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Patentanwalt

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Feue Beschreibung

lflugkolbenmaschine, insbesondere Flugkolben-Ireibgaser

erzeuger.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flugkolbenmaschine, insbesondere einen Flugkolben-Treibgaserzeuger, bei der die Terdichtungsarbeit auf dem Einwärtshub der Flugkolben geleistet wird.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der auf der Innenseite des Verdichterkolbens gelegene

Teil/Hes Verdichterzy^inders zur luftverdichtung, und der auf der Aussenseite dieses Kolbens gelegene Teil als Ener

giespeioher dient. ^" ^ ^f" "^ ^****=— '^νψν^ήΐ^"

Es findet somit in ein und demselben Zylinder die luftverdichtung und die Speicherung der zur Eückfülirung des Flugkolbens in seine innere Totpunktstellung notwendige» Energie statt.—)

Der auf der Aussenseite des Verdichterkolbens gelegene Teil des Verdichterzylinders hat genügend grosse Abmessungen, um die beim Auswärtshub des Flugkolbens an diesen abgegebene motorische Antriebsarbeit in sich aufzunehmen.

Bei Flugkolbenmaschinen gemäss der Erfindung steht häufig der Zunahme, die die im Energiespeicher aufgespeicherte Energie bei einer Vergrösserung des Kolbenhubes

erfährt, keine entsprechende Vergrösserung des Energiebedarfs bei dem einwärts gerichteten Hub gegenüber. In solchen Fällen !kann die Zunahme der im. Energiespeicher aufgespeicherten Energie ein ständiges Anwachsen der Kolbenhübe und der im Energiespeicher und im Brennkraftzylinder auftretenden Höchstdrücke zur Folge haben, bis diese Kolbenhübe und Höchstdrücke unzulässige, die Maschine gefährdende Werte erreichen. Um diese Gefahr zu beseitigen, wird gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung eine bekannte, aäf die Verminderung oder Abstellung der Brennstoffzufuhr einwirkende Hubbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die durch den Flugkolben betätigt wird, wenn er den im Dauerbetrieb zulässigen grössten Hub überschreitet.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen die

Fig. 1 und 2 schematisch im Schnitt zwei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäss ausgebildeten Treibgaserzeugers mit Freiflugkolben.

In den Zeichnungen handelt es sich um Treibgaserzeuger, bei denen mindestens ein Teil der Verdichtungsarbeit in den Verdichterzylindern auf dem Bückhub der Flugkolben vor sich geht. Eine solche Maschine kann abgesehen von ihren pneumatischen Energiespeichern in irgend einer üblichen leise ausgebildet sein. So weist diese Maschine gemäss dem in Fig. 1 dargestellten Aus führungs bei spül, einen Motorzylinder 1 auf, in dem zwei gegenläufige Motorkolben 2¹ und 2¹^ arbeiten. Diese Motorkolben geben in der Fähe ihres äusseren Totpunktes Einlassöffnungen 3 und Auslassöffnungen 4 frei, letztere sind an eine Drucksammelleitung 5 angeschlossen. Ferner ist mit jedem der Motorkolben je ein

Verdichterkolben 6 und 6 verbunden. Erfindungsgemäss dienen die auf der Innenseite der Verdichterkolben gelegenen Häume 7 und 7 zur Verdichtung der Luft und sind daher mit Ansaugventilen 8 und Druckventilen 9 versehen, während die auf der Aussenseite der Verdichterkolben in

1 2 dem gleichen Zylinder befindlichen Häume 10 und 10 die pneumatischen Energiespeicher bilden, welche beim auswärts gerichteten Hub der Kolben den Hauptteil der im IJotorzylindern entwickelten Energie in sich aufnehmen, um diese beim einwärts gerichteten Kolbenhub zwecks Ver-

1 7 dichtung der in den Räumen 7 und 7 befindlichen Luft und der Ladeluft des Motorzylinders wieder abzugeben.

Die Kolbensätze 2¹, 6¹ und 2², 6 bilden Plugkolbensätze, die in üblicher Weise in ihren Bewegungen durch eine Synchronisierungsvorrichtung verbunden sind. Die Synchronisierungsvorrichtung besteht z.B. aus Zahnstan-

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gen 11 und 11 , die an die ZoIbensatze angeschlossen sind, und die zwecks Synchronisierung ihrer Bewegungen mit einem gemeinsamen Polizei 12 in Eingriff stehen.

Ferner ist eine Vorrichtung zur Speisung des Motorzylinders 1 mit Brennstoff vorgesehen- Diese Vorrichtung umfasst z.B. eine Einspritzdüse IZ _t die durch eine Pumpe 14 mit Brennstoff versorgt wird. Die Pumpe 14 wird von einem Nocken 15 angetrieben, der auf der Achse des die Synchronisierung der Sahnstangen bewirkenden Sitzeis 12 sitzt.

Der Zylinder 1 befindet sich im Inneren eines dichten Druckluftbehälters 16. Dieser Behälter wird mit der Spül- und Speiseluft des Zylinders 1 durch die Druckluftventile 3 der Verdiohterzylinder der Maschine gespeist.

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Die in den Energiespeiehern 10 und 10 aufgespeicherte Energiemenge ist um so grosser, je langer der auswärts gerichtete Kolbenhub ist. Gleichzeitig nimmt bei Yergrösserung des Kolbenhubes auch die in die Yerdichterräume 7 und 7 angesaugte Luftmenge und somit die beim einwärts gerichteten Kolbenhub zu leistende Yerdichtungsarbeit zu. Die Zunahme dieser Yerdichtungsarbeit ist aber häufig geringer als die Zunahme der in den Yerdichterzylindern aufgespeicherten Energie. In solchen Fällen muss dafür gesorgt werden, dass trotz dieses Fehlens eines Lnergieauagleichs ein ständiges Srösserwerden der Kolbenhübe und damit der gressten Drücke in den Energie speichern und im Motorzylinder verhindert wird.

Zu dem Zweck ist gemärjs einer weiteren Ausbildung der Erfindung eine Hubbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, die durcDi die Flugkolben betätigt wird, wenn sie den im Dauerbetrieb zulässigen grössten Hub überschreiten.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsform der

Hubbegrenzungsvorrichtung ist der eine der Freiflugkolben-

Sätze j beispielsweise der den Yerdiciiterkolben 6 enthaltende Flugkolbensatz, mit einem Stdssel 17 versehen. Dieser Stössel wirkt auf einen Schwinghebel 18 ein, sobald der Kolbenhub die grösste länge überschreitet, die mit dem Dauerbetrieb vereinbar ist. Die Sinwirjcung des Stössels 17 auf den Hebel 13 hat zuerst, d.h. also_? wenn die übermässig langen Hübe noch nicht die äusserst zulässigen Werte erreichen, die Oeffnung eines Yentils 19 zur Folge. Sind aber die übsrmässig langen Hübe noch länger, so wird nach der Oeffnung des Yentils 19 auch noch ein Yentil 20 geöffnet. Die beiden Yentile steuern zwei verschiedene Druckluft-

leitungen.

Der τοπ dem Ventil 19 gesteuerte Druckluftkreis, der also gleich dann wirksam wird, wenn die Plugkolbensätze gerade beginnen, die im normalen Betrieb noch zulässigen grössten Hübe zu überschreiten, wirkt auf das Mengenregelungsglied 21 der Brennstoffpumpe 14 ein, und zwar geschieht dies beispielsweise mittels eines Kolbens 23, der in einem Zylinder 22 beweglich ist, und der über einen Excenter 24 an das Steuergestänge 25 des Brennstoffregelgliedes 21 angeschlossen ist. Das Ganze ist derart ausgebildet, dass die Liefermenge der Pumpe 14 Terringert wird, sobald Druckluft infolge der Oeffnung des Yentils 19 in den Zylinder 22 gelangt.

Die zweite Druckluftleitung, die durch Oeffnen des Yentils 20 wirksam wird, ruft die Blockierung des Kolbens der Pumpe 14 hervor, indem beispielsweise die Druckluft dieses zweiten Druckluftkreises auf einen Kolben 26 einwirkt, der in einem Zylinder 27 verstellbar ist, und zu dem die Druckluft Zutritt hat, sobald das Ventil 20 geöffnet ist.

Ferner sind Hähne oder dergleichen 28 und 29 vorgesehen, durch die die Druckluft aus den Zylindern 22 und ZJ ausgelassen wird, nachdem die durjh die Oeffnung der Ventile 19 und 20 bewirkte Korrektur durchgeführt ist.

Bei der zweiten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform hat die Betätigung des Schwinghebels 13 die Oeffnung eines Auslassventils 30 zur Folge, das an die Druckleitung der.'Pumpe angeschlossen ist. Zu dem Zweck steht das Ventil 30 unter der Wirkung eines Kolbens 31_} dessen eine Seite unter dem Druck einer Feder 32 steht, die bestrebt ist,das

Tentil 30 geschlossen zu halten.

Wenn auf die andere Seite des Kolbens Jl Druckluft wirkt, indem beispielsweise ein Saum 50 durch eine Leitung 51 mit dem Energiespeicher 10 in Verbindung gesetzt wird, so wird dadurch das Auslassventil 30 geöffnet und die Förderung der Pumpe 14- entsprechend vermindert oder gans unterbrochen. Hierbei wird der Zutritt der Druckluft zu dem Kolben 31 von einem Ventil 33 gesteuert, das derart unter der Einwirkung des Hebels 18 steht, dass dieses Yentil 33 geöffnet wird, wenn der Hebel 13 ausgeschwenkt wird. Sowohl in dem einen als auch in dem anderen der Beiden beschriebenen Fälle wird die gewünschte Hubbegrenzung erhalten, da die Menge des in den Brennkraftzylinder 1 eingespritzten Brennstoffes und somit auch die in dem genannten Zylinder entwickelte Betriebsleistung um so stärker verringert wird, je mehr der vorangegangene Kolbenhub den noch mit einem Dauerbetrieb vereinbaren Grösstwert überschritten hat.

G-emäss einer weiteren zweckmässigen Ausbildung der Erfindung kann dafür gesorgt werden, dass der Hub, bei dem die Hubbegrenzungsvorrichtung wirksam wird, mit einer der Betriebscharakteristiken der Maschine veränderlich ist. Eine solche Betriebscharakteristik kann beispielsweise der Förderdruck in dem Druckluftbehälter 16 sein.

In diesem Pail wird der Behälter 16 durjh eine leitung mit einem Zylinder 35 verbunden, in dem ein Solben 36 arbeitet, der unter der Wirkung einer Hückführfeder 37 steht. Der Kolben 36 ist mit der Schwenkachse 38 des Hebels 18 derart verbunden, dass eine Verschiebung des Kolbens 36 infolge einer Erhöhung des Steuerdruckes die Wirkung hat, dass der Schwenkhebel 18 von dem Stössel 17 entfernt wird. Das Eingreifen der

Hubbegrenzungsvorrichtung wird somit verzögert.

Wie schon oben dargelegt worden ist, hat eine Vergrösserung des Kolbenhubes auch eine Vergrösserung der angesaugten luftmenge und der beim Rüokkehrhub der Kolben zu leistenden Yerdichtungsarbeit zur Folge. Es empfiehlt sich, duroh geeignete Wahl der Abmessungen der Maschine dafür zu sorgen, dass die Zunahme der Yerdichtungsarbeit mindestens gleich einem Drittel der Zunahme der bei dem vorangegangenen auswärt» gerichteten Hub in den Energiespeicher aufgespeicherten Energie ist.

Schliesslioh wird der Treibgaserzeuger oder Druckluft verdichter noch dadurch vervollständigt, dass er mit Mitteln zum Anlassen versehen wird, die in ihrer Gesamtheit in üblicher Weise ausgebildet sind. Diese Anlassmittel bestehen z.B. aus einem Behälter 39, der auf dem Deckel eines der pneumatischen Energiespeicher angebracht ist, und der mit diesem Energiespeicher duroh eine Oeffnung in Verbindung steht, welche durch ein Ventil 40 verschliessbar ist. Das Ventil 40 ist mit einem Kolben 41 verbunden, der in einem Zylinder 42 gieitbar ist und mit einem Ventil 43 versehen ist, das lediglich den Uebertritt ton Druckluft von dem Zylinder 42 nach dem Behälter 39 zu gestattet. Der Zylinder 42 sahliesslich ist über eine leitung 44 mit einer Quelle von Anlassdruckluft verbunden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlassvorrichtung ist die folgende:

Nachdem die Kolben in die Anlasstellung gebracht worden sind, ' w-erripn wirr), wird die Druckluft in den Zylinder 42 hineingelassen. Die Druckluft strömt durch das Ventil 43 hindurch

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und füllt den Baum 39 an, der durch das "Ventil 40 von dem Energiespeicher ICr- getrennt ist. Hierauf wird die Druckluft aus der leitung 44 ausgelassen. Die Folge davon ist, dass das Gleichgewicht zwischen den Brücken, die auf die beiden Seiten des Kolbens 41 wirken, gestört wird. Der Kolben 41 bewegt sich daher in einem solchen Sinne, dass er das Tentil 40 von seinem Sitz abhebt. Infolgedessen gelangt die in dem Behälter 39 befindliche Druckluft in den Energiespeicher 10 und bewirkt das Anlassen der Kolbensätze der Maschine.

Wenn die Maschine die oben behandelte Hubbegrenzungsvorrichtung aufweist, wird zweckmässigerweise dafür gesorgt, dass diese Hubbegrenzungsvorrichtung in der Anlassperiode, d.h. also während des ersten Anlasahubes und bei den auf den Anlasshub folgenden Hüben, bis zum Erreichen des normalen Wärme zustand es der Maschine, schon bei Hüben wirksam -.wird deren G-rösse ve rhäl tni smäs si g gering ist. Aus diesem G-runde ist gemäss Fig. 2 die Quelle der Anlassluft über eine Rückschlagklappe 45 oder dergleichen mit einem Raum 46 verbunden, der mit einem Auslassventil 47 versehen ist. In diesen laum ragt ein Tauchkolben 48 hinein, der mit dem Kolben 36, welch letzterer den Schwinghebel 19 trägt, fest verbunden ist. Das Ganze ist derart ausgebildet, dass die verdichtete Anlassluft, welche auf aen Tauchkolben 48 wirkt, den Schwinghebel IS dem Stössel 17 nähert.

Wenn ein solches System angewendet wird, so genügt es, nach dem Anwerfen der Maschine aas Yentil 47 zu öffnen, damit der Schwinghebel 18 frei diejenige Stellung einnehmen kann, die dem jeweiligen Arbeitsdruck der Maschine entspricht,

Claims

- 9 Patentansprüche

1). Plugkolbenmaschine, insbesondere Treibgaserzeuger mit Plugkolben und einem oder mehreren pneumatischen Ener— giespeichern, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Verdichterzylinder der auf der Innenseite des Ver-

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dichterkolbens, ( 6 oder 6 ) gelegene Haum(7 oder 7 ) f&üx !luftverdichtung, und der auf der Aussenseite des Ver-

ι 2 dichterkolbens gelegene Baum (10^x oder 10 ), als Energie

speicher dient. f-

2). Plugkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines ständigen Anwachsens der Kolbenhübe und damit der Höchstdrücke in dem Energiespeicher (ICr- oder 10 ) und dem Brennkraft zylinder (1) eine'auf die Verminderung oder Abstellung der Brennstoffzufuhr einwirkende Hubbegrenzungsrorriohtung vorgesehen ist, die durch den oder die Plugkolben betätigt wird, wenn die Kolben den im Dauerbetrieb zulässigen grössten Hub überschreiten.

3)· Plugkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrensungsvorrichtung zwei Ventile (19, 20) umfasst, von denen das eine (19) allein betätigt wird, wenn der Hubüberschuss verhältnismässig geringfügig ist, und auf das die Brennstoffmenge regelnde Steuerglied (21) im Sinne einer Verringerung der Brennstoffmenge einwirkt, während das zweite Ventil (20) nach dem ersten Ventil (19) betätigt wird, wenn der Hubüber3chuss einen gewissen Wert überschreitet, und die Brennstoffzufuhr vollkommen abstellt.

4). Plugkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hublänge, bei welcher die Hubbegrenzungsvorrichtung wirksam wird, in Abhängigkeit vonl, ■e- Arbeitsdruck der Plugkolbenmaschine derart veränderlich ist, dass bei einer Zunahme des Arbeitsdruckes die Betätigung der Hubbegrenzungsvorrichtung verzögert wird.

5). Plugkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlassperiode der Plugkolbenmaschine die Hubbegrenzungsvorrichtung derart verstellt wird, dass die Hübe, die zvoc Betätigung der Hubbegrenzungsvorrichtung führen, kürzer sind als im normalen Betrieb.

6). Plugkolbenmaschine nach Anspruch 5, bei der das Anlassen durch Einblasen von Druckluft, beispielsweise in die pneumatischen Energiespeicher geschieht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Hubbegrenzungsvorrichtung selbsttätig durch den Druck der Anlassluft geschieht.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren

folgende Druckschriften*) •
in Betracht gezogen worden.

*) Nichtzutreffendes ist zu streichen

Zeichnung nicht vorhanden