DE49152C - Gasmaschine mit zwei Kolben - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die vorliegende Gasmaschine ist eine halbwirkende oder Viertactmaschine. Der Hauptzweck der Maschine aber besteht darin, die Expansion der Gase nach Belieben bis zu den weitesten Grenzen auszunutzen. Hierzu dient die Anordnung zweier Kolben, wovon der gröfsere Kolben b₇ wie in Fig. 1 ersichtlich, einen Cylinder bildet, in welchem der kleinere Kolben α läuft. Dem letzteren Kolben α ist die Saug- und Compressionsarbeit zugetheilt, während der Cylinderkolben b im Hauptcylinder sich bewegt, die Expansions- und Ausblasearbeit verrichtet. .Die Querschnitte beider Kolben, Fig. 2, verhalten sich zu einander, wie die Differenz zwischen Saug- und Expansionsraum, so dafs die Ausnutzung der Expansion jeder beliebigen Wahl anheimgestellt ist. Demzufolge arbeiten die beiden Kolben abwechselungsweise und hat stets einer den anderen beim nächstfolgenden Hub abzulösen.

Der Cylinder des Kolbens b ist möglichst leicht und läuft in dem mit Luftlöchern versehenen Halsring i; den eigentlichen Kolben b bildet ein auf diesen Cylinder gezogener Ring oder Schuh, in dessen Wänden sich die Dichtungsringe befinden. Dieser Schuh hat einen offenen Boden, damit der durch Kolbenstange k und Hebel h mit der Kurbelstange verbundene Kolben a die Mischung einzusaugen vermag und sich in der tiefsten Stellung, was besonders zu berücksichtigen, auf den Boden des Kolbens b aufsetzt, durch welch letzteres Mittel der Kolbenwechsel auf die einfachste Weise erreicht wird.

Vorausgesetzt, die Ausblasearbeit ist eben beendigt, oder, wie es durch das letztere bedingt, der Raum q ist ohne Spannung, dann wird der Cylinderkolben b, welcher weder mit dem Kolben a, noch mit der Kurbel in directer Verbindung steht, vermöge seiner Schwere und beanspruchten Reibung von selbst in seiner tiefsten Stellung verbleiben. Deshalb wird Kolben a, bei Ingangsetzung der Maschine, ohne den Kolben b in seiner Ruhe zu stören, seinen Aufhub verrichten und die Mischung durch Ventil / einsaugen. Nachdem der Saughub beendet und die Mischung in den Cylinder b eingesaugt ist, verdichtet Kolben α durch seinen Rückhub die eingesaugte Mischung, indem er diese aus dem Cylinder b verdrängt, in den Compressionsraum q drückt und mit Beendigung dieses Hubes sich auf den Bodenrand des Kolbens b aufsetzt. Sind beide Kolben an dieser Stelle auf einander geschliffen oder sonstwie gedichtet, so bilden nun beide Kolben zusammen gleichsam einen Kolben. Nach erfolgter Explosion empfängt Kolben b die hierdurch erzeugte Kraft, wird dadurch vorgetrieben und giebt, weil er anliegend an Kolben α oder besser mit demselben ein Ganzes bildet, auf diese Weise die empfangene Kraft an die Kurbelachse ab, bis der Hub vollendet ist. Nach Eröffnung des Auslafsventils e findet der Rückschub ganz in gleicher Weise wie der Vorschub statt, indem immer noch beide Kolben an einander geschlossen ein Ganzes bilden und durch Vermittelung des Kolbens a von der Kurbel zurückgedrückt werden, bis die Abgase ausgetrieben, der Hub beendigt und die Kolben in ihrer tiefsten Stellung angelangt sind. Hiermit ist der Kreisprocefs vollendet und vollzieht sich nun aufs Neue, indem mit

nächstem Hub Kolben α auf die beschriebene Weise im Einzelgang seine Saugarbeit beginnt.

Der Kolbenwechsel vollzieht sich demnach selbsttätig, und zwar wird der Einzelgang des Kolbens α durch die Schwere des anderen Kolbens b, und der gemeinschaftliche Gang beider Kolben theils durch den erzeugten Compressions- bezw. Explosionsdruck, theils durch präcisen Anschlufs des Kolbens b an a bedingt. Wenn nun auch die Art und Weise des Kolbenwechsels in keiner Weise beanstandet werden kann, so ergeben sich, namentlich bei raschem Gang, zwei Unzukömmlichkeiten, die unbedingt der Abhülfe bedürfen.

Der Saughub ergiebt bei keiner Gangart irgend welchen Anstand; kommt aber Kolben a auf seinem. Rückweg zur Compression, so dafs im Raum q Spannung eintritt, so wird Kolben b durch diese Spannung dem Kolben a entgegengeschoben. Allerdings wird sich dennoch die Compression ordnungsgemäfs vollziehen, allein der auffallende Schlag beider Kolben gegen einander ist zu vermeiden, welcher am sichersten durch Festhalten des Kolbens b während der Compression verhindert wird. Hierzu eignet sich in einfachster Weise eine Federklinke, welche in einen am Kolben b angebrachten Knaggen in seiner tiefsten Stellung einschnappt, diesen festhält und nach vollzogener Compression sofort durch einen Hebel von der Steuerwelle wieder gelöst wird, um den Kolben b für den Expansionshub freizugeben. Den gleichen Dienst versieht auch Hebel ο, welcher mit dem Cylinderkolben durch das Glied η verbunden ist und zwischen dem mit der Kurbel verbundenen Hebel h schwingt, zu wel-, chem Zweck letzterer gegabelt oder aus zwei gleichen Seitenstücken zusammengesetzt ist. Dieser Hebel ο ist so gelagert, dafs dessen Bogenschiene in, wenn Kolben b sich in seiner tiefsten Stellung befindet (Fig. i), centrisch mit dem Schwingungspunkt ο des Hebels h zusammenfällt, so dafs die Rolle oder besser ein Schleif backen χ am Hebel h die Schiene m tängirt. Rolle oder Backen χ läuft demnach schon beim Saughub des Kolbens α über die Schiene m, um beim Rück- oder Compressionshub zur bestimmten Wirkung zu gelangen, indem sie die Schiene m, mithin Hebel ο und Kolben b in ihrer Anfangsstellung festhält, bis der Hub beendet und die Rolle χ von der Schiene m abläuft (Fig. i), gleichzeitig aber auch Kolben α am Bodenrand des Cylinderkolbens anliegt und der Expansionshub ungehindert hierauf erfolgt (wie es in Fig. 4 schematisch dargestellt ist). Bei dem nun folgenden gemeinsamen Doppelhub der beiden Kolben eilt Schiene m, wie aus den Stellungen Fig. 5 zu ersehen, der Rolle χ infolge der Anordnung vor und giebt zu einer Störung nicht die mindeste Veranlassung.

Die zweite zu verhütende Störung kommt der beseitigten ziemlich gleich und besteht darin, dafs, wenn beim gemeinsamen Rückhub der beiden Kolben der Kolben a in Verzögerung tritt, der Kolben b vermöge seiner Trägheit dann nicht mehr an α angeschlossen bleibt, sondern demselben vorauseilt und seinen Lauf durch einen Stofs arfi Cylinderdeckel hemmt.

Den hierzu benöthigten Hülfstheil bildet der Zahn t an der Kolbenstange k, Fig. 1, der infolge der pendelnden Bewegung, welche die Kolbenstange durch die Schwingungen des Hebels h erleidet, in den am Cylinder b befestigten Stahlbogen oder Klinke / ein- und austritt, vorausgesetzt, wenn Kolben a am Boden des Kolbens b aufsitzt. Wie aus den Fig. ι und 5 ersichtlich, schwingt der Bolzen der Kolbenstange k ungleichschenklig, so dafs der Schwingungsbogen nach links sich unter die geometrische Cylinderachse neigt, nach rechts bis zur Achse schwingt, weshalb der Zahn t den ganzen Hub über im Eingriff der Klinke bleibt, wenn er auch nicht sogleich im Anfang des Hubes eingreift (Fig. 5). Der Spielraum zwischen Zahn t und Klinke / ist, wenn beide Kolben ihre tiefste Stellung einnehmen, so knapp als möglich zu' halten, so dafs, wenn Kolben α einzeln seinen Hub macht, dieser Zahn t die Klinke / gerade noch unberührt läfst und nicht eintritt. Beim gemeinschaftlichen Auf hub beider Kolben, welcher, wie genügend erläutert, nur infolge der im Raum q erzeugten Spannung vor sich gehen kann, wird dann um so früher nach Hubwechsel der Zahn t in die Klinke / eingreifen und darin verbleiben, bis durch den Rückweg die gleiche Stelle wieder erreicht wird und der Zahn austritt. Da nun durch diese Vorrichtung die beiden Kolben an einander gefesselt werden, so ist ersichtlich, dafs Kolben b fast bis ans Hubende an α angeschlossen bleibt, wo seine Trägheit erlahmt ist und er gleich wie der Kolben α zur Ruhe bezw. nicht über das Hubende hinaus gelangen kann. Beim hierauf folgenden Einzelgang des Kolbens α kann der Zahn t, wie aus obigem hervorgeht, nicht zum Eingriff gelangen, indem kein Druck den Kolben b hebt, sondern derselbe in Ruhe bleibt, folglich Zahn if auch nicht eingreift.

Die Reihenfolge des Kplbenwechsels wird unterbrochen, sobald sich nach dem Saughub Compression nicht einstellt oder die Explosion nicht erfolgt, Kolben b sich also nicht hebt und wie bei jedem Saughub in Ruhe verharrt. Dies tritt ein, wenn sich das Auslafsventil e nicht schliefst bezw. vom letzterfolgten Ausblasen her offen bleibt. Kolben a wird dann fortgesetzt so lange seinen Einzelgang ohne jede Arbeit müfsig verrichten, bis sich das Auslafsventil e wieder rechtzeitig schliefst und Kolben α dadurch wieder regel-

mäfsig die ihm übertragene Arbeit fortsetzt. Findet dieser Vorgang bei der Maschine die geeignete Anwendung, so ist dadurch die zweckmäfsige Regulirung der Maschine verwirklicht.

In einem am Cylinderdeckel montirten Gehäuse läuft der Regulator lose auf der Steuerachse c um und wird von der Hauptachse durch einen Riemen getrieben. Auf der Steuerwelle c ist die Scheibe s aufgekeilt, an welcher ein Bolzen einerseits den Hebel mit Rolle o, andererseits den Mitnehmer r trägt (Fig. 3), welch letzteren die Feder i in den Anschlag der Kammscheibennabe ν für das Auslafsventil drückt. Bei überschnellem Gang verschiebt der Regulator den an seinem Gehäuse beweglichen Knaggen n, Fig. 3, oder auch die Rolle 0, welche dann den Knaggen η bei seiner Drehung passirt und dadurch den Mitnehmer r-in demselben Moment aus dem Eingriff hebt, wo sich gerade das Oeffne.n des Auslafsventiles e eingestellt hat, infolge dessen die auf der Achse lose Steuerscheibe ν stehen bleibt und das Ventil c so lange geöffnet hält, bis Rolle 0 durch Wirkung des Regulators nicht mehr den Knaggen η passirt, Mitnehmer r dann ganz rechtzeitig wieder eingreift, das Ventil e sich schliefst und, wie erläutert, Kolben α dadurch seine Saug- und Compressionsarbeit wieder aufnimmt, wodurch der Gang der Maschine sich fortsetzt.

Für den Fall, dafs beim etwaigen Versagen der Zündung ein Gas- und Kraftverlust durch die negative Expansion des beiden Kolben gemeinschaftlichen Hubes befürchtet wird, läfst sich durch Steuerung des Mischventiles f leicht Abhülfe treffen, indem die bequeme Lage der Steuerachse c geradezu dafür spricht. Kommt dann ein Versagen vor, so öffnet sich das leichter befederte Auslafsventil e und das stark befederte Mischventil f bleibt geschlossen, die Kolben saugen nur Abgase ein und an Gasoder Kraftverlust ist nicht zu denken. Selbstverständlich ist dann die Steuerscheibe für das Mischventil mit der Steuerscheibe ν für das Auslafsventil (also lose auf der Achse) zu verbinden, wie sich diese Verbindung auch für die Steuerscheibe der Zündung empfiehlt, damit alle Steuerorgane während des Regulirungsspiels aufser Thätigkeit kommen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Gasmaschine mit zwei in einander laufenden, in beliebige Querschnittsdifferenz getheilte Kolben, wovon der kleinere, mit der Kurbel verbundene Kolben a in einem Doppelhub Saug- und Druckarbeit verrichtet, während der gröfsere, dem kleineren Kolben α als Cylinder dienende Kolben b in Ruhe bleibt, indem er bei der Compression durch den Hebel 0 an der Schiene m von Rolle oder Backen χ des Hebels h, Fig. i, zurückgehalten wird, bis sich Kolben α mit Ende seines Rückweges am Kolbenboden b anlegt, wodurch die durch die Explosion gewonnene Kraft vom Kolben b durch α beim Aufhub beider Kolben an die Kurbelwelle übertragen wird, beim folgenden Rückhub hierauf Kolben α den Kolben b an seinen Boden zurückschiebt und durch den Zahn t der Kolbenstange k in der Klinke I am Cylinderkolben an sich gefesselt hält, bis der Rückhub fast beendet ist.

2. An der durch Anspruch 1. gekennzeichneten Einrichtung die Anordnung, dafs der Regulator die Rolle ο des Mitnehmers r oder den von derselben Rolle ο zu passirenden Knaggen oder Anschlag n, Fig. 3, so verschiebt, dafs sich hebelartig der Mitnehmer r der losen Steuerscheibe ν sofort nach Oeff-nen des Auslafsventils auslöst, wodurch die Steuerscheibe, wie das geöffnete Auslafs-

■ ventil in Ruhe bleiben und der müfsige Einzelgang des Kolbens α stattfindet.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.