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Gasmaschine Es ist bekannt, bei einer- Gasmaschine oder Dieselgasmaschine
mit während des Saughubes wirksamen Zuführungsvorrichtungen für Gas und Luft oder
Luft allein zum Arbeitszylinder und einer weiteren, während des Verdichtungshubes
wirksamen Zuführungsvorrichtung für Gas eine Leistungssteigerung dadurch zu erreichen;
daß bei Ansaugung von Luft oder eines verdünnten, noch nicht zündfähigen Gas-Luft-Gemisches
die für die verlangte Leistung noch notwendige Gasmenge während des Verdichtungshubes
unter dem erforderlichen Druck eingeführt bzw. nachgeladen wird. Zur Erhöhung der
Leistung ist daneben auch bekannt, bei normalen Viertaktgasmaschinen mit vorverdichteter
Luft gegen Ende des Ausschubhubes bis zum Übergang zum Saughub zu spülen und gegen
Ende des Saughubes Druckluft nachzuladen. Bei beiden Arbeitsverfahren ist die zu
erreichende Leistung durch die zur Verfügung stehende Verbrennungsluft oder durch
die zunehmende Erwärmung der wärmeleitenden Maschinenteile bei zunehmender Leistung
begrenzt, da bei steigender Temperatur die Gefahr vorzeitiger Zündungen zunimmt,
und zwar beim Spülen und Nachladen während des Ansaugens oder bei beiden Verfahren
während der Verdichtung.
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Die Erfindung bezweckt gegenüber den bekannten Verfahren noch eine
weitergehende Leistungssteigerung, und zwar wird dies dadurch erreicht, claß zusätzlich
zum Einführen von vorverdichtetem
Gas bei Beginn der .Verdichtung
.von -Luft oder zusätzlich zum Aufladen eines noch nicht zündfähigen Gemisches mit
Druckgas noch die Einführung von vorverdichteter Luft zum an sich bekannten Nachspülen
gegen Ende des Ausschubhubes bis Übergang zum Saughub und Nachladen gegen Ende des
Saughubes erfolgt. Diese Betriebsweise ist-sinngemäß auch auf die Dieselgasmaschine
zu übertragen.
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Durch Vereinigung des Druckgasverfahrens mit dem Spülen und Nachladen
mit vorverdichteter Luft ergibt sich ohne Vergrößerung des Zylinderdurchmessers
und des Kolbenhubes sowie ohne Vermehrung der Zylinderzahl eine zusätzliche Steigerung
der Leistung dadurch, daß durch das Spülen und Nachladen die Menge der Verbrennungsluft
noch mehr vergrößert ist gegenüber der Druckgaseinführung, wobei außerdem durch
das Spülen eine Abkühlung der Wandungen des Verbrennungsraumes stattfindet. Hinzu
kommt noch die Vermehrung der größeren Luftmenge gegenüber einem einfachen Spülen
und Nachladen durch das Ansaugen reiner Luft oder einer Gemischmenge mit geringer
Gasbeimengung, zweckmäßig unter der Grenze der Zündfähigkeit. Die Bedingung eines
Vorhandenseins einer für die erhöhte Leistung genügenden Gasmenge und einer genügenden
Vermischung von Luft und Gas ist durch das Einführen des Brenngases unter genügendem
überdruck während des Verdichtungshubes erfüllt. Vorzündungen während des Saughubes
sind vollständig vermieden.
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Die einzelnen Arbeitsgänge der gemäß der Erfindung betriebenen Gas-
oder Dieselgasmaschine sind folgende: i. a) Ansaugen von Luft oder b) Ansaugen eines
verdünnten Gas-Luft-Gemisches, bei dem die Gaszumischung zweckmäßig noch unter der
Zündgrenze liegt. 2. Aufladen durch Druckluft am Ende des Saughubes bzw. am Übergang
zum Verdichtungshub. 3. Nach Beendigung der Luftaufladung bei einem Betrieb nach
i a) Einführung von Druckgas oder bei Betrieb nach i b) Nachladen mit Druckgas im
ersten Teil des Verdichtungshubes unter gleichzeitiger Mischung des Gases mit der
vorhandenen Luft bzw. nach i b) unter gleichzeitigem Vermischen mit dem vorhandenen
verdünnten Gas-Luft-Gemisch. 4. Zweiter Teil des Verdichtungshubes mit weitergehender
Vermischung. 5. Zünden und Ausdehnen (Arbeitshub). 6. Ausschubhub. 7. Ausspülen
mit Druckluft gegen Ende des Ausschubhubes und beim Übergang zum Saughub.
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Eine Gas- oder Dieselgasmaschine nach der Erfindung besitzt Ansaugeleitungen
für Luft oder für ein Gas-Luft-Gemisch sowie gesteuerte Druckgaszuleitungen, wobei
noch für das Spülen und Nachladen eine zusätzliche Lufteinführung vorzusehen ist.
Die verschiedensten Möglichkeiten für die Durchbildung dieser letztgenannten Einlaßvorrichtung
in Verbindung mit den übrigen Einlaßvorrichtungen und den Betätigungsvorrichtungen
sind je nach den Betriebserfordernissen und den gewählten Maschinenkonstruktionen
im Rahmen der Erfindung praktisch durchführbar.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Einlaßvorrichtungen
im Schnitt veranschaulicht. Die Einlaßvorrichtung nach Abb. i ist für stehende Gasmaschinen
gedacht, welche nach dem Druckgasverfahren mit Luftansaugung arbeiten. D,.s durch
eine abgefederte Spindel i bewegte Hauptventile besitzt zu diesem Zweck eine Zuführung
3 für Ansaugeluft und eine Zuführung .4 für Spülluft, welche gleichachsig mit dem
Ventil angeordnet sind. Die Zutritte zum Ventildurchgang werden durch Schieber 5,
6 gesteuert. In üblicher Weise erfolgt die Betätigung des Ventils über einen Hebel
7 und Stoßstange 8 von einer Steuerwelle g aus, deren Einlaßnocken mit io bezeichnet
sind. Das - Ventil i i dient für die Einführung des Druckgases, das bei 12 zutreten
kann. Für dieAnlaßdruckluft ist entweder ein besonderes Ventil vorzusehen, oder
gemäß der Ausführungsform besitzt die am Steuerhebel 13 angelenkte Stoßstange 14.
zwei Führungsrollen 15 und 16, welche abwechselnd mit den Druckgasnocken 17 oder
Druckluftnocken 18 zusammenarbeiten.
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Vor Beginn der Ansaugeperiode werden die Verbrennungsrückstände durch
vorverdichtete Spülluft ausgespült, deren Zutritt durch den Raum :4 und das geöffnete
Ventil e erfolgt. Anschließend wird Luft durch die untere Zuführung 3 angesaugt.
Beim Schließvorgang des Einlaßventils wird durch die Zuführung .4 vorverdichtete
Luft nachgeladen.
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Unter dem Einfluß des Reglers wird je nach der Größe der erforderlichen
Leistung mehr oder weniger Druckluft, gegebenenfalls auch eine geänderte Ansaugeluftmenge
eingeführt. Um die Gasmaschine im Bedarfsfall für den normalen Betrieb nur im reinen
Druckgasverfahren arbeiten zu lassen, kann die Spülluftzuführung nur für die Zeiten
erhöhten Leistungsbedarfs mit der Hand oder automatisch ein- oder ausschaltbar gemacht
werden.
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Abb, 2 zeigt im Schnitt Einlaßvorrichtungen, welche hauptsächlich
für liegende Gasmaschinen bestimmt sind. Hier sind gleichachsig mit dem Einlaßventil
ig die Einführungen 20, 21, 22 für Gas, Mischluft und Spülluft angeordnet, welche
durch Schieber 23, 24, 25, 25a gesteuert werden. Auf der Regelwelle 31 ist der passive
Wälzhebel 33 aufgesetzt, mit dessen Kurvenbahn 34 der aktive Wälzhebel 35 zusammenarbeitet.
Durch die Höhenlage der exzentrischen Regelwelle 31 wird der Hub der Ventilspindel
36 und damit die Menge von Ansaugeluft und Gas bestimmt. Die Menge der zugeführten
Druckluft für Spülen und Aufladen und die Zeit der Einführung werden außerdem durch
den Steuerschieber 25 bestimmt, welcher mit dem auf der Ventilspindel
36 sitzenden Teil 25" zusammenarbeitet. Der Schieber 25 wird über
ein bei 2c) ortsfest drehbar gelagertes Gestänge 27, 28, 29, 30 mit dem in der Regelwelle
31 sitzenden Hebel 32 betätigt.
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Die beiden Steuerorgane `3 und 2.4 sind nicht nur mit dem Ventil ig
in Höhenrichtung beweglich,
sondern auch drehbar, und zwar wird
diese Verdrehung über die mit der Ventilspindel verkeilte Büchse 3; mit dem Stellstift
38 bewirkt. Die Durchgangsquerschnitte der Gas- und Luftfenster können hierbei geändert
werden, ebenso kann eine Absperrung des Gaszutritts je nach der gewünschten Arbeitsweise
der Gasmaschine erreicht werden.
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Für das Druckgas und die Anlaßdruckluft ist ein Ventil 3,9 vorhanden,
dem bei d.o das Arbeitsmittel zuströmt und das über den Steuerhebel 41 von der Steuerwelle
4.2 betätigt wird. Die Nocken .I3 und .[f für das Druckgas und die Druckluft sind
verschiebbar. Es ist auch denkbar, für Druckgas und Druckluft gesonderte Ventile
im Zylinder einzusetzen, die unter tTmständen auch auf hydraulischem Wege zu steuern
sind, vor allem dann, wenn Schwierigkeiten für die Unterbringung der Steuergestänge
bestehen.
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Diese Einlaßsteurung bietet folgende Betriebsmöglichkeiten: Die Maschine
kann im normalen Viertaktverfahren arbeiten. In diesem Fall geben Gassteuerschieber
23 und Luftsteuerschieber 2.I die entsprechenden Öffnungen frei. Spülluft wird nicht
zugeführt; aus Sicherheitsgründen ist die Spülluftleitung abgeschlossen, der Spülluftraum
:22 mit dem Ansaugeluftraum 21 verbunden. Die hierzu benötigten, an sich bekannten
Einrichtungen sind im Bild nicht dargestellt. Die Maschine kann auch im üblichen
Spül- und Aufladebetrieb arbeiten. In diesem Fall wird durch Raum 22 Spül- und Aufladeluft
eingeführt, der Steuerschieber 23 (Gas) durch Verdrehen der Ventilspindel
36 mittels des Stiftes 38 weiter geöffnet, der Steuerschieber 24 j Allsaugeluft)
dagegen weiter geschlossen als im normalen Viertaktverfahren.
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Im Zweidruckbetrieb wird der Gasdurchgang durch Schieber 23 weiter
gedrosselt, der Ansaugeluftdurchgang dagegen durch Schieber 24. weiter geöffnet
als im normalen Viertaktverfahren. Die für die Leistungssteigerung erforderliche
vergrößerte Gasmenge für die vermehrte Luftmenge wird durch Gasventil 39 eingebracht.
Durch zusätzliche Anwendung der Spülung und Aufladung und Änderung von Ansaugegas-
und Druckgasmenge kann die Leistung der Maschine auch im Zweidruckbetrieb weiter
gesteigert werden.
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Die Höchstleistung ergibt sich bei Druckgasaufladebetrieb mit gleichzeitiger
Spülung und Rufladung. In diesem Fall wird während des Ansaugehubes dem Zylinder
nur Luft zugeführt, deren Menge durch die vorhergehende Spülung und die folgende
Rufladung vergrößert wird. Die gesamte einzuführende Gasmenge wird durch Ventil
39. eingebracht. Die erforderliche reichliche Luftfüllung des Zylinders im Ansaugehub
kann auf zweierlei Weise erreicht werden, indem entweder der Gasschieber 23 durch
Verdrehen der Ventilspindel 36 ganz geschlossen, der Luftschieber -24 aber weitestgehend
geöffnet wird. An Stelle dieser Maßnahme kann auch der Raum 2o von der Gaszuführung
getrennt und mit dem Mischluftraum 21 verbunden werden, so daß durch die von den
Schiebern 23 und 2.+ gesteuerten Öffnungen nur Luft eintritt.
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Sämtliche Umschaltungen können automatisch oder von Hand erfolgen.