DE52457C - Im Sechstakt arbeitende Petroleummaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

und Gaskraftmaschinen.

(Lincolnshire, England).

Die gasförmige Mischung wird in den Arbeitscylinder der Maschine mit einer den Atmosphärendruck etwas übersteigenden Spannung eingeführt, so dafs beim Entzünden des Gemisches eine ruhige, aber schnelle Verbrennung der Ladung entsteht. Beim Laden des Cylinders wird zunächst eine zweckmäfsig erhitzte Luft eingeführt und alsdann erst 'die explosive Gasmischung. Die Luft kann durch eine Ummantelung desjenigen Theiles des Arbeitscylinders, in welchem der Kolben arbeitet, geleitet und von der durch die Verbrennung des Gases entstandenen Wärme erhitzt werden.

Die Gasmischung wird in der Verbrennungskammer zusammen mit der' Luft verdichtet; da indessen die Maschine mit über 300 Umdrehungen in der Minute läuft, .'so verbleibt das Gas oder der Dampf in der Nähe der ZUndungsstelle in dem dort befindlichen Luftkörper, so dafs sich an den inneren Wandungen des Cylinders keine Feuchtigkeit niederschlägt, vielmehr die ganze Luftmasse mit entsprechender Expansion während des Hubes erhitzt wird. Die bei der Verbrennung entstandene Wärme wird, so weit sie nicht in Arbeit umgewandelt ist, in der Maschine selbst ausgenutzt, und zwar dient ein' Theil zur An-· wärmung 'frischer Luft für- die Reinigung des Cylinders und Zündapparates von den· Rest-.. producten der vorhergehenden Explosion ohne Condensation oder zu starke Kühlung der inneren Cylinderflächen, der andere Theil wirdzur Anwärmung der nächsten Ladung benutzt.

Arbeitet die Maschine im Viertakt, so können die gasförmigen Verbrennungsproducte mittelst besonderer Luftpumpen entfernt, die Gasladungen von besonderen Pumpen eingeführt werden.

Indessen ist es zweckmäfsig, ohne diese besonderen Pumpen zu arbeiten, die Vorgänge vollziehen sich dann bei einfach wirkenden Maschinen von dem Punkte an, wo eine zur Entzündung bereite Ladung sich hinter dem Kolben befindet, in folgender Reihenfolge:.

ι. Entzündung der Ladung, verbunden mit Expansion der Luft und Aushub des Kolbens;

2. Einhub des Kolbens, wobei theilweise die Verbrennungsproducte aus der Kammer getrieben werden;

3. Aushub des Kolbens, der eine zum Reinigen des Cylinders dienende Luftladung einzieht und aus dem Zündapparat die Verbrennungsproducte saugt;

4. Einhub des Kolbens, welcher die Restproducte von der vorhergehenden Ladung austreibt und den Zündapparat reinigt;

5:. Aushub des Kolbens, der eine neue Luftladung und das explosible Gasgemisch einsaugt;

6. Einhub des Kolbens, der die verbrennbare Ladung verdichtet.

Demnach kommt auf jede dritte Umdrehung der Maschine nur eine Explosion,· die Maschine arbeitet also im Sechstakt.
¹ Man kann die Maschine auch doppeltwirkend anordnen und die Explosion auf beiden Seiten

des Kolbens abwechselnd auftreten lassen. Es erfolgen dann bei drei Umdrehungen zwei Explosionen.

Bei diesem Motor wird im Vergleich zu Viertaktmotoren die doppelte Luftmenge durch den Cylinder befördert, wodurch die Wandungen ohne Kühlwasser genügend kühl gehalten werden. Indessen kann man auch besonders bei nicht stationären Maschinen oder solchen, die mit schwer oder nicht flüchtigen Oelen arbeiten, beständig Luft durch die zu kühlenden Theile strömen lassen.

Zur Vermeidung von Niederschlägen aus der Ladung kann man auch Widerstände, als gelochte Platten, Ringe u. s. w., in der Verbrennungskammer anordnen, durch welche die gasförmige Mischung sofort zertheilt wird und welche einen Theil der Wärme aus den heifsen Producten zurückhalten und an die nächste Ladung wieder abgeben. Die zur Bildung der brennbaren Ladung dienende Luft strömt auf ihrem Wege durch enge Schlitze oder Oeffnungen und an dieser Stelle wird · gleichzeitig das Gas oder der Dampf eingeleitet, so dafs eine innige Vermischung von Gas oder Dampf und Luft entsteht. Das Gas oder der Dampf tritt hierbei mit Ueberdruck in die Verbrennungskammer. Um Niederschläge mit noch gröfserer Sicherheit zu verhindern, werden auf der Spindel des Einlafsventils Ringe oder Seheiben angeordnet, welche nur wenig kleiner im Durchmesser sind als die Ventilöffnung, so dafs die Ringe in letztere eintreten, dieselbe verengen und die Oelkügelchen beim Durchströmen durch das geöffnete Ventil zerstäubt werden.

Auf der Zeichnung stellt Fig. ι einen Horizontalschnitt, Fig. 2 eine Längsansicht, Fig. 3 einen Querschnitt durch die hintere Ventilkammer des Cylinders dar. An den Arbeitscylinder A_: Fig. 1, schliefst sich die Verbrennungskammer α¹ und die Ventilkammer B an mit dem Ventil b¹ für die zum Reinigen des Cylinders von den Verbrennungsproducten bestimmte Luft, dem Auslafsventil b², dem Einlafsventil b^s, Fig. 3, für Gas- bezw. Petroleumdampf und dem Ventil b^A, mittelst dessen die Mischung von Gas oder Dampf und Luft in die Verbrennungskammer α¹ eingelassen wird.

Die Steuerung dieser vier Ventile erfolgt von der Daumenwelle C aus, wobei die Daumen theils direct, Fig. 1, theils durch Vermittelung von Hebeln, Fig. 3, auf die Ventile einwirken und der Mechanismus zur Bethätigung des Einlafsventils b^B, z. B. durch den Regulator, ausgerückt werden kann.

Die Oelpumpe ist in einem besonderen kleinen Behälter d¹, Fig. 2 bis 4, angeordnet, der durch ein Rohr mit dem Hauptbehälter D in Verbindung steht. Der Tauchkolben d² der Oelpumpe wird durch ein Hebelwerk von dem Mechanismus zur Bewegung des Ventils b"¹ bethätigt und spritzt bei jedem Hub etwas OeI durch Rohr /² in die Rohrschlange e¹ des Verdampfers Έ, Fig. 2, durch den die abgehenden Verbrennungsproducte behufs Verdampfung des Oeles geleitet werden, um nach Umspülung der Schlange e¹ in die Atmosphäre zu entweichen. Das so in Dampfform übergeführte OeI gelangt von hier aus in eine zweite Schlange e², in welcher es mittelst einer Flamme, welche gleichzeitig zum Erhitzen des Zündrohres F dient, getrocknet wird, um alsdann dem Ventil b³ zugeführt zu werden. Der Verdampfer E erhält unten einen kleinen kesselartigen Ansatz f¹, in den das Rohr /² mündet und der mittelst eines Brenners beim Anlassen der Maschine erwärmt wird. Die Oelpumpe kann zu diesem Zwecke mittelst eines Handhebels in Thätigkeit gesetzt werden, so dafs einige Tropfen OeI in den Behälter/¹ gelangen und hier verdampft werden.

Ist die Maschine dann einige Mal von Hand herumgedreht, so läuft sie von selbst und man kann nach kurzer Zeit den Brenner zum Erhitzen des Behälters/¹ auslöschen, so dafs die Verdampfung des Oeles lediglich durch die Wärme der abgehenden Verbrennungsproducte erfolgt. Auch könnte die Schlange e² entbehrt werden oder man könnte diese Schlange in der Verbrennungskammer anordnen, so dafs der Dampf oder das Gas genügend getrocknet wird, bevor es zur Verbrennung kommt.

Das vordere Ende des Cylinders A steht mit einem Gehäuse L, Fig. 1 und 2, in Verbindung, in welchem die Pleuelstange und Kurbel des Motors sich bewegen, und bildet demgemäfs eine Luftverdichtungspumpe mit dem Einlafsventil /. Durch die Oeffnung Z¹, Fig. 1, gelangt die verdichtete Luft in den Mantelraum des Cylinders A und von hier durch Rohr G, Fig. 2, nach Ventil &⁴ und durch Abzweigung g nach Ventil b^l.

Damit das OeI den Behälter/¹, Fig. 2, nicht vor seiner vollkommenen Verdampfung verlä'fst, ist das Ende des Rohres e¹ eingeschnürt und mit feinen Drahtstückchen, Schrot oder anderem Material ausgefüllt, so dafs die OeI-tropfen eventuell beim Eintritt in das. Rohr e¹ zerstäubt werden. An Stelle der Schlangenrohre e¹ e² könnten auch andere Rohre benutzt werden. Auch das Rohr /² kann in gleicher Weise eingeschnürt oder mit kurzen Enden feinen Drahtes, Schrot oder dergleichen angefüllt werden, wodurch eine Abkühlung in dem Rohr auftritt und dasselbe kühl gehalten wird.

Die Erweiterungen h² dienen zum Ansammeln von Ablagerungen. Der Oeldurchflufs wird zwischen Pumpe und Verdampfer durch

.den Hahn h¹, Fig. 2, regulirt, während der Hahn H den Zutritt des in Dampf umgewandelten Oeles nach dem Einlafsventil' b³ regelt.

Der durch das geöffnete Ventil b³ eintretende Oeldampf vermischt sich mit der Luft, was noch durch das mit Schlitzen versehene Einsatzrohr q befördert wird. Ferner sind auf der Spindel des Einlafsventils b* für das Gasgemisch Scheiben q¹ angeordnet, welche beim Senken des Ventils in die Ventilöffnung treten und eine weitere innige Vermischung von Oeldampf und Luft herbeiführen.

Die Zündung des brennbaren Gasgemisches kann durch Elektricitä't oder dergleichen erfolgen, indessen ist es am zweckmäfsigsten, diese Zündung mittelst einer erhitzten Platte oder eines erhitzten Rohres F zu bewirken, welche nach jeder Zündung durch einen starken Luftstrom gereinigt werden. Auf diese Weise fallen Zündschieber oder Zündventile vollkommen fort und man vermeidet vorzeitige Zündung.

Man hat zwar schon vorgeschlagen, bei Petroleummotoren die Ladung durch Vermittelung der bei der Verbrennung der Gasmischung auftretenden Wärme zu entzünden, indem man hierzu die stark erhitzten Wandungen des Verbrennungsraumes benutzte, indessen genügt diese Erwärmung nicht, um mit Sicherheit die Thätigkeit der Maschine auf lange Zeit regelmäfsig zu gestalten. Wird aber äufsere Erwärmung benutzt, so treten infolge der an den Zündeinrichtungen sich stets ablagernden festen Körper leicht Fehlzündungen oder unregelmäfsige Zündungen auf, welche mit erheblichen Stöfsen verbunden sind. Derartige Uebelstände werden verhütet, wenn man die Zündvorrichtung beständig bei jedem Hub durch einen Luftstrom reinigt und ventilirt.

Die Oelpumpe kann, wie dargestellt, eine Hubpumpe oder eine rotirende sein. Zweckmäfsig wird dieselbe, wie Fig. 3 zeigt, so eingerichtet, dafs der Regulator sie ausrückt, wenn die Maschine zu schnell läuft, derart, dafs nicht nur der Einlafs von Oeldampf, sondern auch der Betrieb der Oelpumpe in diesem Falle unterbrochen wird.

Nach Fig. 3 wird das Einlafsventil b³ und die Pumpe d¹ durch eine Stange j und Hebel j¹ von der mit abgestuften Daumen versehenen Hülse I bewegt, welche auf der Steuerwelle, Fig. 1, sitzt und von der Schwungradwelle mit dem Uebersetzungsverhältnifs 1 13 bewegt wird. Bei zu schnellem Gang löst der Regulator die Verbindung zwischen j und j¹, wie Fig. 3 erkennen läfst.

Fig. 4 zeigt noch eine Vorrichtung zur Regelung des Oelzuflusses. Mit der Druckventilkammer ist ein Cylinder verbunden, in dem ein Kolben z¹ spielt, der durch ein Gewicht k oder eine Feder belastet und durch einen Hebel P und eine mittelst Schraubenmutter mit Rechts- und Linksgewinde ihrer Länge nach veränderliche Stange mit dem Schlüssel des Hahnes h¹ verbunden ist. Ueberschreitet die Maschine ihre normale Geschwindigkeit, so wird die Pumpe mehr OeI, als nöthig, liefern, so dafs eine Druckerhöhung in dem Abflufsrohr entsteht. Infolge dessen wird der Kolben i¹ sich heben und den Hahn h^l mehr oder weniger schliefsen, so dafs durch ein zwischen Pumpe und Hahn h * eingeschaltetes, nicht gezeichnetes Sicherheitsventil oder mittelst anderer Vorrichtungen das überflüssige OeI nach d¹ zurückfliefst.

Mit dem Hebel f² ist noch ein zweiter Hebel i³ verbunden, der die Verbindung der Stange j mit dem Hebel J¹, Fig. 3, löst, so dafs auch die Thätigkeit des Ventils b^a unterbrochen wird, bis die normale Geschwindigkeit wieder erreicht ist.

Dieser Apparat kann ohne oder mit dem in Fig. 3 dargestellten Centrifugalregulator Verwendung finden.

Wird eine rotirende Oelpumpe benutzt, so wird dieselbe durch Reibräder oder dergleichen von der Steuerwelle getrieben.

Die Hebel z² oder z³ können dann dazu dienen, die Geschwindigkeit der Pumpe und damit den Oelzuflufs zu verzögern, wenn die Maschine zu schnell läuft.

Da jedesmal nur wenige Tropfen OeI in den Verdampfer befördert werden, also gerade so viel, als nöthig ist, um während der betreffenden Zeit die Maschine zu speisen, so ist jede Gefahr vermieden, welche dadurch entstehen kann, dafs grofse Mengen von verdampftem OeI, eventuell mit Luft gemischt, also höchst leicht entzündbar, in einem Behälter aufbewahrt werden, aus dem die Maschine ihre Speisung erhält.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine doppeltwirkende Maschine dieses Systems, und zwar stellen Fig. 5 eine Seitenansicht, Fig. 6 eine obere Ansicht der Maschine dar, während Fig. 7 und 8 zwei Querschnitte durch den Cylinder und die Ventile sind.

Einzelne Theile dieser Maschine können auch bei der einfach wirkenden Verwendung finden. Für jede Cylinderseite sind je drei Ventile b^l b ² b ⁴ vorgesehen, welche, wie vorhin beschrieben, zum Einlassen von Luft behufs Reinigung des Cylinders von den Verbrennungspro ducten zum Ablassen der letzteren und zum Einlassen der Mischung von Gas und Luft dienen.

Das Ventil b³ für das in Dampf übergeführte OeI ist beiden Cylinderseiten gemeinschaftlich und daher, wie die Fig. 5 und 6 erkennen

lassen, zwischen den beiden Ventilen b^A oberhalb des Cylinders angeordnet. Die beiden Kammern α ^!, Fig. 5, in welchen die Entzündung der Mischung mittelst der durch eine gemeinschaftliche Flamme glühend erhaltenen Rohre F, Fig. 6 und 8, erfolgt, liegen an der Längsseite des Cylinders, können aber auch eine andere Lage erhalten und sind durch eine Scheidewand P von einander getrennt. Oberhalb der Ventile b¹ b² sind verschliefsbare Oeffnlangen ρ' angeordnet. Die Ventilhebel m'², Fig. 8, werden von den Daumen der Hülse M durch Vermittelung von Zwischenhebeln m^l bethätigt. Durch den in Fig. 8 dargestellten Mechanismus ist man in der Lage, die Ventile zum Einlassen von Luft und zum Auslassen der Verbrennungsproducte gleichzeitig zu öffnen, wenn man die Drehungsrichtung der Maschine umkehren will.

Die Daumenhülse -der Steuerwelle erhält in diesem Falle zwei Gruppen von Daumen, so dafs durch Verschiebung der Hülse die entsprechenden Daumen zur Wirkung gelangen.

In diesem Falle kann man an der Maschine einen Behälter anordnen zur Aufnahme von comprimirter Luft oder Gasen, welche mittelst besonderer Leitungen und Ventile beim Anhalten der Maschine durch die Bewegung des Kolbens gefüllt werden.

Der Cylinder und die Deckel sind doppelwandig, desgleichen das Stopfbüchsenrohr N, Fig. 6; das innere Rohr ist mit Dichtungsnuthen versehen. Aufserdem sind die konischen Dichtungsringe n¹ vorgesehen, welche durch eine Feder am Platz gehalten werden.

Die zum Reinigen des Cylinders und zur Herstellung der Ladung dienende Luft kann aus dem Behälter O, Fig. 5, ganz oder theilweise durch Rohr ο¹ in den Hohlraum des Stopfbüchsenrohres N des Cylindermantels und dann durch Rohr ο², Fig. 7 und 8, in die Ventilgehäuse geleitet werden, oder die Luft wird direct dem Behälter O entnommen, in welchem Falle das Rohr ο² direct mit diesem Behälter verbunden wird. Ein Rückschlagventil Q, Fig. 8, verhindert, dafs bei der Verbrennung Gas und Luft zurückströmen. Die für diese Maschine erforderliche Pumpe hat die gleiche Einrichtung, wie vorhin beschrieben, ebenso ist natürlich nur ein Regulator erforderlich.

Bei Anwendung nicht flüchtiger OeIe, besonders für nicht stationäre Maschinen, kann ein Theil der Grundplatte als Wasserbehälter ausgebildet werden, welcher oberhalb des OeI-behälters sich befindet. Das äufsere Ende des Ausblaserohres wird mit einem sich erweiternden Mundstück versehen, in dem ein Klappventil oder dergleichen angeordnet ist, das durch die ausströmenden Gase der Einwirkung einer Feder oder dem Ventilgewicht entgegen sich öffnet, wodurch verhindert wird, dafs kalte Luft in das Ausblaserohr und.den Verdampfer eintritt und Wärme ungenutzt verloren geht. Das Oelzuflufsrohr wird durch jenes Ausblaserohr nach dem Verdampfer geleitet, so dafs eine erhebliche Wärmemenge den entweichenden Verbrennungsproducten entzogen wird. Das eben erwähnte, sich glockenförmig erweiternde Mundstück reicht bis nahe zur Oberfläche des Wassers in dem gedachten Behälter, schwächt das von den austretenden Gasen erzeugte Geräusch zum Theil ab und bewirkt eine gewisse Verdampfung des Wassers. Der so gebildete Dampf kann dazu benutzt werden, das OeI in dem Oelbehälter zu erwärmen, bevor dasselbe in den Verdampfer gelangt. In der Dampfleitung ist eine Absperrvorrichtung anzuordnen, so dafs bei Anwendung leichter oder fluchtiger OeIe die Erwärmung des Oeles fortfällt und man direct in die Atmosphäre ausblasen läfst. Auf diese Weise kann die Maschine sowohl mit leichten, als auch mit schweren Oelen arbeiten. Für sehr schwere OeIe kann das Reservoir aus Röhren bestehen, welche eine gröfsere Oberfläche darstellen.

Diese Röhren werden zweckmäfsig in dem Wasser des Ausblasebehälters angeordnet. Die Verbrennungskammer, sowie die einer Erwärmung ausgesetzten Theile werden bei solcher Maschine zweckmäfsig mit einem zugänglichen Gehäuse umgeben, das gegen den Einflufs der Witterung schützt.

Der beschriebene Motor kann auch mit einem Gaserzeuger für Kohlen- oder Wassergas in folgender Weise verbunden werden: Anstatt die zur Reinigung des Cylinders benutzte Luft mit den Verbrennungsproducten wie bei der Anwendung von Petroleum ins Freie ausströmen zu lassen, werden die Ventile so eingerichtet, dafs diese Luft dem Gaserzeuger zugeführt wird an Stelle des sonst durch das Gebläse erzeugten Windes. Das im Gaserzeuger so entwickelte Gas kann durch dieselben Röhren und Ventile dem Arbeitscylinder zugeführt werden, so dafs man unter Beibehaltung des Oelverdampfapparates die Maschine nach Belieben mit Petroleum oder Gas abwechselnd arbeiten lassen kann. Auf diese Weise ist man in der Lage, auch bei Petroleummangel mittelst festen Brennstoffes die Maschine zu betreiben, was in manchen Fällen von grofsem Vortheil sein kann. Auch läfst sich gewöhnliches Leuchtgas zum Betriebe der Maschine benutzen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine im Sechstakt mit Petroleum oder anderen Kohlenwasserstoffen betriebene Maschine, gekennzeichnet durch:

   die Anordnung von Ringen oder Scheiben auf der Spindel des Einlafsventils (b*) für die Mischung von Gas und Luft derart, dafs dieselben beim Oeffnen des Ventils in die Ventilöffnung treten;
   die Einschnürung der Oelzuflufsröhren und die Ausfüllung derselben mit kleinen Drahtstücken, Schrot oder dergleichen, zu dem Zweck, die vorher noch nicht verdampften Oeltheilchen durch Einschaltung eines künstlichen Widerstandes zur Verstäubung zu bringen und Verlust an Petroleum oder sonst verwendetenKohlenwasserstoffdämpfen möglichst zu vermeiden.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.