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Steuerung für Zweitaktgasmaschinen mit Schlitzspülung Bei den bekannten
Gasmaschinen mit Schlitzspülung, bei denen neben den Spülluftschlitzen noch besondere
Gaseinlaßschlitze vorgesehen sind, sind diese letzteren so aus der Ebene der Spülluftschlitze
herausverlegt. daß sie zeitlich nach diesen vom Arbeitskolben freigelegt werden,
so daß zwischen die aus dem Zylinder durch die Spülluft ausgeschobenen heißen Abgase
und die nachfolgende Frischladung eine trennende Luftschicht eingeschaltet wird.
Diese Luftschicht soll so stark sein, daß sie eine unmittelbare Berührung der Frischladung
mit den heißen Abgasen, die zu Frühzündungen führen würde, ausschließt und außerdem
eine reichliche Ausspülung des ganzen Zylinders gestattet, ohne daß ein Gasverlust
entsteht. Die Erfüllung dieser Forderung würde einen verhältnismäßig großen Abstand
der Gaseinlaßschlitze von den Spülluftschlitzen verlangen, der mit einem erheblichen
Hubverlust gleichbedeutend ist. Die nach dem Abschluß der Gasschlitze noch eintretende
Luft schiebt ihrerseits wieder Gemisch aus dem Zylinder hinaus.
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Um nun diesen Hubverlust zu vermeiden und trotzdem einen möglichst
späten Gaseintritt nach reichlichem Spülluftvoreintritt zu erhalten, geht die Erfindung
von der Verwendung gemeinsamer Einlaßschlitze für Spülluft und Gas aus, die später
vom Arbeitskolben freigelegt werden wie die in einer anderen Ebene liegenden Auslaßschlitze.
Sie besteht darin, daß neben der üblichen Schlitzsteuerung durch den Arbeitskolben
noch ein zusätzliches Steuerorgan für die Spülluft und Gaseinführung vorhanden ist,
das so ausgebildet ist und im Takte der Maschine gesteuert wird, daß es den durch
den Arbeitskolben und die Einlaßschlitze freigelegten Zeitquerschnitt in Gas- und
Luftzeitquerschnitte aufteilt. Die zweckmäßigste Ausführungsform für dieses zusätzliche
Steuerorgan ist ein für Luft und Gas gemeinsamer Drehschieber von an sich bekannter
Bauart, der so ausgebildet ist, daß die von dem Schieber nach dem Zylinder führenden
Gasaustrittsöffnungen jeweils zwischen zwei Luftaustrittsöffnungen liegen, von denen
die erste kurz vor der Offenlegung der Spülschlitze zu öffnen beginnt, so daß zuerst
reine Spülluft, sodann ein Gemisch mit anfangs zunehmendem, dann wieder abnehmendem
Gasgehalt und schließlich durch die zweite Luftaustrittsöffnung noch einmal reine
Luft dem Zylinder zugeführt wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise für eine
doppelt wirkende Gasmaschine mit Umkehrspülung dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch den Zylinder mit Ouerschnitt durch
den Steuerschieber nach Z-B der Abb. z.
Abb. 2 ist ein Querschnitt
durch den Zylinder init Längsschnitt durch den Schieber nach C-D der Abb. z.
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Abb.3 ist ein Längsschnitt durch den Steuerschieber nach E-F der Abb.
z.
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Abb. q. ist ein Schnitt durch den Steuerschieber nach G-H der Abb.
2.
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Abb.5 zeigt das Zeitquerschnittdiagramm und Abb. 6 das Druck- und
Steuerdiagramm. Abb. ; und 8 zeigen im Quer- und Längsschnitt eine zweite Ausführungsform
des Steuerschiebers, und Abb. 9 stellt im Querschnitt eine Variante hierzu dar.
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Gemäß Abb. r und 2 ist a der Zylinder und b der Kolben einer doppelt
-,virltenden Zweitaktgasmaschine, die in den Ausführungsbeispielen für den Gas-
und Spülluftzutritt eine für beide Kolbenseiten gemeinsame Schlitzreihe c und für
den Auspuff je eine Schlitzreihe dl für die Kolbenoberseite und d= für die Kolbenunterseite
besitzt. Statt einer gemeinsamen Schlitzreihe für den Einlaß können auch für beide
Kolbenseiten getrennte Schlitzreihen vorgesehen sein. Diese Schlitzreihen werden
von dein Kolben b in der üblichen Weise gesteuert. Die Schlitzreihe c ist durch
einen Kanal e mit einem Steuergehäuse f verbunden, das mittels Flanschen g einesteils
an die Gaszuleitung k angeschlossen ist und andererseits mit der Spülluftleitung
i in Verbindung steht. Das Steuergehäuse f enthält ein zusätzliches Steuerorgan
in Form eines Drehschiebers j, der voll der Kurbelwelle der Maschine aus im Verhältnis
r : r angetrieben wird. Der Drehschieber ist hohl ausgebildet und im Bereich des
Raumes e miteinander gegenüberliegenden Luftaustrittsöffnungen versehen, die durch
die eingegossenen Wandungen »t1, in-2 eines Gaskanals in in zwei Teile k1, l1 für
die Kolbenoberseite und k2.12 für die Kolbenunterseite geteilt sind. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist diese Teilung in der Weise erfolgt, daß die im Querschnitt
größere Austrittsfläche k1, k2, in der Drehrichtung des Schiebers gesehen, vor und
die kleinere 1l bzw.l2 hinter dem Gaskanal liegt. Sie kann aber in Abhängigkeit
von den gewählten Steuerverhältnissen und der Größe des Raumes e auch so geschehen,
daß die Schlitze k1 und l1 bzw. k2 und l2 gleich groß sind, die Aufteilung des Gesamtzeitquerschnittes
durch den Gaskanal also symmetrisch erfolgt. In gewissen Fällen kann- es sogar zweckmäßig
sein, die in der Drehrichtung des Schiebers vorn liegenden Öffnungen k1 bz«. k°
kleiner und die hinter dem Gaskanal liegenden üffnüngen 1l, ZZ entsprechend größer
zu machen. Alle diese Ausführungsformen fallen unter die Erfindung. -Der Gasanschlußstutzen
g ist in der Längsrichtung des Drehschiebers gegenüber den L uftaustrittsöffnungen
k1, h bzw. k2, l`-' versetzt und der Gaskanal in reicht bis zur kante gl dieses
Stutzens, so daß das Gas beim i'bertritt von der Gaszuleitung lt. in den Arbeitszylinder
a innerhalb des Gaskanals fit einen zweimalig winklig abgebogenen Weg zurücklegen
muß. Dadurch wird es möglich, die gleichen Auslaßöffnungen im Sehiebergehäuse sowohl
für das Gas als auch für die Luft zu benutzen. Der Drehschieber ist. wie das Steuerdiagramm
(Abb. 6) zeigt, so in bezug auf den Arbeitskolben eingestellt, daß er den Lufteintritt
zu öffnen beginnt, etwa kurz bevor der Arbeitskolben die Spülschlitze c freizulegen
anfängt. Bei unsymmetrischer Lage des Gaskanals zwischen den Luftauslaßöffnungen
erfolgt auch die Gaseinführung in den Raum e unsymmetrisch zur Kolbentotlage, wie
dies insbesondere aus den Diagrammen der Abb. 5 und 6 deutlich hervorgeht.
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Der Spül- und Ladevorgang spielt sich nunmehr beispielsweise für die
Kolbenoberseite folgendermaßen ab: Der Kolben b legt während des Expansionshubes
zunächst die Auslaßschlitze dl frei, so daß sich der Abgasinhalt des Zylinders auf
Atmosphärendruck entspannen kann, und nähert sich alsdann bei seiner weiteren Expansionsbewegung
den Einlaßschlitzen c. Bevor er diese jedoch zu öffnen beginnt, hat der Drehschieber
j bei seiner Bewegung in der Pfeilrichtung bereits begonnen, mit seiner Öffnung
k1 den Verbindungsraum e freizulegen, der sich mit Luft von Spüldruck auffüllt.
Bei dein unmittelbar darauffolgenden Freilegen der Schlitzreihe c durch den Kolben
strömt nun Spülluft durch den Schieber j, die Öffnung k1 und den Raum e in den Zylinder
und spült die noch darin befindlichen Abgasreste aus. Dies geschieht in Abhängigkeit
von der Güte des verwendeten Gases, die über den notwendigen Gaszeitquerschnitt
entscheidet, ungefähr so lange, bis der Arbeitskolben seine untere Totlage fast
erreicht hat (vgl. Abb.5 und 6). Alsdann beginnt bei der weiteren Drehung des Steuerschiebers
j im Sinne des Pfeiles der Gaskanal »t die Verbindung zwischen der Gaszuleitung
lt und dem -Rauirre e herzustellen, und es kann nunmehr außer der durch den Schlitz
hl einströmenden Luft auch gleichzeitig über den Gaskanal ni. Gas in den Zylinder
eintreten, und zwar geschieht dies infolge der fortschreitenden Drehung des Drehschiebers*j
in der Weise, daß die Stärke des Gasstromes zunächst zu- und später wieder abnimmt.
In dem Augenblick, wo bei der Weiterdrehung des Steuerschiebers j die Ein- und Auslaßöffnung
des Gaskanals durch
die Wandung des Steuergehäuses wieder abgeschlossen
werden, wird die Gaszufuhr beendet, während die Luftzufuhr durch die Öffnung l1
noch «-eiter anhält. Die nunmehr noch durch die Öffnung Il nachströmende Luft drückt
das im Raum e noch befindliche Gemisch in den Zvlinder, so daß beim Abschluß der
Schlitze c durch den sich zurückbewegencien Kolben der Raum e gasfrei ist und ein
Gasverlust bei der darauffolgenden neuen Spülperiode vermieden wird.
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Für die Kolbenunterseite wiederholt sich das Spiel in der gleichen
Weise.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steuerschieber mit
seinem Gehäuse zugleich als Spülluftleitung benutzt, so daß für alle Zvlinder einer
Mehrzylindermaschine nur eine gemeinsame Spülluftzuleitung i not-«-endig ist, während
die Gaszuleitungen für jeden Zylinder getrennt angenommen sind. Es bleibt natürlich
auch eine Ausführungsform im Rahmen der Erfindung, bei welcher für jeden einzelnen
Zylinder eine gesonderte Spülluftleitung vorgesehen ist oder bei der für sämtliche
Zylinder sich eine gemeinsame Spülluft- und eine gemeinsame Gasleitung vorfindet.
Diese Ausführung zeigen die Abb. ; und g. Hier ist der Drehschieber j durch ein
eingegossenes oder besonders eingebautes Rohr j1 zu einem Doppelrohrkörper ausgebildet,
dessen Innenrohr j1 dem Raum e gegenüber mit Durchbrechungen j- versehen und durch
von ihm ausgehende Wandungen j2 als Gaskanal in ausgebildet ist. Der Gaszutritt
erfolgt in das Innenrohr durch den Stutzen h, der Luftzutritt in das Außenrohr bei
t. Der Luftkanal umgibt also ringförmig den Gaskanal. Die Ausführung zeicllnet sich
durch einfache Bauart und kurze Baulänge besonders aus.
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Von ihr unterscheidet sich die in Abb.9 ersichtliche Ausführungsform
dadurch, daß der innere, zur Gaszuführung dienende Rohrkörper j1 feststeht und von
dem Drehschieber j umschlossen wird. Dadurch wird eine wirksame Abdichtung zwischen
Gas- und Luftleitung erzielt.
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Die Wirkungsweise in den beiden letzten Fällen ist im wesentlichen
dieselbe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und aus dein Vorhergehenden ohne
weiteres verständlich.
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Die Erfindung ist für einfach und doppelt wirkende Gasmaschinen mit
Schlitzspülung unter Verwendung beliebiger Spülstromführung benutzbar. Sie ermöglicht
infolge der Lage des Gaskanals zwischen den Luftaustrittsöffnungen des Steuerschiebers
reichlichen Luftvoreintritt ohne ungünstige Beeinflussung der Spülung. Verlegung
des Gaseintrittes in einen so späten Zeitpunkt, daß ein Entweichen von unverarbeitetem
Gas vermieden wird und -Nachspülung der Verbinclungskanäle mit Spülluft zur Vermeidung
von Gasverlusten. Der Aufbau der Maschine wird einfach. zumal der Gasluftdrehschieber
durch seine Unterbringung in der Spülluftleitung keinerlei zusätzlichen Raum beansprucht.