DE49379C

DE49379C - Dreicylindrige Gasmaschine

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Publication number: DE49379C
Application number: DENDAT49379D
Authority: DE
Original assignee: E. FÜRST in Nantes, Frankreich
Anticipated expiration: 1909-02-19

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die drei Kolben wirken auf eine gemeinsame Kurbel nahezu fortwährend ein, so dafs das Gewicht des Schwungrades verringert und eine leichte, besonders für Fahrzeuge geeignete Maschine hergestellt werden kann.

Bei diesem Gasmotor ist ein Cylinder von dem anderen abhängig, indem jede Explosion aufser der verwerthbaren Arbeit noch jene Arbeit liefert, welche zum Bewegen des Kolbens in jenem Cylinder erforderlich ist, wo die nächste Explosion stattfinden soll.

In jedem Cylinder findet bei jeder zweiten Umdrehung der Kurbelwelle eine Explosion statt. Der rotirende Maschinentheil, welcher die Steuerung antreibt (Excentertrommel, Schieber oder dergleichen), dreht sich in entgegengesetztem Sinne wie die Kurbelwelle mit halb so grofser Geschwindigkeit, so dafs die Aufeinanderfolge der Explosionen sich in dem der Umlaufsrichtung der Kurbelwelle entgegengesetzten Sinne vollzieht.

In der Zeichnung sind Fig. 1 und 2 zwei auf einander senkrechte Verticalschnitte des Motors und Fig. 3 ist ein Querschnitt eines der Cylinder.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht der oberen Hälfte des Motors.

Fig. 5 ist eine Oberansicht der Excentertrommel, von welcher aus die Steuerung aller drei Cylinder angetrieben wird, und

Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach der Linie a-ß der Fig. 2.

Fig. 7 und 8 sind Querschnitt und Längens.chnitt eines Steuerungsschiebers, und Fig. 9 ist ein Schnitt durch das Einströmungsventil, die Zündvorrichtung und das Ausströmungsventil eines der Cylinder. Fig. 10 zeigt im Schnitt eine Abart der Zündvorrichtung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die drei Cylinder ABC des Motors in derselben auf die Kurbelwelle X senkrechten Ebene radial angeordnet. Jeder Cylinder enthält einen Kolben P, welcher durch eine Pleuelstange Q mit der gemeinschaftlichen Kurbel M der Welle X verbunden ist. Die Cylinder ABC sind alle mittelst Schrauben oder Bolzen mit einem CentralstUcke Y verbunden, in welchem die Wellenlager angebracht sind, und welches nach allen Seiten derartig geschlossen ist, dafs nur die Enden der Kurbelwelle durch Stopfbüchsen herausstehen. In den im Mittelstück Y und zwischen den Kolben der Cylinder ABC eingeschlossenen Hohlraum, dessen Volumen während des Ganges der Maschine ein nahezu constantes bleibt, läfst man durch geeignete Hähne bine Schmier- und Kühlflüssigkeit eintreten. Wenn ein Umlauf dieser Flüssigkeit eingeleitet wird, kann gleichzeitig mit dem Schmieren auch ein beständiges Kühlen der Cylinder erzielt werden. Diese Cylinder ABC treten nach einander in Thätigkeit und sind in wechselseitiger Abhängigkeit, d. h. die in einem Cylinder erfolgende Explosion erzeugt aufser der für äufsere Zwecke verfügbaren Arbeit auch jene Arbeit, welche erforderlich ist, um den Kolben des für die nächste Explosion bestimmten Cylinders so zu bewegen, dafs er das explosible Gemenge einsaugt und dasselbe bis zur Zeit der Explosion verdichtet.

Jeder Cylinder ist mit einem Einströmungsventil H und mit einem Ausströmungsventil K

versehen. Diese beiden Ventile sind in einem gemeinschaftlichen Gehäuse mit der Zündvorrichtung J angebracht und alle drei werden von einer Excentertrommel To aus angetrieben, welche ihre Bewegung von der Kurbelwelle X empfängt und in entgegengesetztem Sinne wie diese umläuft.

Die Bewegungsübertragung auf die Excentertrommel geschieht mittelst eines Zahnrades a b, welches auf die Kurbelwelle X aufgekeilt ist, und zweier Getriebe c c, deren Durchmesser halb so grofs ist, als jener des Rades a b. Diese Getriebe sind auf ihren Achsen d frei drehbar und übertragen die. Bewegung des Rades a b auf die innere Zahnung qr der Excentertrommel To. Infolge dieser Anordnung macht die Excentertrommel To eine Umdrehung, während Rad α b und Welle X zwei Umdrehungen machen, und zwar dreht sich die Trommel in dem der Bewegungsrichtung der Welle entgegengesetzten Sinne.

Auf Trommel To sind drei verschiedene Curvenexcenter angebracht, von welchen das eine die Einströmungsventile H für das bei H¹ . eintretende explosible Gasgemenge hebt, das andere die Stangen J, durch welche die Zündvorrichtungen in Thätigkeit versetzt werden, und das dritte die Ausströmungsventile K, von welchen die Ausströmungsstutzen K¹ abgehen.

Während einer vollen Umdrehung der Trommel To kommt jeder Daumen gegen den betreffenden Steuerungstheil aller drei Cylinder ACB in Thätigkeit, woraus folgt, dafs bei einer Umdrehung der Daumentrommel To in jedem Cylinder eine Explosion erfolgt, und dafs die Kurbelwelle während der Zeit, in welcher diese drei Explosionen vor sich gehen, zwei vollständige Umdrehungen macht, und zwar in dem der Bewegungsrichtung der Daumentrommel To entgegengesetzten Sinne.

Nimmt man nun an, die Bewegungsrichtung der Kurbel M sei durch den Pfeil F, Fig. i, angegeben, so wird die Explosion zuerst im Cylinder A stattgefunden haben, dann im Cylinder C, weiter im Cylinder B, dann wieder im Cylinder A u. s. f., d. h. die Explosionen schreiten in der Richtung ACB fort, welche durch den Pfeil G angedeutet und der Umlaufsrichtung der Kurbel M entgegengesetzt ist.

Natürlicherweise gehen die anderen in jedem Cylinder während einer Umdrehung der Daumentrommel To oder während zweier Umdrehungen der Welle X auf einander folgenden Spiele das Einsaugen des explosiblen Gemenges, die Verdichtung desselben und das Auspuffen der verbrannten Gase, gleichfalls in der durch den Pfeil G angegebenen Reihenfolge vor sich. Die Welle X dreht sich im Sinne des Pfeiles F.

Wenn z. B. im Cylinder A di'e Explosion stattfindet, so wird dadurch der Kolben P nach innen geschleudert und giebt auf dem Wege d¹ b^x bewegende Kraft an die Welle X ab. Da dann die anderen Kolben nach einander auf die Kurbel M wirken, wird Kolben P an seinen Ausgangspunkt a^l zurückgeschoben, was das Austreiben der verbrannten Gase zur Folge hat; das Ausströmungsventil K des Cylinders wird nämlich gerade während dieser Zeit gehoben erhalten, dann wird durch die Pleuelstange und Kurbel M der Kolben P gegen die Mitte des Motors hingezogen, was das Einsaugen explosiblen Gemenges veranlafst, und zwar tritt dieses Gasgemenge durch das während dieser Zeit offen gehaltene Einströmungsventil H ein. Endlich wird der Kolben durch die Kurbel, welche sich unter der Einwirkung der in . den anderen Cylindern entwickelten Energie weiterbewegt, wieder in seine Ausgangsstellung geschoben, wobei er das explosible Gasgemenge verdichtet. Nun findet Zündung statt und dann wiederholt sich das Spiel.

Die Bewegungen jedes Kolbens werden, nachdem der Explosionsstofs auf denselben gewirkt hat, durch die Thätigkeit der beiden anderen Kolben und nicht durch die von dem Kolben selbst aufgenommene Energie hervorgebracht; diese letztere kann nämlich, da die Maschine kein Schwungrad oder nur ein solches von beschränkten Dimensionen besitzt, nicht zur Geltung gelangen.

Das Zünden des explosiblen Gemenges in dieser Maschine geschieht mit Hülfe der dem Platin, Iridium und einigen anderen verwandten Metallen eigentümlichen Eigenschaften, dafs sie, zur Dunkelrothglut erhitzt, die Gase condensiren und deren Verbindung mit dem Sauerstoff veranlassen, so dafs dann das Platin weifsglühend wird. . Eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Zündweise ist in Fig. 2 und 9 dargestellt. Ein zusammengerolltes dünnes Platinrohr a.₂ reicht mit beiden Enden durch den geschlossenen Boden des Rohres b₂, wobei ein Ende des Platinrohres an eine Röhre / g gelöthet ist. Das Gasgemenge (atmosphärische Luft und mehr oder minder carburirter Wasserstoff), welches das Platin im Glühen zu erhalten hat, tritt durch Rohr/g· ein und durchströmt das Platinrohr a₂ seiner ganzen Länge nach. Wenn der Zünddaumen Co den Stift J hebt und das Ventil h von seinem Sitze abhebt, wird das in m befindliche explosible Gemenge vermöge seines Contactes mit dem Platin durch die Oeffnungen η η des Ventils h gezündet.

Man könnte die Zündung auch mittelst eines elektrischen Funkens bewirken, welcher durch das Unterbrechen der Leitung eines inducirten Stromes hervorgerufen wird. In diesem Falle trägt Stift / einen gezahnten Kopf α_Ά b₃, Fig. 10, welcher das Polende einer durch die ganze

Masse; der Maschine gebildeten Leitung
stellt, während der andere Pol durch den festen und von der Schraubenfeder vollständig isolirten Stift d_x gebildet wird. Wenn der Zünddaumen Co unter Stift / durchgeht, hebt er ihn und veranlafst gleichzeitig dessen Drehung um seine Achse um einen gewissen Winkel. Die Zähne des Kopfes a₃ b_z treten dabei successive mit dem Stift d_x in und aufser Contact, was die Entstehung des Unterbrechungsfunkens zur Folge hat. Stift / und die Spindeln der Ventile H K endigen unten in Köpfe ρ q_x von möglichst grofsem Durchmesser. Jedes von den Curvenexcentern auf Trommel To, welche diese Spindeln verstellen, ist, wie Fig. 4 das für das Excenter Co zeigt, an einer Stelle eingebuchtet, so dafs an dieser Stelle das volle Gewicht der Ventile und der volle Federdruck auf dem Ventilsitz ruht. An dieser Stelle sind auch Knaggen V angebracht, welche auf den Umfang der Köpfe ρ q_y wirken. Durch die Einwirkung der Knaggen wird eine kleine Drehung des Ventils um seine Achse veranlafst, so dafs dasselbe in seinen Sitz eingeschliffen und dadurch vollständig dicht gemacht wird. Diese Vorrichtung ist sowohl beim Zündstift J als auch bei den Ventilspindeln H und K vorhanden. Durch ihre Anbringung beim Zündstift wird aufserdem die elektrische Zündung auf die aus Fig. 10. ersichtliche Weise ermöglicht, indem sie den Umlauf des Kopfes a_g b₃ veranlafst, welcher das Ueberspringen der elektrischen Funken bewirkt.

Der Daumen der Trommel To, welcher die Einströmungsventile in Tha'tigkeit versetzt, kann auch zur Regulirung der Umlaufsgeschwindigkeit der Maschine durch Aenderung der Mengen von Knallgas, welche zugeführt werden, verwendet werden. Zu diesem Zwecke genügt es, diesem Daumen dreieckige Form zu geben (statt der aus Fig. 5 ersichtlichen rechtwinkligen Form) und ihn so anzuordnen, dafs er durch einen Centrifugalregulator in der Richtung der Trommelachse verstellt werden kann. Es werden dann bei dem Umlauf des Daumens die Einströmungsventile H durch längere oder kürzere Zeit offen gehalten, was entsprechende Aenderung der Kraft des Explosionsstofses zur Folge hat.

Um das Ingangsetzen des Motors zu erleichtern, läfst man während der ersten Touren der Maschine das explosible Gemenge in den Arbeitscylindern nicht comprimiren. Zu diesem Zwecke kann auf der Daumentrommel noch ein anderer beweglicher Daumen angebracht sein, welcher durch eine geeignete Bewegungsübertragung so verstellt wird, dafs er das Ausströmungsventil K während des Verdichtungsspiels hebt, oder es kann jeder Cylinder noch ein Ventil besitzen, dessen Gehäuse mittelst eines nach Bedarf zu öffnenden und zu schliefsenden Hahnes mit dem Cylinder communicirt. Dieses vierte Ventil wird dann während des Verdichtungsspiels durch einen der Daumen auf Trommel To gehoben.

Statt die Steuerung des Motors mittelst Ventile zu bewirken, kann das auch durch einen Drehschieber geschehen, welcher sich gleichfalls in dem der Drehungsrichtung der Kurbelwelle entgegengesetzten Sinne und mit der halben Geschwindigkeit dieser Welle bewegt.

Ein solcher Schieber ist durch Fig. 7 und 8 dargestellt. Er besteht aus drei ähnlich gestalteten Stücken Tn₁ m₂ m₃, wovon jedes einem anderen Zwecke dient; z. B. JM₁ steuert die Einströmung, das andere Ot₂ die Ausströmung und das dritte m₃ die Zündung. Diese drei Stücke des. Drehschiebers sind aus einem Stück gegossen und drehen sich in der Centralbüchse E₁ F₁, welche innen zur Aufnahme des konischen, um seine Achse umlaufenden Drehschiebers ausgedreht ist. Drei Kanäle A₁ 2£, C₁ setzen die Büchse E₁ F₁ mit den Cylindern ABC in Verbindung. Der Drehschieber erhält seinen Umlauf von der Achse X durch das auf letzterer befestigte Zahnrad a₂ 2>₂, welches seine Bewegung durch die Getriebe C₂, deren Durchmesser halb so grofs ist als jener des Rades a₂ Z>₂, auf den Zahnkranz d Sib b

trägt.

■ Jedes Stuck ₁ _{2 3}

sitzt eine Oeffnung und einen ringförmigen Schlitz i.

Durch den Schlitz i des Stückes JM₁ steht der Innenraum dieses Stückes fortwährend mit dem Einströmungsrohr D₁ des explosiblen Gasgemenges in Verbindung; ebenso stellen die Schlitze i der Stücke m.₂ m_s eine dauernde Verbindung der Innenräume dieser Stücke mit dem Ausströmungsrohr D₂ und dem Zündungsrohr Z)₃ her. Jede Oeffnung ο der Stücke JM₁ m₂ m₃ des Drehschiebers dreht sich gegenüber entsprechenden Oeffnungen O₁ der Röhren .A₁ B₁ C₁ in der Centralbüchse E₁ F₁, so dafs bei einem Umlauf des Drehschiebers das Schieberelement MJ₁ successive die Verbindung des Einströmungsrohres D₁ der explosiblen Gasgemenge durch die Röhren A₁ C₁ B₁ mit den Cylindern ACB herstellt, während das Stück m₂ successive das Ausströmungsrohr D₂ durch dieselben Röhren mit denselben Cylindern verbindet und das Stück OT₃ auch nach einander das Zündrohr D₃ mit den Cylindern ACB in Verbindung setzt.

Zum Betrieb dieses Motors können Gasgemenge aller Art verwendet werden, welche die Eigenschaft besitzen, durch ihre Explosion mechanische Arbeit zu entwickeln, so z. B. Gemenge von Luft und Wasserstoffgas, Luft und Kohlenoxyd, Luft und Leuchtgas, Luft und Petroleumdampf oder Dampf von anderen brennbaren, flüchtigen Stoffen.

j _{2 2}

₂ r₂ des Schiebers über

m₂ m₃ des Drehschiebers be

Claims

Patent-Ansprüche:

ι. Ein Gasmotor mit drei Cylindern, welche in einer zur Kurbelwelle senkrechten Ebene radial angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, dafs der Steuerschieber oder die Daumentrommel, welche die Steuerungsventile bethätigt, mittelst eines auf der Kurbelwelle aufgekeilten Zahnrades α b und zweier oder mehrerer zwischen diesem Zahnrad und einer Verzahnung ρ q bezw. p₂ q₂ der Trommel oder des Schiebers eingeschalteten Getriebe c bezw. c₂ angetrieben wird, so dafs der Steuerschieber oder die Daumentrommel sich in dem der Rotationsrichtung der Kurbelwelle, entgegengesetzten Sinne und mit halb so grofser Geschwindigkeit dreht, was zur Folge hat, dafs die Aufeinanderfolge der Explosionen in dem der Rotationsrichtung der Kurbelwelle entgegengesetzten Sinne fortschreitet, und dafs in jedem Cylinder während je zweier Umdrehungen der Kurbelwelle eine Explosion stattfindet.

Bei dem durch Anspruch i. gekennzeichneten dreicylindrigen Gasmotor zum Oeffnen der Einströmungs -, Zünd- und Auspuffventile die Anwendung einer Daumentrommel To, welche mit Knaggen V versehen ist, die beim Anschlagen an die Köpfe der Spindeln der Einströmungs-, Zünd - und Auspuffventile HJK letztere um ein geringes Mafs um ihre Achse drehen, so dafs diese Ventile fortwährend in ihre Sitze eingeschliffen werden und eventuell noch bei den Zündventilen einer oder mehrere zwischen einer Zahnung a_s i>₃ und einem isolirten Stifte d_x überspringende elektrische Funken hervorgerufen werden, wobei der Daumen, welcher beim Ingangsetzen des Motors die Auspuffventile während der Compressionsperiode gehoben erhält, auf der Trommel verstellbar ist, und jener, welcher die Einströmungsventile öffnet, von dreieckiger Form sein und durch einen Centrifugalregulator verstellt werden kann, was die Regulirung der Geschwindigkeit des Motors gestattet.

Hierzu ι BlStt Zeichnungen.