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Luftverdichtungspumpe für schubstangenlose Mehrzylindermotore Es sind
bereits schubstangenlose Mehrzylinder-Zweitakt-Dieselmotoren bekannt, bei denen
um die Antriebswelle und parallel mit derselben Zylinder angeordnet sind, welche
Verbrennungsräume bilden, die je durch zwei entgegengesetzte Kolben begrenzt sind,
die anderseits mit wellenförmigen Rampen in Berührung stehen, die auf zwei mit der
Antriebswelle fest verbundenen Platten vorgesehen sind. Die Kolben werden durch
den Expansionsdruck, der durch die Verbrennung erzeugt wird, auseinandergetrieben,
und durch deren doppelte hin und her gehende Bewegung, die auf den Rampen der Platten
ausgeführt wird, erhält die Welle eine kreisförmige ununterbrochene Bewegung.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, die dazu dient,
die für die Speisung und die Ausspülung der Zylinder solcher schubstangenloser Motoren
nötige verdichtete Luft zu erzeugen; erfindungsgemäß besteht diese Pumpe aus zwei
auf der mittleren Welle entgegengesetzt verschiebbaren Kolben, die mit je zwei diametral
entgegengesetzten Antriebskolben derart verbunden sind, daß sie dieselben Bewegungen
wie diese Antriebskolben ausführen.
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Durch diese Anordnung kann die Pumpe Luft mit dem für das Arbeiten
des Motors als Dieselmotor nötigen hohen Druck liefern, und trotzdem ist dieselbe
stets vollkommen ausgeglichen, und ferner veranlaßt sie keine Störung in dem Betrieb
des Motors.
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Ein Ausführungsbeispiel eines mit einer Pumpe gemäß der Erfindung
versehenen schubstangenlosen Mehrzylindermotors ist in den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt, und zwar ist Abb. z ein Längsschnitt durch den Motor nach der Linie
I-I der Abb. a und Abb. a ein Querschnitt nach der Linie II-II der Abb. r.
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Der dargestellte Motor besteht aus vier miteinander fest verbundenen
Doppelzylindern q., die zu einem mittleren Zylinder 5 parallel angeordnet und um
denselben in demselben Kreis verteilt sind; alle diese Zylinder liegen in einem
gehäuseartigen Mantel 6.
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Jeder Zylinder q. enthält zwei entgegengesetzte Kolben 7 mit Hohlböden
6o aus einem Metall, das gegen die bei hoher Temperatur entwickelten hohen Drücke
(von der Größenordnung von 45 bis 5okg/qcm) widerstandsfähig ist.
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Jeder Kolben 7 ist mit einer Querachse 8 versehen, auf welcher eine
kegelförmige Rolle g lose sitzt. Die Rolle g ist seitlich in Führungsnuten zo geführt,
die zur Zylinderachse parallel sind und den Zweck haben, den Kolben 7 an einer Drehung
um sich selbst zu verhindern und die Rolle g zwangsläufig in die richtige Lage auf
eine der Laufbahnen
z r von krummem Profil zu bringen, die auf zwei
Scheiben 12 vorgesehen sind, welche auf einem mittleren in der Achse des Zylinders
5 angeordneten Rahmen 13 aufgekeilt sind.
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Durch zwei dichte Flansche 14 und 15
werden die Enden des Mantels
6 gasdicht verschlossen. Die Flansche 14, 15 sind mit Kugellagern 16 sowie mit Kugelanschlägen
17 mit Stell- und Dichtungsvorrichtungen 18 -ersehen. Die Kugelanschläge 17 dienen
zur Aufnahme der Axialschübe, die in der Welle 13 auftreten können. Eine Schraubenmutter
61 ist beiderseits vorgesehen, uni das Ganz: zu zentrieren und zusammenzuhalten.
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Die Anschläge bzw. Kugeldrucklager 17
dienen dazu, die gegenseitige
Lage der Scheiben 12 genau einzustellen und gelangen dann zur Wirkung, wenn an der
Treitizv=.11e 13 eine Zugkraft, etwa die Kraft einer Schraube, auftritt.
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Die Verjüngung der Rollen 9 und der Laufbahnen i i ist eine solche,
daß die Kegelspitzen auf der Achse der Welle 13 zusammenfallen, so daß bei
der Drehung der Scheiben 12 gegenüber den Laufrollen 9 auf den Laufbahnen i i kein
Gleiten stattfindet.
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In der Nähe der Laufbahn i i besitzen die Scheiben 12 einen kleinen
äußeren Rand 62, an welchem ein Arm i9 angreift, der mit jedem Kolben 7 fest verbunden
ist und den Zweck hat, letzteren beim Anlassen des Motors mitzunehmen und nach dem
Profil der Laufbahn i r zu führen; nach dem Anlassen genügt der auf den Kolben 7
ausgeübte Druck, um das Eingreifen zu gewährleisten.
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In dem mittleren Zylinder 5 und auf der Treibwelle 13 gleiten frei
zwei entgegengesetzte Kolben 2o, die je mit zwei von den diametral entgegengesetzt
angeordneten Treibkolben 7 unmittelbar gekuppelt sind; die Kupplung derselben erfolgt
durch eine Verlängerung 2 i der Achse 8, die in einen Lappen 22 des Kolbens 2o eingreift.
Hierdurch erhalten die Kolben 2o denselben Hub und die gleiche Geschwindigkeit wie
die Treibkolben 7, und der Querschnitt der Kolben 2o wird so gewählt, daß diese
eine größere Druckluftmenge fördern können, als für die Speisung der Treibzylinder
nötig.
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Die Kolben 20 sind außen mit Dichtungsringen 23 und innen mit einfachen
Nuten 24 versehen, die auf der Welle 13 eine Labyrinthdichtung bilden.
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Das Ansaugen der Luft zwischen den Kolben 2o erfolgt duich Öffnungen
25, die am Ende des Hubes durch die Kolben 20 freigelegt werden. Das Drücken der
Luft erfolgt für jeden Treibzylinder 4 durch eine Öffnung 26, die beim Zusammentreffen
der beiden Kolben 2o in der Mitte des Zylinders 5 mit einer Bohrung 27 in Verbindung
steht, die in dem einen der Kolben 2o vorgesehen ist und in den Raum zwischen den
beiden Kolben 2o einmündet. Die Öffnung 26 mündet in eine Sammelleitung 28, die
selbst mit den Treibzylindern 4 durch Öffnungen 29 verbunden ist, welche am Ende
des Hubes durch den linken Kolben 7 eines jeden Zylinders freigelegt werden.
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In der Sammelleitung 28 stellt sich eine Mittelwand 63 (s. Abb. 2)
so vor die Öffnung 26 ein, daß die durch diese Öffnung gedrückte Luft sich beiderseits
der Wand 63 verteilt und die beiden Zylinder 4 gleichmäßig speisen kann.
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Wenn die beiden Kolben; eines jeden Zylinders 4 eine solche Stellung
einnehmen, daß die Öffnungen 29 durch den linken Kolben 7 freigelegt werden, so
werden durch den anderen Kolben 7 Öffnungen 30 freigelegt, die in eine Auspuffsainmelleitung
3 r einmünden, die durch ein Auspuffrohr 32 (Abb. 2) verlängert wird.
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Die Brennstoffeinspritzung zwischen die Treibkolben 7 eines jeden
Zylinders 4 erfolgt durch eine Öffnung 33, die durch eine Leitung 34 mit einer Zuführungssammelleitung
35 verbunden ist, die ringsum den Motor angeordnet ist und in welche die Druckleitung
36 einer Brennstoffpumpe 37 einmündet, die aus einem Zylinder 38 besteht, in welchem
sich ein Kolben 39 bewegt, der durch eine Feder 40 vorgedrückt wird und am anderen
Ende eine Rolle 31 trägt, die mit einem auf der Welle 13 fest sitzenden
Daumen 42 zusammenarbeitet und so die Pumpe 37 antreibt.
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Der Zylinder 38 besitzt ein Kugelventil 43, dessen Kugel am Ende einer
Brennstoffspeiseleitung 44 angeordnet ist. Ein Druckkugelventil 45 ist anderseits
zwischen dem Zylinderkörper 38 und der Druckleitung 36 eingeschaltet.
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Zwischen der Leitung 34 und der Öffnung 33 eines jeden Zylinders 4
befindet sich das Ende einer Nadel 54, die als Verschluß dienen kann.
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Diese Nadel ist mit einem verschiebbaren, passend geführten Kreuzkopf
56 fest verbunden und trägt eine Rolle 57, die auf einer der Scheiben 12 vorgesehenen
Rampe 58 läuft. Eine um die Nadel 54 angeordnete Feder 55 sucht ständig diese Nadel
in eine solche Stellung zurückzubringen, in welcher die Einspritzöffnung 33 verschlossen
ist.
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Kammern 64 dienen für den Kreislauf des durch Öffnungen 65 (Abb. 2)
ein- und ausgeführten Kühlwassers.
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Die Arbeitsweise des so beschriebenen Motors ist folgende: Nimmt man
an, daß man die Treibwelle 13 zunächst von Hand dreht, so werden die
Kolben
2o auseinandergetrieben, und der Raum zwischen denselben füllt sich durch die Öffnungen
25 mit Frischluft.
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Bei der weiteren Drehung der Welle 13
nähern sich die Kolben
2o wieder einander und verschließen die Öffnungen 25, worauf die zwischen den beiden
Kolben befindliche Luft durch das Rohr 27 und durch die öffnung 26 in die Sammelleitung
28 abgeführt wird. In diesem Augenblick befinden sich zwei der vier Arbeitszylinder
4 am Ende des Entspannungshubes. Die Öffnung 29 wird freigelegt, und die Sammelleitung
28 steht mit dem Inneren des entsprechenden Zylinders 4 in Verbindung; die in der
Sammelleitung enthaltene Druckluft füllt den Zylinder 4, worauf die Öffnung 29 durch
die Bewegung des Kolbens 7 wieder geschlossen wird und die zwischen den beiden sich
einander nähernden Kolben 7 befindliche Luft kräftig verdichtet wird.
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In diesem Augenblick wirkt die Rampe 58 auf die mit der Nadel 54 fest
verbundene Laufrolle 57, und dieses hat zur Wirkung, daß diese Nadel die Öffnung
33 freigibt. Der Brennstoff wird daher zwischen die beiden Arbeitskolben 7 eingelassen,
und da durch die Luftverdichtung eine beträchtliche Wärmemenge entwickelt wurde,
so entzündet sich der Brennstoff sofort und verbrennt verhältnismäßig langsam. Die
Verbrennung und die Entspannung erfolgen beim Auseinandergehen der Kolben und bis
der rechte Kolben 7 die Auspufföffnung 3o freilegt.
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Unmittelbar darauf wird durch den linken Kolben 7 die Öffnung 29 freigelegt,
durch welche die Druckluft in den Zylinder 4 eintritt und die Verbrennungsgase kräftig
ausspült. Hierauf wiederholt sich der oben beschriebene Arbeitszyklus.