Entweichen von Gemenge aus den Auslaßschlitzen. auftreten, wenn dies nicht durch eine sorgfältig durchgeführte Ladeweise verhindert wird. - -Dies wird dadurch erreicht, daß zunächst nur Spülluft im geschlossenen Strom -mit solch mäßiger Geschwindigkeit gegen die im Zylinder befindlichen und bereits durch die Attslaßschlitze entweichenden Abgase gelenkt wird, daß unter Vermeidung von Durcheinanderwirbeln von Spülluft und Abgase letztere immer mehr zu und durch die Auslaßschlitze verdrängt werden und daß auch die nachfolgende Ladung gleichfalls, mit mäßiger Geschwindigkeit im geschlossenen Strom in den Zylinder eintretend, die Spülluft als Pufferschicht vor sich her schiebt und so die Abgase völlig und auch die Spülluft zum Teil verdrängt, ohne jedoch selbst aus dem Zylinder zu entweichen.This can only be achieved if, in addition to rinsing, the Charging takes place for the most part with the outlet slots still open. ' -However with this early introduction of the cargo there is a risk of gas losses Mixture escapes from the outlet slots. occur when this fails a carefully carried out charging method is prevented. - -This is achieved by that initially only purge air in a closed stream - at such a moderate speed against those in the cylinder located and already through the Attslaßschlitze escaping exhaust gases is directed that while avoiding confusion by scavenging air and exhaust gases, the latter is increasingly displaced to and through the outlet slots and that the following charge also, at a moderate speed Entering the cylinder in a closed flow, the purge air as a buffer layer pushes in front of you and thus completely displaces the exhaust gases and some of the scavenging air, but without escaping from the cylinder itself.

Das vorstehend gekennzeichnete Problem der schichtenweisen Einführung von Spülluft und Ladung und der Erhaltung der schichtenweisen Lagerung von Abgase, Spülluft und Ladung während des Ladevorgangs ist, abgesehen von der besonderen Gestaltung des Zylinderinnern, was Gegenstand einer Sondererfindung ist, durch Durchführung nachstehender Bedingungen zu lösen: i. Mit Einblasen der Spülluft muß, begonnen werden, sobald die Druckverminderung im Arbeitszylinder dies zuläßt, und zwar mit geringem Überdruck, um Durcheinanderwirbeln von Spülluft und Abgase infolge zu hoher Eintrittsgeschwindigkeit zu vermeiden.The layered introduction problem identified above of purge air and cargo and the preservation of the layered storage of exhaust gases, Purge air and charging during the charging process is, apart from the special design the inside of the cylinder, which is the subject of a special invention, by implementation to resolve the following conditions: i. Start with blowing in the purge air as soon as the pressure reduction in the working cylinder allows this, namely with low overpressure to whirl up the purge air and exhaust gases as a result of excessively high pressure Avoid entry speed.

2. Aus dem ,gleichen Grunde muß auch der Eintritt der Ladung mit geringster Eintrittsgeschwindigkeit erfolgen.2. For the same reason, the entry of the charge must also be the least Speed of entry.

3. Muß, um die Ladezeit nach Möglichkeit zu vergrößern, auch noch nach Abschluß der Auslaßschlitze nachgeladen werden.3. Must also, in order to increase the loading time if possible be recharged after the outlet slots are closed.

q.. Ist zur Vermeidung überflüssig-en Kompressionsdrucks der Ladung in den Verbindungsräumen zwischen den Pumpen und dem Zylindereänlaß der .Antrieb der Ladepumpen gegenüber der Maschine so zu versetzen, daß die Förderung der Pumpen zeitlich etwa mit dem Eintritt von Spülluft und Ladung in den Zylinder zusammenfällt.q .. Is to avoid unnecessary compression pressure of the load in the connecting spaces between the pumps and the cylinder inlet of the drive to relocate the charge pumps in relation to the machine in such a way that the delivery of the pumps coincides approximately with the entry of the scavenging air and the charge into the cylinder.

An Zweitaktmaschinen genommene Schwachfederdiagramme zur Untersuchung des Auspuffvorgangs zeigen, daß der explosionsartige Auspuffstoß in der Auspuffleitung eine saugende Wirkung erzeugt, welche sich auch im Arbeitszylinder durch Erzeugung eines Unterdrucks bemerkbar macht. Zweckmäßig wird daher als Eintrittsbeginn für die Spülluft etwa der Zeitpunkt gewählt, in welchem deser Unterdruck im Zylinder einsetzt. Durch planmäßige Ausnutzung dieses Unterdrucks kann der Ladedruck und damit die Ladearbeit erheblich vermindert werden. Um aber den gesamten Ladevorgang mit geringsten Geschwindigkeiten ausführen zu können, ist, abgesehen von richtig gewählten Schlitzquerschnitten, die Ladezeit ausschlaggebend.Weak spring diagrams taken on two-stroke machines for investigation of the exhaust process show that the explosive exhaust burst in the exhaust pipe creates a sucking effect, which is also generated in the working cylinder a negative pressure makes noticeable. It is therefore useful as the start of entry for the scavenging air selected about the point in time at which the vacuum in the cylinder begins. By using this negative pressure as planned, the boost pressure and so that the loading work can be significantly reduced. But about the entire charging process Being able to run at the slowest speeds is right aside from selected slot cross-sections, the loading time is decisive.

Bei Zweitaktgasmaschinen mit vom Kolben gesteuerten Einlaßschlitzen ist mit Festlegung der Schlitzeröffnung auch die Schlitzlange, der Abschluß der Schlitze und damit auch die zur Verfügung stehende Ladezeit festgelegt. Um daher die Ladezeit nach Möglichkeit zu erhöhen, sind die Einlaßschlitze länger als die Auslaßschlitze zu wählen; damit wird aber als weiterer Vorteil erzielt, daß. bei schon geschlossenen Auslaßschlitzen nachgeladen werden kann.In two-stroke gas engines with piston-controlled inlet slots is with the definition of the slot opening also the slot length, the conclusion of the Slots and thus also the available loading time. To therefore To increase the loading time whenever possible, the inlet slots are longer than that To choose outlet slots; but this is achieved as a further advantage that. at already closed outlet slots can be recharged.

Es wird dann aber zur Vermeidung eines Auspuffstoßes in die Luftzuführung, d. h. in dem sogenannten Luftkanal, erforderlich, vor den Einlaßschlitzen ein besonderes Rückschlag- oder Steuerorgan vorzusehen, welches den Luftkanal abschließt und den Austritt der Luft erst im richtigen Zeitpunkt freigibt. Mit Rücksicht auf die Einstellbarkeit ist hierfür ein gesteuertes Organ einem selbsttätigen vorzuziehen. Für den . Gaseintritt ist ein weiteres Steuerorgan vorzusehen, welches das Gas erst dann austreten laßt, nachdem eine genügende Spülluftmenge in den Zylinder gelangt ist, um einerseits die Abgase in den Auspuff zu verdrängen und andererseits als Pufferschicht genügt, um, der eintretenden Ladung vorgelagert, sie am Entweichen aus den Auslaßschlitzen zu verhindern.However, it is then used to avoid an exhaust surge in the air supply, d. H. in the so-called air duct, required, a special one in front of the inlet slots Provide non-return or control element, which closes the air duct and the Release of air only at the right time. With regard to adjustability a controlled organ is preferable to an automatic one. For the . Gas inlet a further control element is to be provided, which only allows the gas to escape, after a sufficient amount of purge air has entered the cylinder, on the one hand to displace the exhaust gases into the exhaust and on the other hand is sufficient as a buffer layer, um, upstream of the incoming charge, they escape from the outlet slots to prevent.

Diese beiden, den hohen Zylinderdrücken völlig entzogenen Organe können nebeneinander, hintereinander oder als Doppelorgan ausgeführt werden; ferner können auch für die Steuerung der vorderen und hinteren Zylinderseite getrennte oder dieselben Organe verwandt werden.These two organs, completely deprived of the high cylinder pressures, can be carried out next to one another, one behind the other or as a double organ; can also also separate or the same for the control of the front and rear cylinder sides Organs are related.

Um nach Beendigung des Ladevorgangs, d.h. nach Abschluß der Einlaßschlitze und des Gasorgans das in dem Schlitzraum, d. h. in dem Raum zwischen dem Kraftkolben und den Einlaßorganen verbliebene Gemenge bei Beginn des nächsten Ladevorgangs nicht zu verlieren - es würde ja, der Spülluft vorgelagert, zuerst in den Zylinder gelangen --, wird zweckmäßig ein kleines gesteuertes Rücklauforgan im Schlitzraum vorgesehen, welches bei Abschluß des Gasorgans den Schlitzraum gegen eine nach dem Saugraum der Ladepumpen führende Leitung öffnet. Da das Luftorgan noch nicht geschlossen ist, strömt die unter überdruck im Luftkanal stehende Luft weiter in den Schlitzraum nach und verdrängt hierbei das zurückgebliebene Gemenge aussen Schlitzraum durch den Rücklaufschieber nach den Saugräumen der Ladepumpen.To after completion of the charging process, i.e. after the inlet slots have been closed and the gas organ that is in the slot space, d. H. in the space between the power piston and the mixture remaining in the inlet organs at the start of the next loading process to lose - after all, upstream of the scavenging air, it would get into the cylinder first -, a small controlled return element is expediently provided in the slot space, which at the end of the gas organ the slot space against one after the suction space the line leading to the charge pumps opens. Because the air organ is not yet closed the air under excess pressure in the air duct continues to flow into the slot space gradually and displaces the remaining mixture through the slot space outside the return valve to the suction chambers of the loading pumps.

Als Ausführungsbeispiel einer solchen Einlassteuerung wird auf beiliegende Zeichnung Fig. z und 3 verwiesen.As an embodiment of such an inlet control is attached Drawing Fig. Z and 3 referenced.

Als Steuerorgane für Luft und Gas sind zwei einfache Kolbenschieber gewählt, von denen einer, s, in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist und welche in den Schieberb.üchsen a (Luft) und b (Gas) laufen. Diese Kolbenschieber steuern mit ihrer vorderen und hinteren Stirnseite den Luft- bzw. Gaseintritt für die vordere bzw. hintere Zylinderseite. Die von der Luftpumpe geförderte Spül- und Ladeluft tritt durch den Stutzen c in den Kanal d, durch welchen sie vor die Stirnfläche des Luftschiebers geleitet wird. je nachdem nun der Schieber vorn oder hinten öffneyt, strömt die Luft durch die Schieberbüchse a in den Schlitzraum f und von dort weiter durch die Einlaßschlitze g in den Zylinder, und zwar je nach Kolbenstellung in die vordere oder hintere Zylinderhälfte.Two simple piston valves are used as control organs for air and gas selected, of which one, s, is shown in dashed lines in Fig. 3 and which in the slide bushes a (air) and b (gas) run. These piston valves steer with its front and rear face the air or gas inlet for the front or rear cylinder side. The purge and charge air delivered by the air pump passes through the nozzle c into the channel d, through which it is in front of the end face the air slide is directed. depending on whether the slide opens at the front or back, the air flows through the sliding sleeve a into the slot space f and from there on through the inlet slots g into the cylinder, depending on the piston position in the front or rear half of the cylinder.

In analoger Weise strömt das Gas durch die Schieberbüchse b in den Schlitzraum f, sich hier mit der Luft mischend, um sodann gemeinsam mit der Luft als Gemenge durch die Schlitze g in den Zylinder zu gelangen.In an analogous manner, the gas flows through the slide sleeve b into the Slot space f, here mixing with the air, and then together with the air to get into the cylinder as a mixture through the slots g.

Zur Ausspülung des Schlitzraums f dient ein Kolbenschieber, welcher in der Schieberbüchse h läuft. Durch Öffnen dieses Schiebers vorn oder hinten wird der Schlitzraum mit einer nach den Saugräumen der Ladepumpen führenden Leitung verbunden, so daß das Gemenge, welches in f verblieb, abströmen kann.A piston valve, which runs in the valve sleeve h. By opening this slide at the front or rear, the the slot space is connected to a line leading to the suction spaces of the cargo pumps, so that the mixture that remained in f can flow off.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden als Steuerorgane zwei nebeneinanderliegende Kolbenschieber und auch für das Rücklauf ein Kolbenschieber gewählt, bei welchen zwanglos durch den gleichen Schieber die vordere und hintere Zylinderhälfte gesteuert werden kann.In the present embodiment, two adjacent controls were used Piston valve and also a piston valve selected for the return, in which The front and rear cylinder halves are casually controlled by the same slide can be.

Selbstverständlich können auch andere Organe wie Hähne oder Ventile usw. verwandt werden, falls sie nur den gleichen Zweck erfüllen.Of course, other organs such as taps or valves can also be used etc., if they just serve the same purpose.

Die zeitliche Aufeinanderfolge der einzelnen Steuervorgänge ist dem auf der Zeichnung eingetragenen Diagramm (Fig. i) zu entnehmen.The chronological sequence of the individual control processes is the in the diagram entered in the drawing (Fig. i).

Es beginnt im Punkt: i. Öffnen der Einlaßschlitze durch den Kraftkolben.It starts at the point: i. Open the inlet slots through the power piston.

2. Öffnen der Auslaßschlitze durch den Kraftkolben.2. Open the outlet slots through the power piston.

g. Beginn des. Lufteintritts in den Zylinder. q.. Beginn des Gaseintritts in den Zylinder. g. Schließen der Auslaßschlitze durch den Kraftkolben. 6. Schließen der Einlaßschlitze durch den Kraftkolben.G. Beginning of air entry into the cylinder. q .. start of gas entry in the cylinder. G. The power piston closes the outlet slots. 6. Close the inlet slots through the power piston.

Schließen des Gaskanals gegen den Schlitzraum.Closing the gas channel against the slot space.

B. Schließen des Luftkanals gegen - den Schlitzraum.B. Closing the air duct against - the slot space.

g. Öffnen des Schlitzraums nach dem Saugraum der Ladepumpen.G. Opening of the slot space after the suction space of the cargo pumps.

io. Schließen des Schlitzraums nach dem Saugraum der Ladepumpen. Doppeltwirkende Zweitaktgasmaschinen mit in der Zylindermitte angeordneten Einlaß-und Auslaßschlitzen sind bisher nicht ausgeführt worden. Mit der vorstehend beschriebenen Steuerung und Ladeweise wird eine Ausführung gegeben, welche die bekannten Maschinen an Wirtschaftlichkeit, Betriebssicherheit und geringeren Herstellungskosten weit übertreffen dürfte.ok Closing the slot space after the suction space of the cargo pumps. Double acting Two-stroke gas engines with inlet and outlet slots arranged in the middle of the cylinder have not yet been carried out. With the control described above and loading method is given a design that makes the known machines economically, Operational reliability and lower manufacturing costs should far exceed.

Claims

PATENT ArrSPizÜcüL: i. Double-acting two-stroke gas engine with in the - cylinder center arranged, piston-controlled inlet and outlet slots, in which the former are held longer or the same length as the latter, thereby Characterized that two inlet organs (s) are arranged just in front of the inlet slots which are installed next to one another, one behind the other or as a double organ and which allows air and gas to enter the slot space and from there to flow through control of the same slots in the cylinder.

2. Double-acting two-stroke gas engine according to claim i, characterized in that the beginning of the air inlet on the Time is set in which the sucking effect of the exhaust shock in Cylinder takes effect.

3. Double-acting two-stroke gas engine according to claim i and 2, characterized in that for flushing out the slot space (f) a controlled Return organ is attached, through which the after completion of the charging process The mixture located in the slot space is pushed back into the suction space of the loading pumps will.