DE50207C

DE50207C - Gas machine with auxiliary piston

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Publication number: DE50207C
Application number: DENDAT50207D
Authority: DE
Original assignee: CH. WHITE und A. R. MIDDLETON in Baltimore, Maryland, V. St. A
Anticipated expiration: 1909-07-10

Description

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

KAISERLICHESIMPERIAL

Auf beiliegender Zeichnung ist Fig. 1 ein senkrechter Längsschnitt durch den Cylinder der Maschine; Fig. 2 ist eine perspectivische Darstellung einer eincylindrigen und Fig. 3 eine solche einer Zweicylindermaschine.In the accompanying drawing, Fig. 1 is a vertical longitudinal section through the cylinder of Machine; Fig. 2 is a perspective view of a single cylinder and Fig. 3 is a those of a two-cylinder engine.

A ist das Maschinengestell, jB der Cylinder der Maschine, der durch die Mäntel α b den Umlauf von Luft durch die Oeffnung c an dem einen Ende des Cylinders oder durch die Oeffnung d am anderen Ende möglich macht. Die Oeffnung c kann in Verbindung mit einem geeigneten Kanal gebracht werden, in welchem ein Ventilator zur Aufrechterhaltung des Luftumlaufs aufgestellt wird. Es kann jedoch auch Wasserumlauf zur Kühlung 'des Cylinders angewendet werden. A is the machine frame, jB the cylinder of the machine which, through the jackets α b, enables air to circulate through the opening c at one end of the cylinder or through the opening d at the other end. The opening c can be brought into connection with a suitable duct in which a fan is set up to maintain the air circulation. However, water circulation can also be used to cool the cylinder.

In dem Cylinder B ist ein dicht laufender Kolben C vorgesehen; der Kolben hat einen geflanschten vorderen Theil, welcher ein langes Auflager an die Cylinderwände sichert, ohne das Gewicht des Kolbens wesentlich zu vergröfsern. An dem hinteren Theil des Kolbens ist ein ähnlicher Flantsch vorgesehen, der nicht ganz so lang wie der vordere ist. Eine Kolbenstange D mit cylindrischem Ende hat ihr Lager ungefähr in der Mitte des Kolbens und liegt gegen den Sitz e an; ein Kragen f, dessen innerer Umfang dem Kugelende der Kolbenstange entsprechend ausgehöhlt ist, pafst in die Oeffnung des Kolbens, um das kugelige Ende der Kolbenstange einführen zu können. Der äufsere Theil des inneren Kragenumfangs/ ist abgeschrägt, um die nothwendige Bewegung der Kolbenstange zu gestatten, da dieselbe verschiedene Winkel bei ihrer Hin- und Herbewegung aus Anlafs des Umlaufs der Kurbelwelle einnimmt. Das vordere Ende des Cylinders ist offen, während das hintere Ende durch einen Kopf g geschlossen ist, der fest angebolzt und mit einem hohlen Ansatz h versehen ist; dieser nimmt eine Spindel i auf, welche zwischen einem Hebel k und einem Hülfskolben E in dem Cylinder und hinter dem Kolben C liegt. Dieser Kolben E dichtet ebenfalls im Cylinder und wird von dem Hauptkolben C mittelst eines Bolzens Z getrennt, der auf der hinteren Seite in der Mitte des Kolbens C stellbar gehalten wird. Er besitzt hinten einen schrägen Theil, der gegen einen entsprechenden Sitz anliegt, welcher in der Nabe des Hülfskolbens E angebracht ist.A tightly running piston C is provided in the cylinder B; the piston has a flanged front part which ensures a long bearing on the cylinder walls without increasing the weight of the piston significantly. A similar flange is provided on the rear of the piston, not quite as long as the front. A piston rod D with a cylindrical end has its bearing approximately in the middle of the piston and rests against the seat e ; a collar f, the inner circumference of which is hollowed out corresponding to the ball end of the piston rod, fits into the opening of the piston in order to be able to introduce the spherical end of the piston rod. The outer part of the inner circumference of the collar / is bevelled in order to permit the necessary movement of the piston rod, since it assumes different angles as it reciprocates as the crankshaft revolves. The front end of the cylinder is open, while the rear end is closed by a head g which is firmly bolted and provided with a hollow shoulder h ; this takes on a spindle i , which lies between a lever k and an auxiliary piston E in the cylinder and behind the piston C. This piston E also seals in the cylinder and is separated from the main piston C by means of a pin Z, which is held adjustable on the rear side in the center of the piston C. At the rear it has an inclined part which rests against a corresponding seat which is mounted in the hub of the auxiliary piston E.

Während der Kolben C die Bewegung des Kolbens E nicht controlirt, regelt und begrenzt er die Entfernung zwischen beiden. Diese Entfernung kann durch Verstellen des Bolzens I verändert werden.While piston C does not control the movement of piston E , it regulates and limits the distance between the two. This distance can be changed by adjusting the bolt I.

Der Raum zwischen den beiden Kolben bildet die Explosionskammer. Das Gas wird nach dem Cylinder durch den Kopf oder Deckel g hinter den Kolben E durch ein Rohr m geleitet, das mit einem Behälter für Gas oder einer anderen zur Verwendung kommenden Explosivmischung in Verbindung steht und ein Rückschlagventil η erhält. DerThe space between the two pistons forms the explosion chamber. The gas is passed after the cylinder through the head or cover g behind the piston E through a tube m which is connected to a container for gas or another explosive mixture to be used and is provided with a check valve η . Of the

Kolben E ist mit Löchern versehen, die von hinten nach vorn durchgehen und durch Ventile ο abgeschlossen werden, die gewöhnlich den Durchtritt des Gemisches nach der Explosionskammer verhindern. Der Hebel k ist bei ι an dem Maschinengestell um einen Zapfen drehbar angeordnet. Um den Zapfen 3 drehbar ist mit dem Hebel eine Stange 2 verbunden, die am anderen Ende eine Feder 4 aufnimmt; letztere wird zwischen dem Anschlag 5, der gegen das Maschinengestell anliegt, und einer Regulirschraube 6 gespannt gehalten. Dieses Ende der Stange 2 wird mittelst einer Kette 7 getragen. Die Spannung der Feder 4 kann durch die Schraube 6 geregelt werden. Die Stange k steht also unter der Wirkung der Feder 4. Das obere Ende der Stange k geht durch einen Schlitz in dem Ansatz h des Kopfes und ist mit einem abgerundeten Kopf versehen, der in eine entsprechende Aussparung eines Gleitblockes ρ pafst, welcher in dem Ansatz h hin- und herläuft und mit der Spindel i verbunden ist, so dafs durch die Bewegung des Hebels k die Spindel i unter Druck gesetzt wird. , Da das Ende dieser Spindel mitten an die Hinterfläche des Kolbens E angreift, wird der Kolben in gleicher Weise unter Druck gesetzt und erhält das Bestreben, nach vorn oder gegen das offene Ende des Cylinders hin zu gehen, je nachdem die Bewegung nach dieser Richtung durch die Bewegung des Kolbens C beim Vorgange stattfinden kann.Piston E is provided with holes that go through from the back to the front and are closed by valves ο, which usually prevent the mixture from passing through to the explosion chamber. The lever k is arranged rotatably about a pin at ι on the machine frame. A rod 2 is connected to the lever so that it can rotate about the pin 3 and receives a spring 4 at the other end; the latter is held taut between the stop 5, which rests against the machine frame, and a regulating screw 6. This end of the rod 2 is carried by means of a chain 7. The tension of the spring 4 can be regulated by the screw 6. The rod k is therefore under the action of the spring 4. The upper end of the rod k goes through a slot in the attachment h of the head and is provided with a rounded head which fits into a corresponding recess of a sliding block ρ which is in the attachment h reciprocates and is connected with the spindle i, so DAF by the movement of the lever, the spindle k i pressured. Since the end of this spindle engages in the middle of the rear surface of the piston E , the piston is pressurized in the same way and tends to move forward or towards the open end of the cylinder, depending on the movement in this direction the movement of the piston C can take place in the process.

Zur Zündung der Ladung in der Explosionskammer wird ein Brenner r vorgesehen, der an der Mündung eines Rohres s liegt; dieses läuft in einen Abzug aus. Durch den horizontalen Theil dieses Rohres reicht ein Rohr t, welches durch den Mantel des Cylinders nach dem oberen Theil einer horizontalen Aussparung hindurchgeht, die einen Schieber trägt. In Richtung mit der Oeffnung des Rohres t ist eine Oeffnung nach dem Innern des Cy-^ linders hergestellt. Der Schieber u schliefst gewöhnlich diese Oeffnung mittelst einer Feder 8. Das Rohr t reicht ganz durch das Rohr s hindurch und hat eine erweiterte kugelförmige Kammer am oberen Ende. Wenn das Rohr t durch die Flamme des Brenners r heifs wird und der Schieber u offen ist, so geht etwas von dem unter Druck stehenden Gemisch aus der Explosionskammer nach dem Rohr t und durch dieses Rohr nach der Kammer auf der anderen Seite in Richtung des Brenners; sobald das Gemisch mit dem heifsen Rohr in Berührung kommt, findet eine Zündung und darauf eine Explosion statt, die infolge der Lage der Oeffnung gegen das Rohr t nach der Mitte der Explosionskammer gerichtet ist und eine Explosion erzeugt, die durch die Zündung des Gemisches in der Mitte eine gleichmä'fsig wirkende Expansionskraft erzeugt. Es hat sich gezeigt, dafs durch Fortsetzung des Rohres t durch das Rohr s jeder Schlag. verhindert und jede Rotationswirkung ausgeschlossen wird, da der erste Strom von Explosionsgemisch durch das Rohr t nicht direct abgeschnitten wird, vielmehr etwas davon nach der Kammer am Ende des Rohres gehen kann.To ignite the charge in the explosion chamber, a burner r is provided, which is located at the mouth of a tube s ; this runs out in a fume cupboard. A tube t extends through the horizontal part of this tube and passes through the jacket of the cylinder to the upper part of a horizontal recess which carries a slide. In the direction of the opening of the tube t an opening is made towards the inside of the cylinder. The slide u usually closes this opening by means of a spring 8. The tube t extends right through the tube s and has an enlarged spherical chamber at the upper end. When the tube t becomes hot from the flame of the burner and the slide u is open, some of the pressurized mixture goes from the explosion chamber to the tube t and through this tube to the chamber on the other side in the direction of the burner ; As soon as the mixture comes into contact with the hot tube, ignition takes place and an explosion takes place, which, due to the position of the opening against the tube t , is directed towards the center of the explosion chamber and generates an explosion which is caused by the ignition of the mixture in the Middle generates a uniformly acting expansion force. It has been shown that if the tube t is continued through the tube s, every stroke. prevented and any rotational effect is excluded, since the first stream of explosive mixture through the pipe t is not cut off directly, but rather some of it can go to the chamber at the end of the pipe.

Befindet sich die Kurbelwelle in der Todtpunktlage, so ist eine Ladung des Gemisches innerhalb der Explosionskammer zwischen den Kolben C und E; diese Ladung ist bei der Bewegung des Kolbens C nach hinten verdichtet und der Schieber α dadurch zurückgezogen worden, dafs die Fläche des Kolbens E in Berührung mit den Nasen q des Schiebers gekommen ist, sobald der Kolben E an die hintere Grenze seiner Bewegung gebracht worden ist. Die Ladung wird auf diese Weise gezündet, und die Explosion schafft eine Expansivkraft, welche den Kolben C mit einer Geschwindigkeit vortreibt, die ausschliefslich durch die von der Maschine zu leistende Arbeit geregelt wird. Diese Expansivkraft ist auch Veranlassung, dafs der Hülfskolben fest an den Cylinderdeckel gedrückt wird, da sie gröfser ist als die durch die Feder 4 ausgeübte Kraft. Der Kolben C geht unter der Wirkung der Expansivkraft weiter vor, bis er den Auspuff 10 erreicht und freilegt, der nach einem geeigneten Abzug führt. In dem Augenblicke, wo der Auspuff nach dem Innern des Cylinders freigelegt ist, wird ein Kanal für das entzündete Gemisch gebildet, der Druck auf den Hülfskolben hört auf, und die Feder 4 drückt durch den langen Arm, welcher durch den Hebel k gebildet wird, den Kolben schnell nach vorn, wobei eine Menge verbrauchter Gase ausgetrieben wird, die gleich dem Betrage an frischem Gasgemisch ist, das hinter dem Kolben durch das Rückschlagventil η zugelassen wird. Während der Kanal offen bleibt, kann sich der Hülfskolben bewegen. Das Mafs dieser Bewegung und infolge dessen der Betrag der eingelassenen Ladung wird durch die Bewegung des Hauptkolbens geregelt. Um den Austritt der entzündeten Gase in den Maschinenraum zu verhindern, wird der Auspuff C derart gelegt, dafs er niemals gegen das offene Ende des Cylinders freigelegt wird. Sobald der Kolben E vorgeht, werden seine Ventile durch die Bewegung des Kolbens gegen den Inhalt des Cylinders geschlossen gehalten und es tritt in die Kammer hinter den Kolben E eine frische Ladung, wobei das Rückschlagventil η gehoben wird. Sobald der Kolben C seinen Hub nach rückwärts beginnt und den Auspuff geschlossen hat, wird die Be-If the crankshaft is in the dead center position, there is a charge of the mixture within the explosion chamber between pistons C and E; this charge was compressed when the piston C moved backwards, and the slide α was withdrawn by the fact that the surface of the piston E came into contact with the lugs q of the slide as soon as the piston E was brought to the rear limit of its movement . The charge is ignited in this way and the explosion creates an expansive force which propels piston C at a speed governed solely by the work being done by the machine. This expansive force is also the reason that the auxiliary piston is pressed firmly against the cylinder cover, since it is greater than the force exerted by the spring 4. The piston C continues under the action of the expansive force until it reaches and exposes the exhaust pipe 10, which leads to a suitable trigger. The moment the exhaust pipe is exposed inside the cylinder, a channel for the ignited mixture is created, the pressure on the auxiliary piston ceases, and the spring 4 pushes through the long arm formed by the lever k, push the piston forward quickly, expelling an amount of used gases equal to the amount of fresh gas mixture that is admitted behind the piston by the check valve η. While the channel remains open, the auxiliary piston can move. The amount of this movement, and consequently the amount of charge admitted, is controlled by the movement of the main piston. In order to prevent the escape of the ignited gases into the engine room, the exhaust pipe C is placed in such a way that it is never exposed towards the open end of the cylinder. As soon as the piston E moves forward, its valves are kept closed by the movement of the piston against the contents of the cylinder and a fresh charge enters the chamber behind the piston E , with the non-return valve η being lifted. As soon as piston C begins its reverse stroke and has closed the exhaust, the loading

wegung des Kolbens E allmälig durch die Verdichtung der zwischen den beiden Kolben noch zurückgebliebenen Verbrennungsrückstände angehalten; dieses Gemisch dient als ein Kissen zwischen beiden und verhindert jeden Schlag. Diese Verdichtung nimmt zu, bis der Bolzen Z in Berührung mit der Fläche des Kolbens E kommt. Da die Bewegung des Kolbens C nach hinten fortgesetzt wird, so wird der Kolben E zurückgedrückt, und die neue Ladung, welche dahinter gelagert ist, geht durch das Ventil in diesem Kolben nach dem Raum zwischen den Kolben E und C, wobei der Auslafs für das Gemisch durch das Rohr m infolge Niederfallens des Rückschlagventils η abgeschnitten wird. Die neue Ladung wird deshalb verdichtet, ehe der Kolben C die Grenze seines Hubes nach rückwärts erreicht hat, und wenn diese Grenze erreicht ist und ein anderer Antrieb eintreten kann, wird der Schieber u, welcher sich unter der Wirkung der Feder selbstthätig schliefst, - sobald der Kolben E seine Bewegung nach vorwärts beginnt, wiederum zurückgezogen, und es folgt eine weitere Explosion. movement of the piston E gradually stopped by the compression of the combustion residues still remaining between the two pistons; this mixture acts as a cushion between the two and prevents any blow. This compression increases until the pin Z comes into contact with the face of the piston E. As piston C continues to move backwards, piston E is pushed back, and the new charge stored behind it goes through the valve in this piston to the space between pistons E and C, with the outlet for the Mixture is cut off through the pipe m as a result of the dropping of the check valve η. The new charge is therefore compressed before the piston C has reached the limit of its backward stroke, and when this limit is reached and another drive can enter, the slide u, which closes automatically under the action of the spring, becomes piston E begins to move forward, again retracted, and another explosion ensues.

Der Hülfskolben E dient danach als Regulator und ist selbstthätig in seiner Arbeitsweise. Da der Kolben E durch seine Feder erst bewegt wird, nachdem der Auspuff geöffnet ist, so ist ersichtlich, dafs seine ganze Bewegung stattfindet, während der Auspuff offen ist; denn sobald dieses Ende geschlossen ist, verhindert die Verdichtung zwischen den beiden Kolben wirksam jedes weitere Vorgehen, des Hülfskolbens. Daraus folgt, dafs, da der Raum zwischen dem Deckel des Cylinders und der Fläche des Kolbens E die Menge des Gemisches für die nächste Füllung mifst, die Geschwindigkeit der Bewegung des Hauptkolbens beim Schliefsen der Auspufföffnung (die durch die geleistete Arbeit geregelt wird) die Kraft der nächsten Explosion dadurch regulirt, dafs sie den Hülfskolben ein gröfseres oder kleineres Stück nach vorn gehen läfst. Wenn danach die erste Füllung für. die Arbeitsleistung der Maschine zu grofs war, wird der Hauptkolben eine schnellere Bewegung erhalten und den Auspuff in kürzerer Zeit schliefsen, d. h. die Bewegung des Kolbens E begrenzen und dadurch den Betrag der nächsten Füllung verringern. Wenn andererseits die erste Füllung kaum ausreichend war, die Arbeit zu leisten, dann wird die Bewegung des Kolbens C so langsam, dafs der Kolben E um ein gröfseres Stück nach vorn gehen kann und die nächste Füllung und die entwickelte Kraft gröfser wird.The auxiliary piston E then serves as a regulator and operates automatically. Since the piston E is not moved by its spring until after the exhaust has been opened, it can be seen that its entire movement takes place while the exhaust is open; because as soon as this end is closed, the compression between the two pistons effectively prevents any further action of the auxiliary piston. It follows that, since the space between the cover of the cylinder and the face of piston E controls the amount of mixture for the next filling, the speed of movement of the main piston when the exhaust port is closed (which is regulated by the work done) is the force of the next explosion is regulated by letting the auxiliary piston move forward a greater or lesser distance. If after that the first filling for. If the engine's output was too great, the main piston will move more quickly and close the exhaust in less time, that is, limit the movement of piston E and thereby reduce the amount of the next filling. On the other hand, if the first filling was hardly sufficient to do the work, then the movement of piston C becomes so slow that piston E can advance a greater distance, and the next filling and the force developed increase.

Um die Regulirwirkung dieses Hülfskolbens beobachten zu können, ist ein Indicator auf einer oder beiden Seiten des Ansatzes h vorgesehen, Fig. 2, um die Spannung der Feder derart zu regeln, dafs die Bewegung des Hebels k auf den Nullpunkt eine Ladung ergiebt, die ausreicht, die Reibung der Maschine zu überwinden, während die Bewegung dieses Hebels nach den Punkten i, 2 oder 3 die Anzahl Pferdestärken oder einen Bruchtheil derselben anzeigt, welche die Maschine leistet.In order to be able to observe the regulating effect of this auxiliary piston, an indicator is provided on one or both sides of the extension h , FIG. 2, in order to regulate the tension of the spring in such a way that the movement of the lever k to the zero point results in a sufficient charge to overcome the friction of the machine, while the movement of this lever after points i, 2 or 3 indicates the number of horsepower, or a fraction thereof, which the machine is producing.

Diese Maschine kann durch einen Mann angelassen werden, der den Hebel k an dem Griff 10 fafst und ihn zurückzieht; hierdurch wird der Kolben E bewegt und die Füllung begrenzt.This machine can be started by a man who grips the lever k on the handle 10 and pulls it back; this moves the piston E and limits the filling.

In Fig. 3 ist eine Zweicylindermaschine mit gegenüberliegenden Cylindern dargestellt. Die Kolbenstangen liegen in gerader Linie und haben zwischen sich ein Joch mit verticaler Schlitzöffnung, in welcher der Kurbelzapfen der Scheiben auf der Hauptwelle läuft.In Fig. 3, a two-cylinder machine with opposing cylinders is shown. the Piston rods lie in a straight line and have between them a yoke with a verticaler Slot opening in which the crank pin of the pulley runs on the main shaft.

Das schwere Schwungrad wird entbehrlich und ersetzt durch zwei Scheiben 11, zwischen denen ein Zapfen 12 liegt, der aufsen vernietet oder in anderer Weise befestigt ist; um diesen Zapfen wird eine Muffe 13 aus gehärtetem Stahl gelegt und diese Muffe gleicht die Abnutzung der die Muffe umgebenden Theile der Kolbenstange aus.The heavy flywheel is dispensable and replaced by two discs 11, between which has a pin 12 which is riveted or otherwise fastened on the outside; around A sleeve 13 made of hardened steel is placed on this pin and this sleeve is similar the wear of the parts of the piston rod surrounding the sleeve.

Obwohl der Hülfskolben als eine selbstthätige Regulirvorrichtung wirkt, kann, wenn eine sehr genaue Regulirung mit dem mindesten Mafs der Aenderung in der Bewegung erfordert wird, ein Regulator irgend welcher passenden bekannten Construction angewendet und mit dem Zuführungsrohr für das Gas in Verbindung gebracht werden, um den Zutritt nach Erfordern zu begrenzen.Although the auxiliary piston acts as an automatic regulator, if requires very precise regulation with the least amount of change in motion a regulator of any suitable known construction is used and with the supply pipe for the gas to be connected to the access after Require limit.

Claims

Patent Claims:

ι. A gas engine, characterized by the cylinder B open on one side with the main piston C and the auxiliary piston E placed under the action of the spring 4 through the rod i guided in the cover attachment tube h , the lever k and the rod 2, its removal from the piston C to form the explosion chamber is limited by the adjustable bolt Z of the piston C , the gas mixture being supplied by means of the tube m provided with the check valve η through the cover g behind the piston E- provided with the valves ο when the piston C is the Exhaust 10 has exposed and the piston E ■ has been driven forward by the spring 4, while the return of the piston C and E, the entry of the mixture into the explosion chamber and the compression, as well as the ignition of the same

t is occasioned by the r heated by the burner tube, after the igniter and to expose the channel after the tubes T and dispensing of a portion of compressed charge to the same has been pressed back by the piston E.

In the case of the i. named machine:
a) the self-regulation by the piston E and the display of the force output by marks on the tube attachment h of the cover against the position of the lever k \

b) the starting device by pushing back the lever k to detonate the charge in the explosion chamber between the pistons C and E.

For this purpose ι sheet of drawings.