DE721173C - Verfahren zum Anlassen von mehrstufigen Freiflugkolben-Motorverdichtern - Google Patents

Description

J 5°3?4

Die Erfindung (betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zum Anlassen von mehrstufigen Freiflugkalfoen-Motorverdichtern, die mit Hilfe von Druckgas von der Verdichterseite her in. Gang· gesetzt werden.

Bekannt sind Anlaß verfahren, bei denen die Flugmasisen in der Anlaßstellung zunächst festgehalten werden (jz. B. mittels einer aushebbaren Klinke), auf der Verdichterseite

ίο mit Druckgas beaufschlagt and alsdann durch Auslösen der Festhaltevorrichtung zur Verdichtung und Zündung der Motorladung freigegeben werden,
' Ferner hat man bereits vongeschlagen, einstufige Freifluglcolben-Motorverdichter ohne Verwendung einer Festhaltevorrichtung für die Flugmassen anzulassen, indem man die Flugmassen, nachdem sie in die Stellung gebracht worden sind, die etwa dem Beginn der Verdichtung der Motorladung entspricht, durch plötzliches Beaufschlagen der Verdichterkoliben mit Druckgas in< Gang setzt.

In beiden Fällen soll die Anlaßdruckluft in den Verdichterräumen nach Beendigung des ersten Anlaßhtibes (d. i, der Hub zur Verdichtung der Motorladung, im folgenden kurz Rückhulb genannt) bis auf den Änsaugdruck des zum Anlassen benutzten- Verdichterarbeitsraumes (aliso beim einstufigen Verdichter im allgemeinen bis auf den Atmo-Sphärendruck) entspannt sein. Der Druck des hierbei zum Anlassen benutzten Druckgases entspricht demgemäß etwa dem betriebsmäßig erreichten Verdichterenddruck. Sollen mehrstufige Verdichter nach diesem Verfahren angelassen werden, so muß jede Verdichterstufe mit Anlaßdruckgas von dem in ihr betriebsmäßig erreichten Verdichtungsenddruck beschickt werden. Es müßte demnach für jede Verdichterstufe je ein Speicher mit Anlaßdruckgas vorgesehen werden, dessen Druck dem Erddruck der betreffenden Verdichterstufe entspricht; die Beschaffung und Bereithaltung von Anlaßdruckgasmengen von so verschiedenen · Drücken wäre jedoch zum mindesten sehr umständlich. Man hat zum Vermeiden dieses Nachteils vorgeschlagen, alle Verdichtungsstufen mit Anlaßdrudkgas von gleichem Druck zu beschicken, 'dessen Höhe so gewählt ist, daß die Gesamtkolbenkraft beim Anlässen etwa ebenso hoch ist wie im normalen Betrieb beim Beginn des Rückhubes. Dieser Druck ist aber verhältnismäßig niedrig, und man benötigt deshalb sehr große Speicherräume und große Leitungs- und Ventilquerschnitte, die sich namentlich in den höheren .Stufen oft kaum unterbringen lassen.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Hermann Jänicke in Dessau^

Es ist weiterhin bei Freiflugkolben-Motorverdichtern, welche zur Stabilisierung des Laufes außer den VerdichterzyMndern noch • besondere Gaspuffer aufweisen, "bekannt, diese Puffer z.um Anlassen der Maschine mit Druckgas zu benutzen. Hierbei wird mit dem zum Anlassen benutzten Pufferraum ein im Vergleich hierzu großer, mit Anlaßdruckgas gefüllter Behälter über ein Ventil verbunden, ίο das zum Anlassen geöffnet wird und während des ganzen Anlaßvorganges offen bleibt. Der Druck dieses Anlaßdruckgases ist höher als der im Pufferraum im normalen Betriebe herrschende Druck und höher als der Förderdruck des Verdichters. Infolge des großen Behälterraumes expandiert das Anlaßdruckgas beim Anlassen nur ganz wenig, sein Energieinhalt wird also schlecht ausgenutzt. In Verbindung mit dieser Einrichtung ist auch eine Regelvorrichtung .bekannt, durch welche der Druck der Anlaßiuft allmählich bis auf den normalen Pufferdruck gesenkt wird, während der in den Verdichterräumen herrschende Verdichtungsenddruck allmählich ansteigt. Diese Regelvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem das Abströmen von Anlaßdruckgas aus dem genannten Behälter in die \^rerdichterförderleitung ermöglichenden, von einer Feder im Sinne 'des Schließens belasteten Ventil, das mit einem Stufenkolben verbunden ist, auf dessen kleinere Fläche der Druck des Anlaßdruckgases und auf dessen größere Fläche der hinter dem Druckventil (in der Förderleitung) des Verdichters herrschende Druck, beide im Sinne des Öffnens, übertragen wird. Der erstgenannte Druck reicht allein nicht aus, um das Ventil zu öffnen, dieses Öffnen erfolgt erst nach und nach durch das Hinzutreten des allmählich anwachsenden Verdichterförderdruokes.

Gemäß der Erfindung wird nur ein Teil der vorhandenen Verdichterstufen zum Anlassen benutzt, und es wird das Anlaßdruckgas unter einem Druck eingeführt, der höher als der betriebsmäßig in diesen Verdichterstufen erreichte Druck ist, wobei das Anlaßgas in den zum Anlassen benutzten Verdichterstufenräumen während des Anlaßhubes bzw. während .der Anlaßhübe stark expandiert. Die Verwendung von Anilaßdruckgas, das unter einem höheren Druck als dem Betriebsdruck der zum Anlassen benutzten Verdichterstufe steht, bietet zunächst den Vorteil, daß der Anlaßgasspeicher und auch die Anlaßgasleitungen und Anlaßventile geringere Abmessungen haben können, als wenn das Druckgas etwa denselben Drude hätte, wie er in der zum Anlassen benutzten Verdichterstufe betriebsmäßig erreicht wird. 's» Das Anlassen gemäß der Erfindung kann so erfolgen, daß, wie an sich bekannt, der .Anlaßvorgang bereits mit einem Arbeitsspiel (d. i. Motorladungsverdichtungshub und Motorarbeitshub) beendet ist. Es läßt sich aber 'das Anlassen nach der Erfindung auch so durchführen, daß das nur einem Teil der vorhandenen Verdichterstufe!! zugeführte Anlaßdruckgas in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen jeweils sich ausdehnt und wieder verdichtet wird und daß am Ende jeder 7» Verdichtung ein Teil dieses Anlaßdruckgases aus dem Verdichterzylinder ausgeschoben wird, so daß die bei aufeinanderfolgenden Verdichtungen erreichten Enddrücke immer niedriger werden, bis sie schließlich bis auf die jeweiligen betriebsmäßigen Enddrücke der zum Anlassen benutzten Stufen gesunken sind, während in den nicht zum Anlassen benutzten Verdichterstufen der Verdichtungsenddruck von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel bis zur betriebsmäßigen Höhe ansteigt. Beispielsweise werden hiernach bei einem zweistufigen Verdichter die Verdichterkolben der zum Anlassen dienenden zweiten Stufe mit Druckgas beaufschlagt, dessen Druck etwa dem Doppelten bis Dreifachen des betriebsmäßig in der zweiten Verdichtungsstufe erreichten Enddruckes entspricht. Bei Anwendung eines so hohen Anlaßdruckes kann das Anlaßgas durch die gesteuerten Öffnungen besonders schnell hindurchströmen, so daß den Flugmassen eine hohe Anfangsgeschwindigkeit für den Motorladungsverdichtungshub erteilt wird, was vor allem für ein Anlassen, bei dem die Fhigmassen nicht durch «5 eine aushebbare Klinke o. dgl. festgehalten werden, vorteilhaft ist.

Zum Anlassen gemäß der Erfindung können auch Verdichterstufen benutzt werden, deren betriebsmäßiger Verdichtungsenddruck ion kleiner ist als der höchste vorkommende betriebsmäßige Enddruck; das Anlaßdruckgas kann dann einer höheren nicht zum Anlassen benutzten Verdichtungsstufe entnommen sein. Für den Fall, daß hierbei mehrere Verdichterstufen zum Anlassen benutzt werden sollen, werden diese Stufen zweckmäßig mit Anlaßdruckgas von gleichem Druck beschickt, der aber höher ist als der höchste betriebsmäßige Enddruck dieser Stufen, so daß zur Aufspeicherung des Anlaßdruckgases nur ein einziger Behälter benötigt wird, der zudem unmittelbar von einer höheren Stufe des Verdichters aus aufgefüllt werden kann. Auch hierbei kann der Anlaßvorgang bereits mit dem ersten Arbeitsspiel beendet oder auf mehrere Arbeitsspiele verteilt sein. Im letzteren Falle sinken in den Arbeitsräumen der zum Anlassen benutzten Verdichterstufen die am Ende des Verdichtungshubes herrschenden Drücke und die im Gasinhalt der Verdichtertoträume aufgespeicherten Arbeitsbeträge von Spiel zu

72117a

Spiel 'bis auf die dem normalen Betrieb entsprechenden Werte ah, während in den nicht zum Anlassen benutzten Verdichterstufenräumen diese Werte allmählich von den dem Stillstand entsprechenden Beträgen bis zu ihrer normalen betriebsmäßigen Größe anwachsen. An Hand der in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Einrichtungen zur Durchführung des neuen Anlaßverfahrens und mit

»ο Hilfe von Diagrammen soll in folgendem die Erfindung noch näher veranschaulicht werden.

Abb. ι ist ein Schnitt durch die linke

Hälfte eines zweistufigen Freiflugkolbenmotorverdichters mit gegenläufigen, stets frei beweglichen, d. h. nicht durch eine Klinke o. dgl. in bestimmter Lage feststellbaren Flugmassen.

Abb. 2 zeigt in Anlehnung an Abb. 1 eine Einrichtung, mittels deren der Anlaßvorgang mit einem, Arbeitsspiel beendet ist.

Die Abb. 3 bis 12 stellen Druckvolumendiagramme eines über mehrere Arbeitsspiele sich erstreckenden Anlaßvorganges dar, und zwar zeigen die Abb. 3, 5, 7, 9, 11 die Diagramme der zum Anlassen benutzten zweitön Verdichterstufe und die Abb. 4, 6, 8, 10, 12 die Diagramme der nicht zum Anlassen benutzten ersten Verdichterstufe.
Abb. 13 ■veranschaulicht einen Schnitt durch die linke Hälfte einer zweistufigen Freiflugkolbenmaschine, bei der die Flugmassen in der Anlaßstellung mittels einer Klinke festgehalten werden können.

Abb. 14 zeigt in vergrößertem Maßstabe ein druckgesteuertes Auslaßventil 21 für die zum Anlassen benutzte Verdichterstufe.

Übereinstimmende Teile sind in den verschiedenen Abbildungen gleich bezeichnet.
Bei dem Beispiel nach Abb. 1 bewegt sich in' dem Verbrennungszylinder 1 der Motorkolben 2, der unmittelbar mit dem Verdichterkolben 3 der ersten Stufe und mit dem Verdichterkolben 4 der zweiten Stufe verbunden ist; die Verdichterkolben laufen in den Verdichterzylindern 5 bzw. 6. Die Rückseite 7 des Verdichterkolbens 3 dient gleichzeitig als Spülpumpe; die Spülluft wird in den Zylinder 5 während des Betriebes über die Saugventile 8 angesaugt und über die Druckventile 9 in den Spülluftibehälter 10 gefördert, von wo sie durch die vom Kolben 2 gesteuerten Spülschlitze 11 des Motorzylinders 1 hindurchströmt. Der Brennstoff wird durch eine Düse 12 in die durch Verdichtung hocherwärmte Zylinderladung eingeführt und durch die Verdichtungswärme gezündet.

Zur Sicherung der Gegenläufigkeit der beiden Flugmassen· trägt jede Fkigmasse aine Zahnstange 13, 13', die in ein unverschieblich gelagertes Zahnrad 14 eingreifen. Durch Drehen des Zahnrades 14, beispielsweise mittels einer auf seine Achse aufsteokbaren Handkurbel, können die Flugmassen von Hand in die in der Zeichnung dargestellte Anlaßstellung gebracht werden, 'bei der sie den am Zylinderdeckel der zweiten Verdichterstufe angebrachten Anschlag 15 berühren oder sich in dessen Nähe befinden.

Im normalen Betrieb wird in der ersten Verdichterstufe beim Rückhub Luft aus der Atmosphäre über die Ventile 16 angesaugt und auf dem Motoranbeitshube über die Ventile 17 in den Aufnehmer iS gefördert. Von dort gelangt sie über die Einlaßventile 19 in den Zylinder 6 der zweiten Verdichterstufe, wird 'darin weiter verdichtet und dann über ■die hintereinandergeschalteten Auslaßventile 20 und 21 und die Leitung 22 in den Aufnehmer 23 gefördert und von dort über ein fed'erbelastetes Ventil 24 dem Sammel- und -Venbrauchsbehälter 25 zugeführt. Das Auslaßventil 21 ist mit einem Kolben 26 verbunden, dessen Stirnfläche größer als die des Ventiltellers ist. Ferner ist es durch eine im Sinne des Schließens wirkende Feder 27 ibelastet.

Es sei hier bemerkt, daß es bei Freiflugkolbenmotorverdichtern bekannt ist, an der Verdichtertotraumwand zwei Auslaßglieder _ in Parallelschaltung anzuwenden. Das eine Auslaßglied wird mit Hilfe einer Feder und eines vo.m Druck in der Förderleitung entgegen· der Federkraft belasteten Kolbens ■beim Anlassen geschlossen gehalten, es arbeitet dann nur das andere Auslaßglied, das nur von einer Feder solcher Spannung belastet ist, daß es erst öffnet, wenn der Druck im Verdichter raum 'bis über den normalen Betriebsdruck angestiegen ist. Wenn der Druck in der Förderleitung die normale Höhe erreicht hat, überwindet er die Kraft der das erste Auslaßglied auf Schießen belastenden Feder, es wird dann dieses Auslaßgliied wirksam, während das andere Auslaßglied geschlossen bleibt.

Es ist ferner bekannt, am Auslaß eines Verdichters zwei Auslaßglieder -in Hintereinanderschaltung anzuordnen. Das vom- Verdichter weiter iaibliegende Glied ist hierbei als Ventilteller mit einem gleich großen Kraftausgleichikolben ausgebildet und wird durch eine besondere Kraft dauernd auf Schließen belastet, es arbeitet also im Betriebe ständig mit und dient im wesentlichen nur als Sicherheitsglied für den Fall einer Beschädigung des ersten Auslaßgliedes.

Beim Gegenstand der Abb. 1 ist in der Totraumwand der zweiten Verdichterstufe ein Anlaßventiil 28 vorgesehen, das den Übertritt des Anlaßdruckgases aus einem Speicherraum 31 in den Verdichterzylinder 6 steuert. Der Teller des Ventils ist mit einem

721178

Kolben 29, 'der eine größere Stirnfläche als der Ventilteller besitzt, verbunden und durch eine Feder 30 im Sinne des Schließens belastet.
Das Anlassen geschieht nun wie folgt:

Zunächst werden die Flugmassen 2, 3, 4 mittels einer auf die Achse des Zahnrades 14 aufsteckbaren Handkurbel (oder auf sonst geeignete Weise) bis zum Anschlag 15 auseinandergeschoben. Alsdann wird der Anlaßdruckgasspeicher 31 von einer Anlaßdruckgasquelle 34 aus über die Verbindungsleitung 32 und das darin eingebaute Schaltglied 33 gefüllt. Hierbei kann sich das Anlaßventil 28 zunächst nicht öffnen, weil der auf die Differenzfläche des Kolbens 29 wirkende Druck des Anlaßgases und die Schließkraft der Feder 30 das Ventil 28 geschlossen halten. Wenn aber das Anlaßgas im Anlaßgasspeicher 31 die zum Anlassen notwendige Druckhöhe erreicht hat, öffnet sich das von einer Feder belastete Ventil 35 in der Leitung 37, die von dem Speicherraum 31 zu dem an die Rückseite des Kolbens 29 angrenzenden «5 Raum 36 führt. (An Stelle des Ventils 35 könnte auch ein handbetätigtes Schaltglied, z. B. ein Hahn, vorgesehen, sein.) Die auf den Kolben 29 einwirkenden beiderseitigen Druckkräfte gleichen sich dann aus, und die auf den Ventilteller 2S wirkende Druckkraft der im Speicher 31 enthaltenen Anlaßluft bewirkt ein rasches Öffnen dieses Ventils. Die Anlaßluft wirkt jetzt auf den Verdichterkolben 4 und verschiebt die Fhigmassen mit großer Geschwindigkeit nach rechts, wobei gleichzeitig die Motorzylinderladung verdichtet wird. An diese Verdichtung im Motorraum schließt sich die Verbrennung und die Expansion der Verbrennungsgase an, wodurch der erste Arbeitshub des Motors bewirkt wird. Das Anlaßventil 28 wird nach dem Ausströmen des Anlaßgases aus dem Speicher 31 durch die Kraft der Feder 30 geschlossen. Zur Entlüftung des Raumes 36 ist beispielsweise eine ganz feine Öffnung 38 in der Wand dieses Raumes oder irgendeine andere Entlüftungsvorrichtung bekannter Art vorgesehen.

Ein solches Anlaßventil 28 ist zwar in seinen wesentlichen Merkmalen an sich bekannt, jedocäi mit dem Unterschied, daß sich das bekannte Ventil vom Totraum weg, während das Ventil 28 sich zum Totraum hin öffnet. Ferner soll bei dem Bekannten das Druckgas aus dem Raum hinter dem mit dem Ventil fest verbundenen kleinen Kolben, der in beiden Fällen mit Anlaßdruckgas über ein Rückschlagventil zwecks Eröffnung des Anlaßventils beaufschlagt wird, durch feine Bohrangen im Rückschlagventilkörper allmählich abströmen, während bei Vorliegendem diese engen Bohrungen 38 unmittelbar in dem mit Druckgas gefüllten Raum 36 hinter dem kleinen Kolben 29 angeordnet sind. Das allmähliche Abströmen des Druckgases durch die 6g engen Bohrungen erfolgt beim Bekannten in die durch einen Hahn verschließbare Verbindungsleitung zwischen dem besagten Raum und dem Anlaßgasspeicher, wogegen hier das Druckgas in die Atmosphäre abströmt, so daß der Raum 36 vollständig entlüftet werden kann. Dieses ist bei dem Bekannten nicht möglich, weil im Anlaßgasspeicher¹ bzw. in der Leitung von diesem zum besagten Raum hinter dem kleinen Kolben nie Atmosphärendruck, sondern nach erfolgtem Anlassen nur ein geringerer als Anlaßdruck herrschen kann. Im übrigen kann das Abströmen des Druckgases aus dem Raum hinter dem kleinen Kolben bei dem Bekannten nur so lange in den Anlaßgasspeicher erfolgen, wie der genannte Hahn in der Verbindungsleitung diese Verbinidung herstellt. Da der Hahn jedoch von Hand betätigt wird, besteht die Gefahr, daß diese Verbindung durch vorzeitiges Schließen des Hahnes unterbrochen wind, noch bevor das Druckgas aus dem besagten Raum abgeströmt ist, so daß die Entlastung des kleinen Kolbens mangelhaft ist. Eine solche Gefahr besteht naturgemäß bei der Bauausführung nach der Erfindung nicht. Angesichts dieser unterscheidenden baulichen Einzelheiten gegenüber dem Bekannten erweist sich die vorliegende Ausgestaltung des Anlaßventils 28 nabst zugehörigen Einzelheiten zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung besonders vorteilhaft.

Die ersten Arbeitsspiele beim Anlassen mögen nun beispielsweise an Hand der Diagramme gemäß den Abb. 3 bis 12 für einen zweistufigen Verdichter veranschaulicht werden. In diesen und den folgenden Diagrammen deuten die Pfeile I Rückhübe (Motoriadungsverdichtungs§iübe) und die Pfeile II Motorarbeitshübe an.

Abb. 3 zeigt den Druckverlauf im Verdichterzylinder der zweiten Stufe während des ersten Anlaßhubes. Dabei ist angenommen, daß das Anlaßdruckgas im Speicher 31 (Volumen v_s) unter einem Druck von 24 ata no steht. Sobald nun das Anlaßventil 28 sich öffnet, strömt das Anlaßdruckgas in den Raum 40 (Totraum νγ ) und dehnt sich darin aus, wobei der Druck auf etwa 23 ata sinkt. Unter diesem Druck setzt sich die Flugmasse in Bewegung, und es erfolgt auf dem Wege bis zum Freilegen der Auslaßventile 20 durch den Kolben 4, wobei zwischen Verdichter-Jeckel und -kolben das Volumen ζ·_τ eingeschlossen ist, eine weitere Entspannung des Anlaßgases bis auf etwa 20 ata. Sobald der Kolben 4 die Öffnungen der Auslaßventile 20

freigibt, expandiert das Anlaßgas in den Raum 41 zwischen den Ventilen 20 und 21, und sein Druck sinkt auf etwa 16 ata ab. Im weiteren Verlauf des ersten Motorladungs-Verdichtungshubes (Rückhubes) entspannt sich das Anlaßglas bis auf etwa 7 ata. Während dieses Vorganges ist in der ersten Verdichterstufe Luft oder Gas von atmosphärischem Druck angesaugt worden (s. Abb. 4).

xo Nach erfolgter Zündung der Motorladung wird auf dem ersten Motoiarbeitshub das im Verdichter zylinder 6 (der zweiten Stufe) befindliche Gas von einem Druck von 7 ata an wieder verdichtet (Abb. 5). Die Verdichtungslinie verläuft steiler als die Expansionslinie in Abb. 3, weil durch Schließen des Anlaßventils 28 der Speicherrauim 31 vom Verdichterzylinder abgeschaltet ist, die Verdichtung sich also in einem kleineren Gesaimtraum als die vorausgehende Expansion vollzieht. Man erreicht so gegen Ende der Verdichtung im Zylinder 6 und im Raum 41 einen Drude (von beispielsweise 18ata), der höher ist als der höchste beim Rückhub im Raum 41 'herrsehende Druck von 16 ata. Die Spannkraft der Belastungsfeder 27 des Ventils 21 ist nun so eingestellt, daß dieses Ventil sich bei diesem höheren Druck (von 18 ata) öffnet, so daß ein Teil des wiederverdichteten Anlaßgases in den Behälter 23 ausgeschöben wird, was im Diagramm der Abib. 5 durch ■die waagerechte Ausschublinie veranschaulicht ist. In der ersten Verdichterstufe ist dagegen beim ersten Motorarbeitshub nach Abb. 6 das eingesaugte Gas auf etwa 2 ata verdichtet worden. Zur Rückführung der Fluigimassen dient der in dem Druckgas'kissen der Verdichtertoträume aufgespeicherte Energieinhalt. Auf diesem Rückhub (Motorladungsverdichtungshuib) entspannt sich 'das im Zylinder der zweiten Verdichterstufe befindliche Druckgas von 18 ata auf 5 ata (s. Abb. 7), während im Verdichterraum der ersten Stufe der Drude des Gases wieder auf atmosphärischen Drude fällt (s. Abb. 8). Durch das bereits ibeim ersten Motorarbeitshub erfolgte Überschieben eines Teiles des Anlaß druckgases über das Ventil 21 in die Leitung 22 und in den Aufnehmer 23 ist auch der Druck in diesen Räumen erhöht worden. Dieser erhöhte Druck wirkt jetzt auf der Differenzfläche des Kolbens 26 der Feder 2/ entgegen, schwächt also deren Wirkung. Die Folge ist, daß beim zweiten Motorarbeitshub (Abb. 9) das Ventil 21 schon bei einem Druck von 14 ata im Verdichterzylinder 6 öffnet und daß wiederum ein Teil des Anlaßgases in den Aufnehmer 23 ausgeschoben wird. Währenddessen ist das Drudegas in der ersten Verdichterstufe (Abb. 10) auf 2,5 ata verdichtet worden. Dieses Wechselspiel, wonach in dem Arbeitsraum der zum Anlassen dienenden zweiten Verdichterstufe die am Ende des Motorarbeitshubes (zugleich Verdichtungshub des Verdichters) herrschenden Drücke und die in den Druckgaskissen der Verdichtertoträume aufgespeicherten Energiebeträge absinken, während -in (der nicht zum Anlassen dienenden, ersten Verdichterstufe diese Werte allmählich anwachsen, wiederholt sich so lange, bis der auf die Differenzfläche des Kolbens 26 wirkende Drude im Aufnehmer 23 so groß geworden ist, idaß er die Spannkraft der Feder 27 überwiegt und das Ventil 21 demzufolge ständig offen bleibt. Damit ist der normale Betriebszustand erreicht, der durch die Diagramme gemäß den Abb. Ii und 12 veranschaulicht ist. Nach Abb. 11 erfolgt auf dem Motorarbeitshub in der zweiten Verdichterstufe eine Verdichtung des Gases von 3,5 ata auf den Betriebsenddruck von 8 ata und nach-AbIb. 12 in der ersten Verdichterstufe eine Verdichtung des· Gases von 1 ata auf den Betriebsanddrude von 3,5 ata.

Abb. 2 zeigt in Anlehnung an Abb. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anlaßeinrichtung, welche die Durchführung des ganzen Anlaßvorganges in einem Arbeitsspiel gestattet. Am Zylinder 6 der zum Anlassen dienenden zweiten Verdichterstufe ist ein nach außen öffnendes Ventil 50 vorgesehen, das 'durch eine Feder 51 im Sinne des Schließens belastet · wird, Das dieses Ventil 50 umschließende Gehäuse ist über die Leitung 52 mit dem Aufnehmer 18 der ersten Verdichter-'Stufe und über die Leitung 53 mit dem idarin eingebauten Rückschlagventil 54 mit dem Raum zwischen dem Ventilteller 21 und dem Kolben 26 verbunden.

Das Anlassen spielt sich folgendermaßen ab: Die Vorbereitungen zuim Anlassen und die Einleitung des ersten Motorladungsverdichtungshubes (Rüdehubes) erfolgen in gleicher Weise wie bei der Einrichtung nach Abb. 1. Während aber bei der Einrichtung nach Abb. ι am Ende des ersten Motorladungsverdichtungshubes kein Anlaßdruckgas¹ aus dem Zylinder 6 entweichen kann, strömt beim Gegenstand der Abb. 2 gegen Ende des ersten Motorladungsverdichtungsbufoes ein Teil des Anlaßdruckgases durch das Ventil 50 aus dtem Verdichterzylinder 6 aus. Die Feder 51 des Ventils 50 ist so bemessen, daß sie das Ventil 50 schließt, sobald so viel Druckgas ausgeströmt ist, daß dias im Verdichterzylinder 6 verbleibende Restgas nur noch die betriebsmäßige Druckhöhe (beispielsweise 3,5 ata gemäß Abb. 11) am Ende der Expansion, des Verdiditerzyliniderinhalts besitzi. JDas durch die Öffnung des Ventils 51 ausgeströmte Gas gelangt nun zu einem Teil

über das Rückschlagventil 54 in das Gehäuse des Ventils 21 und drückt auf den Kolben 26. Die Fläche dieses Kolbens ist im Vergleich zu 'der Fläche des Ventiltellers 21 so bemessen, daß der Druck des ausgeströmten Gases auf diese Differenzfläclie die Kraft 'der Feder 27 überwindet und somit das Ventil 21 öffnet. Der andere Teil des durch Ventil 51 ausgeströmten Gases gelangt durch Leitung 53 in den Aufnehmer 18 der ersten Verdichterstufe, wobei sich das Drudegas Ws auf die dem normalen Betriebszustande im Aufnehmer 18 entsprechende Druckhöhe ausdehnt.

Da Inzwischen die Zündung der Motorladung erfolgt ist, wird auf dem durch die Verbrennung im Motorraum bewirkten ersten Motorarbeitshub das im Zylinder 6 eingeschlossene Druckgas verdichtet (z. B. gemäß Abb. 11) von 3,5 ata auf 8 ata und zu einem Teil über das von einer entsprechend bemessenen Feder im Sinne des Schließens betastete Ventil 24 in den Behälter 25 ausgeschoben. Da ferner bereits im Aufnehmer 18 Gas vom Betriebsdruck (beispielsweise 3,5 ata) enthalten ist, wird das auf dem ersten Motorladungsverdichtungshub (Rüekhub) im Zylinder 5 der ersten Verdichterstufe eingesaugte Gas gleich auf den Betriebsenddruck dieser Stufe (also beispielsweise gemäß Abb. 12 von 1 ata auf 3,5 ata) verdichtet, wie es durch Abb. 12 dargestellt ist. Hiernach ist also der Anlaßvorgang bereits mit einem Arbeitsspiel beendet.

Abb. 13 zeigt die linke Hälfte eines zweistufigen Freiflugkolben-Motorverdichters mit gegenläufigen Flugmassen, die sich in der Anlaßstellung befinden und in dieser mittels einer ausschaltbaren Festhaltevorrichtung festgelegt werden können.

Die Vorrichtung zum Festhalten der Flugmassen in der gewünschten Anlaßstellung besteht aus einer Sperrnase 46 an einer der Zahnstangen 13 und einer damit zusammenwirkenden Klinke 45, die am Maschinengehäuse gelagert ist und durch den Druck des Anlaßdruckgases ausgehoben werden kann. Zu diesem Zweck ist an die Klinke 45 eine Stange 44 angeschlossen, die an ihrem freien Ende einen Kolben 47 trägt, der sich in einem Zylinder 48 bewegt. Durch eine auf diesen Kolben wirkende Feder 49 wird die Klinke in ihrer Sperrstellung gehalten. Der Zylinder 48 ist mittels einer Leitung 55 über ein Schaltglied 56 mit dem Anlaßgasbehälter 34 verbunden. In ihrer die Flugmasse nicht festhaltenden Lage wird die Sperrklinke 45 mittels des federbelasteten Bolzens 57 dadurch verriegelt, daß dieser Bolzen, über den Kolben 47 greift, sobald dieser durch den Gasdruck nach unten gedrückt ist. Diese Verriegelung ist erforderlich, damit die Klinke 45 nicht während des Betriebes in die die Flugmassen festhaltende Lage sich einstellen und dadurch die Maschine stillsetzen kann.

Das Anlassen geschieht nun bei einer Maschine nach Abb. 13 folgendermaßen:

Zunächst werden die Flugmassen mittels einer auf die Achse des Zahnrades 14 aufsteckbaren Handkurbel in die Anlaßstellung gebracht (d. h. bis etwa zur Berührung des Anschlages 15 im Zylinder 6 auseinandergeschoben). Alsdann wird der Bolzen 57 mit Hilfe des Handgriffes 58 aus seiner sperrenden Stellung gezogen, so daß der Kolben 47 infolge des Druckes der Feder 49 nach oben verschoben wird:, wodurch die Klinke 45 hinter die Nase 46 greift. Hierauf wird, die Anlaßdruckgasquelle 34 über das Schaltglied 33 an den Verdichterzylinder 6 der zweiten Stufe angeschlossen. Eine Bewegung der Flugmassen tritt hierbei zunächst noch nicht ein, weil dieselben durch die Sperrvorrichtung 45, 46 festgehalten sind. Erst wenn das Schaltglied 56 geöffnet und der Anlaßgasdruck durch die Leitung auf den Kolben 47 übertragen wird und diesen nach unten drückt, wird die Klinke 45 ausgehaben; die Flugmassen werden frei und bewegen sich nunmehr, getrieben von dem auf die Verdichterkolben der zweiten Verdichterstufe wirkenden Gasdruck, aufeinander zu. Hierbei verdichten die Motorkolben erstmalig die Ladeluft im Motorarbeitsraum. Nach dem Einführen von Brennstoff in der Nähe der inneren Totlage der Motorkolben erfolgt die Verbrennung und anschließend die Expansion der Gase im Motorarbeitsraum, wodurch der erste Arbeitshub des Motors bewirkt wird. Im übrigen verläuft dann das Anlassen in der an Hand der Abb. 1 bis 12 beschriebenen Weise weiter.

Gemäß Abb. 14 ist in dem Teller des Ventils 21 eine enge Bohrung 60 vorgesehen. Es kann also Anlaßdruckgas schon während des ersten Motorladungsverdichtungshubes hinter das Ventil 21 und in die Räume 22, 23 treten. Hierdurch läßt sich der auf mehrere Arbeitsspiele verteilte Anlaßvorgang in einfacher Weise verkürzen; denn durch das Einströmen im von Anlaßdruckgas vom Beginn des Anlassens an steigt der auf den Kolben 26 wirkende Druck in den Räumen 22, 23 schneller an und zwingt dadurch das Ventil 21 früher zum ständigen Offenbleiben als beim Fehlen dieser Bohrung 60. Diese enge Bohrung 60 hat weiterhin den Zweck, das Anlassen noch sicherer zu gestalten. Es kann vorkommen, daß bei den ersten Motorarbeitshüben (z. B. infolge noch unvollkommener Verbrennung) der Hub der Flugmassen nicht seine volle Länge erreicht und daß demzufolge auch der

zum Öffnen des Ventils 21 erforderliche Verdichtungsenddruck nicht erreicht wird. Beim Fehlen der Bohrung 60 würde also das Ventil 21 geschlossen bleiben, so daß die Maschine in solchem Falle nicht in den normalen Betrieb ZrU bringen wäre. Die Bohrung 60 gibt nun die Möglichkeit, daß auch dann Druckgas .hinter das Ventil 21 treten und in die Räume 22, 23 gelangen kann, wenn der im Zylinder 6 erreichte Verdichtungsenddruck infolge zu kurzen Flugmassenhubes nicht hoch genug ist, um die Kraft der Feder 27 zu überwinden und so das Ventil 21 zu öffnen. Infolge des Druckgasübertrittes durch die Bohrung 60 in die Räume 2.2., 23 steigt der Druck darin allmählich an, bis er schließlich ausreicht, um das Ventil 21 zum ständigen Öffnen zu bringen. Statt der Bohrung 60 könnte auch ein anderer Durchgang vom Raum 41 her vorgesehen werden. Diese Drosselöffnung 60 im Teller des Ventils 21 ist hinsichtlich der durch sie hervorgerufenen Wirkungen im wesentlichen ähnlich einer 'bekannten Einrichtung, bei der man beim Anlassen bis zum Erreichen des normalen Betriebsdruckes im Druckluftbehälter aus dem Verdichterraum Druckgas langsam über ein Drosselventil austreten läßt. Jedoch besteht der Unterschied, daß bei dem Bekannten 'das als Hilfsabsperrorgan benutzte Drosselventil unmittelbar am Verdichterraum angeordnet ist und diesen abschließt, während es sich im vorliegenden Fall uim ein Ventil handelt, das hinter das den Verdichterraum abschließende Auslaßventil geschaltet ist. Die Drosselöffnung 60 stellt demgemäß im vorliegenden Fall nicht etwas grundsätzlich Neues 'dar, sondern bietet im Rahmen des Erfindungsgedankens nach Anspruch 4 besondere Vor- teile bei der Ausübung des Verfahres gemäß der Erfindung.

Bei mehrstufigen Freiflugkolben^Motorverdichtern, bei denen einzelne oder alle Verdichterstufen in mehrere Verdichterräume aufgeteilt sind, z. B. bei symmetrisch gebauten Maschinen mit gegenläufigen Flugmassen, kann die Erfindung in der Weise Verwendung finden, daß nur ein Teil der Verdichterräume derselben Verdichterstufe zum Anlassen benutzt wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Anlassen von mehrstufigen Freiflugkolben-Motorverdichtern ohne zusätzliche Stabirisierungsverdichter mit Hilfe von Druckgas, das auf der Verdichterseite zugeführt. wird, dadurch ge- kennzeichnet, daß nur ein Teil der vorhandenen Verdichterstufen zum Anlassen benutzt und das Druckgas unter einem Druck eingeführt wird, der höher als der 'betriebsmäßig in diesen Verdichtersfcufen erreichte Verdichtungsenddrudk ist, wobei das Anlaßgas in den zum Anlassen benutzten Verdichterstufenräumen während des Anlaßhulbes bzw. während der Anlaßhiifoe stark expandiert.
2. 2. AnI aß verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einen Teil der vorhandenen Verdichterstufen eingeführte Anlaßdruckgasmenge von höherem als dem betriebsmäßigen Endd'ruck dieser Verdichterstufen in mehreren aufeinanderfolgendien Arbeitsspielen jeweils sich ausdehnt, nach Abschluß des bzw. der Einlaßorgane für· das Anlaßdruckgas wieder verdichtet wird und am Ende jeder Verdichtung zum Teil aus dem Verdichterzylinder ausgeschoben wird, so daß die bei aufeinanderfolgenden Verdichtungen erreichten Enddrücke immer niedriger werden, bis schließlich der jeweilige betriebsmäßige Enddruck der zum Anlassen benutzten Stufen erreicht ist, während in den nicht zum Anlassen benutzten Verdichterstufen der A^erdichtungsenddruck von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel bis zur betriebsmäßigen Höhe ansteigt.
3. 3. Anlaßverfahren nach Anspruch 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung mehrerer Verdienterstufen zum Anlassen die Verdichterkolben dieser Stufen mit Druckgas gleichen Druckes belastet werden, der höher ist als der höchste betriebsmäßige Enddruck dieser Stufen.
4. 4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Auslaßventil (20) in der Auslaßleitung eines jeden zum Anlassen benutzten Verdichterraumes ein selbsttätiges Ventil angeordnet ist, dessen Teller (21) mit einem eine größere Stirnfläche als der Ventilteller besitzenden Kolben (26) verbunden ist, und daß dieser- Teller von dem auf der Differenzfläche lastenden Druck im Öffnungssinne, von einer Feder (27) im Schließsinne belastet wird, derart, daß das Ventil, solange hinter demselben ein geringerer Druck als der betriebsmäßige Verdichtungsenddriuck des 'betreffenden Verdichtungsraumes herrscht, erst öffnet, wenn der Drude vor dem Ventil (im Verdichterzylinder) über den betriebsmäßigen Verdichterstufenenddruck angestiegen ist, daß es aber ständig offen bleibt, wenn der Druck hinter dem Ventil den betriebsmäßigen Verdichterstufenenddruck erreicht hat.
5. 5· Einrichtung zum Anlassen von mehrstufigen Freiflugkolbenverdichtern nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Totraumwand eines jeden zum Anlassen benutzten Verdichterraumes ein nach dem Totraum hin öffnendes Ventil angeordnet ist, dessen Teller (28) mit einem eine größere Stirnfläche als der Ventilteller besitzenden Kolben (29) verbunden ist, und welches von dem auf der Differenzfläche lastenden Druck eines Anlaßgasspeichers (31) und einer Feder (30) im Sinne des Schließen« belastet wird, so daß der Anlaßgasspeicher mit Druckgas gefüllt werden kann, ohne daß das mit diesem Speicher in ständiger Verbindung stehende Ventil sich öffnet, daß ferner durch Verbinden des Raumes (36) hinter dem Kolben (29) mit dem Anlaßgasspeicher (31) das selbsttätige Öffnen des Ventils unter dem Druck im Anlaßgasspeicher bewirkt wird und daß der Raum (36) infolge Anordnung von Öffnungen (38) in demselben entlüftet wird zum Zwecke des vorzugsweise allmählichen Schließens des Ventils (28) bei dem auf den Anlaßhub folgenden Verdichtungshub.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller des Ventils (21) eine enge Durchgangsöffnung (60) besitzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen