DE59673C - Verfahren und Einrichtung zum Ingangsetzen von Gasmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

. Die vorliegende Erfindung für Verbesserungen an Gasmotoren bezieht sich auf solche Maschinen, bei denen entzündliche Gase oder Dämpfe mit einer gewissen Menge atmosphärischer Luft zusammen in den Arbeitscylinder eingeführt und dann oder nach deren Comprimirung zur Explosion gebracht werden.

Während der Kolben noch stillsteht, werden in den Arbeitscylinder entzündliche Gase oder Dämpfe eingeführt, welche einen Theil der im Cylinder befindlichen Luft austreiben und sich mit der zurückbleibenden Luft mischen, bis ,ein explosives Gemisch entsteht. Es sind Hülfsmittel angeordnet, durch welche die Bildung des erwähnten Gemisches von aufsen sichtbar angezeigt und nach Abstellen oder Vermindern der Zufuhr von entzündlichen Gasen oder Dämpfen das im Cylinder entstandene Gemisch behufs Antriebs der Maschine zur Explosion gebracht wird ;■ dieselben Hülfsmittel ermöglichen auch, während die Maschine im Gange ist, die Entzündung explosiver Ladungen im Cylinder bei Atmosphärendruck bei Beginn des Anhubes und gestatten bei Compressionsmaschinen nach Ingangsetzung derselben sowohl die Festhaltung des Druckes der explosiven Ladungen im Cylinder annähernd auf den des Atmosphärendruckes, bis' die Maschine die genügende Geschwindigkeit erreicht hat, um den Compressionswiderstand überwinden zu können, als auch die Anbringung eines Hülfsdaumens, wie solcher gewöhnlich bei einigen Compressionsmaschinen zur Verringerung der Druckkraft angewendet wird, bis genügende Geschwindigkeit zur Ueberwindung des Compressionswiderstandes erzielt ist.

Bei einer Viertakt-Gasmaschine, welche mit einer nach vorliegender Erfindung construirten Antriebsvorrichtung versehen ist, wird die Compressionskammer mit einem Ansatz versehen, welcher mit der Kammer in Verbindung steht und in eine Düse ausläuft, die gegen eine äufsere Flamme zu oben offen ist. Dieser Ansatz kann durch einen Hahn ständig geschlossen werden und ist mit einem Ventil versehen, welches für gewöhnlich durch sein eigenes Gewicht den Ventilsitz offen hält, denselben aber bei plötzlich eintretendem Druck im Cylinder schliefst.

Um eine mit dieser Antriebvorrichtung versehene Maschine in Gang zu setzen, wird dieselbe in eine solche Stellung gebracht, dafs ihre Kurbel sich etwas hinter der Mittelstellung befindet, dann wird die äufsere Flamme der Antriebvorrichtung angezündet und das Gas oder der entzündliche Dampf zugeleitet bezw. durch eine oder mehrere geeignete Düsen mittelst des vorhandenen. Gasdruckes oder durch sonst passende Mittel in den Arbeitscylinder geprefst. Das Gas oder der Dampf verdrängt zunächst einen Theil der im Cylinder befindlichen Luft, welche durch die Düse der Antriebvorrichtung entweicht, dann strömt mit der Luft das sich fortwährend vermehrende Gas oder der zuströmende entzündliche Dampf so lange heraus, bis sich dieses Gemisch mit dem bekannten charakteristischen Geräusch an der Aufsenflamme entzündet und zur Düse herausbrennt. Wird nun die Gaszufuhr vermindert oder ganz abgestellt, so schlägt die aus der Düse brennende Flamme in den Cylinder zurück, entzündet die Ladung und bringt

sie zur Explosion, welche durch die Druckvermehrung zum Antrieb der Maschine genügt. Sofort nach der Explosion schliefst sich selbsttätig das Ventil in der Antriebvorrichtung , welche dann durch Umstellung des Hahnes aufser Thätigkeit gesetzt wird, da deren Verbindung mit dem Cylinder abgestellt ist; die Maschine arbeitet dann in gewöhnlicher Weise weiter.

Bei Compressionsmaschinen kann ein Hülfsdaumen (wie solcher oft angewendet wird, um den Antrieb mit der Hand zu erleichtern) angeordnet werden; derselbe hält die Auslafsöffnung während der Compressionsperiode längere oder kürzere Zeit offen und erleichtert die Ueberwindung des Gegendruckes der Compression bei dem durch die Anfangsladung bewirkten Antrieb.

Bei einer anderen Anordnung kann ein Hülfsapparat angebracht werden, welcher die Auslafsöffnung des Cylinders so lange offen hält, bis der Kolben seinen Compressionshub vollendet hat.

Die Maschine wird, wie vorher beschrieben, in Gang gesetzt, und nach dem Austreiben der Verbrennungsproducte der ersten Explosion strömt eine frische Ladung ein, welche zunächst beim Rückwege des Kolbens bezw. bei der Compressionsperiode durch die Auslafsöffnung und durch die Düse der Antriebvorrichtung ausgetrieben wird. Sobald der Kolben ruht, d. h. im Moment des Hubwechsels der Kurbel im Todtpunkt, hört die Ausströmung des explosiven Gemenges durch die Düse auf oder dieselbe vermindert sich, die aus der Düse brennende Flamme schlägt in den Cylinder zurück und das in demselben befindliche Gemenge explodirt.

Auf diese Weise erhält man eine Reihe von Explosionen. Sobald die Maschine die genügende Geschwindigkeit zur Ueberwindung des Compressionswiderstandes erlangt hat, werden der Hülfsdaumen und die Antriebvorrichtung abgestellt und die Maschine arbeitet in gewöhnlicher Weise.

Auf beiliegender Zeichnung zeigen:
Fig. ι den Aufrifs der Antriebvorrichtung, durch welche die Bildung der explosiven Mischung angezeigt und diese im Cylinder zur Explosion gebracht wird,

Fig. 2 einen Verticalschnitt derselben,
Fig. 3 einen Grundrifs derselben,
Fig. 4 und 5 Ansichten einzelner Theile,
Fig. 6 einen Querschnitt des Cylinders einer Gasmaschine mit vorliegender Erfindung,

Fig. 7 einen ähnlichen Querschnitt mit Anwendung einer Kraftpumpe zur Einführung des Gases oder entzündlichen Dampfes,

Fig. 8 eine Modification der Antriebvorrichtung, mit welcher Ladungen unter Druck zu entzünden sind,

Fig. 9 den Charakter eines Indicatordiagramms, welcher bei Ingangsetzung einer Maschine nach Beau de Rochas oder Otto, versehen mit dieser Antriebvorrichtung, entsteht.

Wie aus der Zeichnung (Fig. 6) ersichtlich wird, ist der hintere Theil des Cylinders oder der Compressionsraum mit einer aus dem cylindrischen Raum 2 und einem Absperrhahn 3 (Fig. 2) bestehenden Anordnung versehen, welche mit dem Cylinder derart in Verbindung steht, dafs bei geöffnetem Hahn 3 die in dem Cylinder befindlichen Gase oder Dämpfe in den Raum 2 und von hier durch eine mit letzterem in Verbindung stehende konische Düse 5 nach aufsen ins Freie treten können.

Im cylindrischen Raum 2 ist ein Ventil 4 angebracht, welches für gewöhnlich durch sein eigenes Gewicht offen bleibt und nur durch Druck im Cylinder den Ventilsitz automatisch schliefst.

Die Düse 5 ist nach oben zu konisch erweitert und öffnet sich gegen eine äufsere Flamme 6, welche, durch die Stellschraube 7 so gerichtet werden kann, dafs sie das aus der Düse 5 herausströmende Gas entzünden mufs, sobald das Gemenge explosiv geworden ist. Die Flamme 6 wird durch ein mit der Gasleitung verbundenes Rohr 8 gespeist und durch Hahn 9 regulirt und zum Auslöschen gebracht.

Die Compressionskammer 1 (Fig. 6) ist ebenfalls mit einer geeigneten Düse 10 versehen, durch welche Gas bei Oeffnung des Zuflufshahnes 11 in den Cylinder gelassen werden kann. Das Gas kann, wie in Fig. 6, durch den gewöhnlichen, in den Gasleitungsröhren vorhandenen Druck in den Cylinder hineingetrieben oder, wie in Fig. 7 gezeigt ist, durch eine Handpumpe 12 zugeführt werden.

Um eine mit dieser Antriebvorrichtung versehene Maschine in Gang zu setzen, wird dieselbe so gestellt, dafs ihre Kurbel etwas hinter der Miftellage des Arbeitshubes steht; die äufsere Flamme 6 wird angezündet und das Gas oder der entflammbare Dampf durch die Düse 10 in den Arbeitscylinder geleitet. Der Druck in der Gaszuleitung zwingt das Gas, in den Cylinder zu strömen, verdrängt einen Theil der darin befindlichen Luft, welcher durch die Düse 5 entweicht, und führt neues Gas durch die Düse 10 zu, welches sich mit der im Cylinder zurückgebliebenen. Luft zu einem explosiven Gemenge mischt und zum Theil ebenfalls durch die Düse 5 nach aufsen tritt, wo es von der Flamme 6 mit dem bekannten Geräusch entzündet wird. Man erkennt somit sofort, sobald das Gemenge im Cylinder explosiv geworden. Wird nunmehr der Gaszuflufs durch Absperrung des: Hahnes 11 unterbrochen, so tritt die aus der Düse 5 brennende Flamme in den Cylinder und bewirkt hier die Explosion der Ladung; in dem-

selben Moment geht durch den Druck das Ventil 4 nach oben und schliefst sofort den Ventilsitz der Antriebvorrichtung im Raum 2. Soll die Maschine nach deren Ingangsetzung in gewöhnlicher Weise fortarbeiten, so wird der Hahn 3 zugedreht und hierdurch die Antriebvorrichtung aufser Thätigkeit gesetzt. Das bei dieser Explosion entstehende Diagramm zeigt die Linien a-a-a-a in Fig. 9; ist die Reibung der Maschine verhältnifsmäfsig gering, so genügt in einigen Fällen eine solche einmalige Explosion, um die Maschine in Gang zu setzen, wie auch gegen Compression in Thätigkeit zu erhalten.

Dafs an Stelle der Flamme 6 ein glühender Körper, elektrische Funken oder andere geeignete Mittel verwendet werden können, ist selbstverständlich.

Sind zur Beschleunigung eine Anzahl Explosionen unter geringem Druck erforderlich, so wird ein Daumen (Nocken) 13 an der Steuerungswelle derart angebracht, dafs er das Auslafsventil 14 während der ganzen Compressionsperiode der Maschine offen hält.
- Dieser Daumen 13 wird vor der ersten Explosion eingeschaltet, und wenn sich die Maschine unter seinem Einflufs bewegt, so ist die geänderte Wirkung der nachfolgenden Explosionen folgende:

Die von der ersten Explosion herrührenden Verbrennungsproducte werden während der Ausströmungsperiode entfernt, dann schliefst sich das Auslafsventil und bei der Ansaugeperiode kommt eine neue Ladung Gas und Luft in den Cylinder; eine grofse Menge des Volumens der explosiven Mischung wird bei der folgenden Compressionsperiode durch das vom Daumen 13 offen gehaltene Ventil 14 entleert, so dafs der Druck nahezu demjenigen der äufseren Atmosphäre gleicht, jedoch immer noch genügend Ueberdruck vorhanden ist, um die Mischung zu zwingen, durch die Antriebvorrichtung zu strömen und aus der Düse 5 zu brennen, nachdem sie von der äufseren Flamme 6 entzündet wurde.

Wenn der Kolben seine Endstellung erreicht hat bezw. die Compressionsperiode beendet ist, so schliefst sich das Auslafsventil 14, der Druck fällt rasch und die Flamme schlägt in den Compressionsraum am Ende des Cylinders. Es entsteht auf diese Weise eine weitere. Explosion und ein Diagramm, wie es die Linien b-b-b-b in Fig. 9 zeigen, und der Kolben erhält einen neuen Impuls zur Vorwärtsbewegung. So lange der Daumen 13 eingeschaltet bezw. in Thätigkeit Und der Absperrhahn 3 der Antriebvorrichtung offen bleiben, fährt auch die Maschine in der Bewegung fort und erhält bei jeder zweiten Umdrehung mit geringem Druck einen neuen Antriebimpuls.

Wenn die Beschleunigung der Kurbel grofs genug geworden ist, um den Compressionswiderstand überwinden zu können, so wird der Hahn 3 geschlossen, der Antriebdaumen 13 ausgerückt und die Maschine arbeitet dann mit ihrer gewöhnlichen EntzUndungsvorrichtung unter Druck weiter.

Anstatt Gas direct aus den Leitungsröhren mit seinem gewöhnlichen Druck in den Cylinder zu führen, kann auch eine Handpumpe 12 angewendet werden, um Gas durch das Hemmventil 15 und durch die Düse 10 (Fig. 7) in den Cylinder zu bringen.

Die Wirkung ist genau dieselbe wie bei der vorher beschriebenen Anordnung und tritt die Explosion im Cylinder in dem Moment ein, in welchem der Kolben der Handpumpe vollständig niedergedrückt ist; das Hemmventil 15 verhindert, dafs die Wirkungen der Explosion die Gaspumpe erreichen. Die Ladung der Gaspumpe und der Strahl aus der Düse 10 sind derart gerichtet, dafs die explosive Mischung sofort in die Antriebdüse 5 treten mufs.

Sollen Mengen von Gas und Luft unter Druck durch die Antriebvorrichtung verbrannt werden, so wird die in Fig. 8 dargestellte Einrichtung verwendet. Die Antriebdüse 5 ist hier mit dem Compressionsraum verbunden und communicirt mit der unteren Seite des automatischen Ventils 19, welches in seiner oberen Stellung gegen den Widerstand der Feder 20 von der Stellschraube 21 gehalten werden kann.

Wenn die Maschine in Gang gesetzt werden soll, wird die Schraube 21 gelöst und das Ventil 19 durch die Feder 20 oder auch durch sein eigenes Gewicht niedergedrückt, so dafs über demselben ein offener Raum entsteht; eine Flamme 6 ist von aufsen so angebracht, dafs sie in diesen Raum über dem Ventil 19 hineinzüngelt und von hier aus durch die Oeffnung 22 mit den aus der Düse 5 tretenden, aus dem Cylinder herkommenden bezw. verdrängten Gasen in Berührung kommen kann. Sobald diese Gase explosiv geworden sind, werden sie von der Flamme 6 entzündet und brennen im Raum 17.

Wenn der Gasstrom aufhört, tritt die Flamme aus dem Raum 17 auf einmal durch das Rohr 16 in den Cylinder zurück und die erste Explosion findet statt, wobei das Ventil 19 nach oben gedrückt und der Ventilsitz (Raum über dem Ventil) geschlossen wird.

Die Maschinenwelle dreht sich nach der Explosion, der Kolben entleert das verbrannte Gas und eine frische Ladung tritt in den Cylinder; das Ausströmventil schliefst sich bei dieser Anordnung vor dem Ende der Druckperiode, und nachdem die Gase, welche wiederum der Düse 5 entströmen, wie vorstehend an-

gegeben, entzündet wurden, schliefst sich das beim Saughub geöffnete Ventil 19 durch den bei der Explosion im Cylinder vermehrten Druck.

Die aus der Düse 5 im Raum 17 brennende Flamme schlägt immer dann in den Cylinder zurück und bringt hier die Mischung zur Explosion, sobald der Druck den im Cylinder oder nahezu diesen Druck erreicht hat.

Die Verhältnisse der Düse 5 und des Raumes 17 sind derart angeordnet, dafs die Explosion stets beim Ende des Hubes eintritt. In dieser Weise erhält man eine Reihe von Explosionen unter Druck, welche mehr Kraft abgeben als jene, welche man ohne Druck erhält.

Das Ventil 19 wird durch die Feder 20 oder sein eigenes Gewicht herabgedrückt, wenn der Druck bis auf jenen der Atmosphäre fällt, und bei jeder zweiten Drehung erfolgt eine Entzündung.

Die Hülfsflamme 23 hat den Zweck, die bei jeder Explosion erlöschende Hauptflamme 6 sofort wieder anzuzünden.

Das Ventil 19 ist mit einem Kanal oder einer Rinne 24 versehen, wodurch ein Auslauf durch den ringförmigen Durchgang 18 geschaffen wird, so dafs die Wirkung der Düse 5 durch das Auslaufventil nicht beeinträchtigt wird.

Die Verhältnisse der Düse 5 können bei allen Anordnungen derart geändert werden, dafs die Flamme auch dann in den Cylinder zur Explosion der darin befindlichen explosiven Gemenge zurücktritt, wenn sie nur vermindert anstatt ganz abgeschnitten wird, da das Wesentliche dieser Düse darin besteht, dafs die Flamme sofort zurückschlägt, wenn die Geschwindigkeit ihrer Verbreitung die ,Geschwindigkeit der Ausströmung übersteigt.

Das Ventil 4 hat, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, Rinnen 25, um der Flamme den Durchgang zu gestatten, doch können auch andere zweckentsprechende Einrichtungen hierfür in Anwendung kommen; dasselbe kann, wie in den Fig. 6 und 7, anstatt nur durch sein eigenes Gewicht, durch eine Feder offen gehalten und auch an der Seite oder unter dem Cylinder anstatt über demselben an-^ gebracht werden.

Anstatt besonderer Vorrichtungen zur Einführung der entflammbaren Dämpfe behufs Ingangsetzung der Maschinen können auch von Hand die Hülfsventile geöffnet und auf dieselbe Weise die Maschinen in die richtige Lage gebracht werden, um die brennbare Mischung einzuführen und dann, durch Drehung in die umgekehrte Stellung, dieselbe schnell durch die Antrieböffnung herauszutreiben, wo sie entzündet wird, dann die Flamme, zurückschlägt und die Mischung im Cylinder wie oben beschrieben zur Explosion bringt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Das Verfahren, Gasmotoren dadurch in Gang zu setzen, dafs entflammbare Gase oder Dämpfe in den Arbeitscylinder geführt werden, um ein explosives Gemenge zu bilden, von welchem ein Theil durch eine Oeffnung ins Freie entweicht, hier mit einer äufseren Flamme oder einem Aequivalent hierfür in Berührung kommt, von letzterer, wenn explosiv, entzündet wird und dann, nachdem das Entweichen des explosiven Gemenges aufgehört oder sich vermindert hat, in den Cylinder zurückschlägt Und hier das darin befindliche explosive Gemenge zur Explosion bringt, wodurch die Maschine in Gang gesetzt oder derselben ein weiterer Impuls gegeben wird, wenn sie bereits nach erfolgter Explosion im Gange ist.

2. Eine zu dem unter 1. bezeichneten Verfahren dienende Hülfsanzündevörrichtung, bestehend aus einem mit der Compressionskammer 1 in Verbindung stehenden Ventilkasten 2, welcher mit einem automatischen Ventil 4 und einer Oeffnüng 5, insbesondere von konischer Form, versehen ist, sowie aus einer äufseren Flamme 6, welche derart .gerichtet ist, dafs sie mit den aus der Oeffnung 5 strömenden Gasen oder entzündlichen Dämpfen in Berührung kommt und di.ese, wenn explosiv, entzündet (Fig. 1 bis 6).

3. Eine zu dem unter 1. bezeichneten Verfahren dienende modificirte Antrieb vorrichtung, bestehend aus einer durch die Oeffnung 5 und Rohr 16 mit dem Cylinder in Verbindung stehenden Hülfskammer 17, aus einem mit letzterer communicirenden automatischen Ventil 19, welches von dem aus dem Cylinder durch den ringförmigen Durchgang 18 zuströmenden Druck gegen seine Unterseite geschlossen wird, und aus einer äufseren Flamme 6, welche so gerichtet ist, dafs sie bei offenem Ventil 19 über demselben durch Oeffnüng 22 in die Hülfskammer 17 hineinzüngelt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.