DE91958C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei den Kraftmaschinen, bei welchen die Drehbewegung durch die geradlinige Bewegung eines in einem Cylinder sich bewegenden Kolbens erzeugt wird, tritt bei jedem Hubwechsel ein todter Punkt auf, in welchem eine Kraftübertragung nicht stattfindet. In der Nähe dieses Punktes ist aber die Kraftentwickelung wie z. B. bei den Dampfmaschinen und Gasmotoren die gröfste.

Bei der vorliegenden Maschine tritt die gröfste Kraftentwickelung in dem Augenblick auf, in welchem die Pleuelstange unter einem rechten Winkel zum Kurbelarm steht. Bei der Dampfmaschine wird die lebendige Kraft des in dieser Stellung der Pleuelstange eingelassenen Dampfes ausgenutzt,, welcher vor der Pressung wirkt; beim Gasmotor, bei welchem die Entzündung einen Stofs verursacht, ist es vortheilhaft, diesen gröfsten Kraftaufwand in dem Augenblick zu erzeugen, in welchem die Kurbel denselben zum gröfsten Theil, wenn nicht vollständig wieder aufzunehmen vermag.

Um den gewünschten Erfolg zu erreichen, kommen Cylinder mit beweglichen Böden in Anwendung, welche sich mit dem Kolben nach jedem Ende des Cylinders um einen Bruchtheil des' Hubes bewegen und dann unbeweglich und fest bleiben, sobald' der Dampf eingelassen werden oder die Explosion vor sich gehen soll.

Das oben beschriebene System kann nicht allein an Dampf- oder Gasmaschinen vortheilhafte Anwendung finden, sondern auch an Heifsluftmaschinen, hydraulischen Maschinen und anderswie betriebenen Maschinen, bei welchen die geradlinige Bewegung eines Kolbens in eine Drehbewegung umgesetzt werden soll. An Stelle eines beweglichen Bodens oder Deckels können auch zwei bewegliche Böden für jeden Cylinder angeordnet werden.

Beispielsweise ist die Einrichtung in der Zeichnung als an einem Gasmotor angewendet gezeigt, welcher nach einfachem System im Zweitakt mit voraufgegangener Compression arbeitet. Die Speisung erfolgt in gleichmäfsigen Mengen und die Regelung ist elektromagnetisch.

Fig. ι der Zeichnung zeigt eine Seitenansicht, theilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Grundrifs und Fig. 3 links eine Endansicht und rechts einen Schnitt hinter dem Cylinderboden. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Cylinders.

Der Maschinencylinder, welcher einfach wirkend ist, besitzt einen beweglichen Boden A, welcher sich im hinteren Theil des Cylinders bewegt und mit einem Bolzen -B ausgerüstet ist, der mit dem Querbalken C fest verbunden ist. Letzterer besitzt zwei Arme D, welche an ihren Enden Ansätze E tragen, die als Stützen für die Sperrhebel des Cylinderbodens ^. dienen, wenn dieser festgelegt werden soll. Diese Hebel bestehen aus zwei Theilen F und G, welche bei α drehbar mit einander verbunden sind. Der Theil F wird von der Kurbel H getragen, welche lose drehbar auf der Querwelle / sitzt und durch eine Lenkstange / in Verbindung mit dem Plättchen K steht. Dieses

Plättchen läfst sich in dem Cylinder L hin- und herbewegen und wird durch eine Feder M derart beeinflufst, dafs sie das Bestreben hat, den Hebel FG zu strecken, d. h. in eine gerade Linie zu bringen. In dieser Stellung ist dann der Cylinderboden A festgelegt, um den Druck, welcher durch das Gas erzeugt wird, aufnehmen zu können.

Zum Oeifnen des Gelenkes, um den Boden A wieder zurückzubewegen, sind die Kurbeln N vorgesehen, welche die Gestalt eines Bügels besitzen und mit einem bestimmten Zwischenraum die Kurbeln H umschliefsen. Die Kurbeln werden mit Hülfe der auf der Antriebswelle O sitzenden Excenter P bethätigt.

Die Excenter P bewegen sich parallel zu einander und dienen auch zum Oeffnen des Auslafsventils für das verbrauchte Gas. Die Excenterstange des einen Excenters steht aufserdem mit den Mechanismen zur Erzeugung der Flamme in Verbindung.

Die Zuführung oder Speisung wird durch die über die Welle I hinaus verlängerten Kurbeln N vermittelt, welche eine bei R¹ drehbare Lenkstange R bethätigt. Zu diesem Zweck trägt die Stange R einen Bügel Q, an welchem zwei kleine Hebel b und c drehbar sitzen, die durch die kleine Lenkstange d mit einander verbunden sind, derart, dafs sie beide sich gleichzeitig und gleichartig mit Hülfe eines Hebels S bewegen können. Der Hebel 5 kann durch einen Elektromagneten S¹ angezogen werden, wie unten näher beschrieben ist, sobald infolge zu grofser Geschwindigkeit ein Strom in dem Elektromagneten erzeugt wird, welcher überdies auf dem Bügel Q. festsitzt und sich mit diesem bewegt.

Die Hebel b und c gelangen, je nachdem sie sich in angehobener oder gesenkter Lage befinden, gegenüber der Spindel des Ventils T oder T¹, von denen ersteres, T, mit der Aufsenluft und mit dem hinteren Theil des Cylinders in Verbindung steht. Durch das Ventil T¹ wird das Gasgemenge in denselben Theil des Cylinders eingelassen.

Der Auspuff wird durch das Ventil U bewirkt, welches sich mit Hülfe der Hebel U¹ öffnet. Letztere werden durch die Lenkstangen U² bethätigt, welche drehbar mit den Excenterstangen P² verbunden sind.

Der Regler besteht aus einem schweren Stück V, welches in einer Oeffnung in einer Excenterscheibe hin - und herbewegt werden kann und durch parallel bewegliche Hebel f geführt wird. Die Feder g wirkt entgegen der Centrifugalkraft auf das Gewicht V ein. Mit dem Gewicht V bewegt sich ein Bolzen h, welcher an seinem Ende ein isolirtes Messingplättchen i trägt. In der Bahn des Plättchens i befinden sich zwei weitere parallele und von einander isolirte Messingplättchen X, welche mit der Drahtumwickelung des Elektromagneten S¹ verbunden sind.

Die Explosionskammer ist seitlich vom Cylinder angeordnet und mit dem Theil hinter dem beweglichen Boden A durch ein Ventil Y und mit dem Theil vor dem Boden durch Oeffnungen Z verbunden. Sie ist beiderseitig durch Bronzeschrauben k verschlossen, durch welche elektrische Drähte gezogen werden, die in geeigneter Weise isolirt sind.

Damit die Explosion nur . stattfinden kann, wenn der bewegliche Boden festgelegt ist, also die Hebel F und G sich in einer Linie befinden , ist ein Arm D mit einer Erhöhung / versehen, die eine isolirte Linse oder einen Knopf to trägt. Letztere kommt mit einem Bronzeplättchen η in Berührung, das mit einem Draht der Explosionskammer in Verbindung steht.

Der Strom wird dem Knopf m durch einen Läufer ο zugeführt, welcher ein biegsames Plättchen ρ trägt, das mit einem Pol der Batterie in Verbindung steht. Der Läufer ο ist an der Excenterstange auf derselben Seite wie die Erhöhung angebracht. Das biegsame Plättchen kommt mit dem Knopf m in Berührung, sobald die Hebel F und G geschlossen sind.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Der Kolben P¹ befindet sich am Ende seines Hubes und desgl. der bewegliche Boden A. Bewegt sich der Kolben P vorwärts, so folgt demselben auch der Boden oder Kolben A. In diesem Augenblick ist das Ventil T"¹ geöffnet und gestattet den Eintritt des Gasgemenges hinter den Boden A. Der Kolben P¹ setzt seine Bewegung fort und kehrt zurück, um wieder mit dem Boden oder Kolben A in Berührung zu kommen, welchen er wieder zurückdrängt. Letzterer drückt das Gasgemenge durch das Ventil Y in der Kammer V¹ zusammen und die Oeffnungen Z sind während dessen durch den Kolben P¹ geschlossen. Am Ende der Bewegung ist das Gasgemenge zusammengedrückt; der Kolben P bewegt sich von neuem vor, zieht A nach sich und saugt eine neue Füllung an.

An die erste der Oeffnungen Z angelangt, wird der Kolben A durch die Hebel F und G festgelegt, das Excenter hebt die Platte ρ des Läufers ο an, der Contact ist hergestellt und ein Funken wird in der Kammer V¹ erzeugt, so dafs die Explosion oder Zündung erfolgt. Bei der Rückbewegung des Kolbens P treibt derselbe das verbrauchte Gas durch das Ventil £/, dessen Schliefsung derart geregelt wird, dafs der Contact oder Anprall der beiden Kolben gegen einander abgeschwächt wird.

So lange, als die Geschwindigkeit ein gewisses zulässiges Mafs nicht überschreitet, wird die Thätigkeit des Ventils T¹ durch den kleinen Hebel c bewirkt. Ueberschreitet jedoch die Geschwindigkeit dieses Mafs, so kommen die Plättchen X in die Bahn des Plättchens i und berühren dasselbe. Dadurch entsteht ein Strom in 'der Wickelung des Elektromagneten S¹, welcher mithin erregt wird und den Hebel S in dem Augenblick anzieht, in welchem die Speisung erfolgen soll. Der Hebel b kommt mit der Spindel des Ventils T in Berührung, welches sich infolge dessen öffnet, während das Ventil T¹ geschlossen bleibt. Die Maschine saugt infolge dessen nur reine Luft an, welche zusammengedrückt wird, sich wieder ausdehnt und ausgestofsen wird, wie es vorher mit den Gasen geschah. Die Hemmung des Hebels c zum Regeln der Speisung geschieht mittelst eines Kegels q, welcher um die Führung für die Spindel des Ventils T¹ drehbar ist.

Es ist leicht, die Compression in dieser Maschine zu erhöhen. Hierzu genügt es, einen Stift am Kolben P¹ anzubringen, den Cylinder durch einen Deckel zu schliefsen, das Gasgemenge durch die Ventile T und T¹ einzuführen, nicht in den hinteren Theil des Cylinders, sondern in den Theil vor dem Kolben in dem Augenblick, in welchem dieser sich rückwärts bewegt, diesen Theil vor dem Kolben mit dem hinteren Cylindertheil derart in Verbindung zu setzen, dafs unter der Einwirkung der Explosion das Gasgemenge von dem vorderen Theil des Cylinders in den hinteren kleineren Theil des Cylinders zwischen den Kolben A und den Boden gelangt, wo es zusammengedrückt wird und von hier in die Kammer F¹ übertritt, und zwar durch das Ventil Y, wobei es noch stärker zusammengedrückt wird, wenn der Kolben P¹ den Kolben A in Richtung des Cylinderbodens vor sich her treibt. Diese Combination ändert am Wesen der Maschine nichts, und es bedarf zur Herbeiführung derselben nur einer Aenderung der Verbindungskanäle. Es ist die Möglichkeit gegeben, je nach Wunsch mit hinterer Compression zu arbeiten oder auch mit vorheriger Compression, und dieses wird nur durch eine einfache Bewegung des Hahnes herbeigeführt.

. In der Zeichnung sind Diagramme dargestellt, welche einen Vergleich zwischen der Wirkungsweise der vorliegenden Maschine und der bisher bekannten ermöglicht.

Bei der in Fig. 5 gezeichneten schematischen Darstellung stellt r s den Weg des Kolbens und r¹ 1s¹ den .halben vom Kurbelzapfen durchlaufenen Weg dar.

Der Weg r s ist beispielsweise in 16 gleiche Theile getheilt, und auf dem Halbkreis r^ts¹ sind gleichfalls Theilstriche angebracht, welche den Stellungen des Kurbelzapfens bei gleichzeitigem Vorgange des Kolbens an den Theilstrichen seines Weges entsprechen.

Wird nun das theoretische Arbeitsdiagramm gezeichnet, welches sich bei dem Durcheilen des Kolbens durch den Weg rs bei einer bestimmten Speisung, z. B. Y₈, ergiebt, so erhält man die verschiedenen Druckangaben entsprechend den Einteilungen des Weges r s.' Mit diesen Druckangaben ist das in Fig. 6 gezeigte Diagramm in gemischter Felderreihe gezeichnet. Diesen Druckangaben in den Punkten 1,2,3... entsprechen Kräfte, welche durch den Kurbelzapfen in den Punkten übertragen werden. Diese Kräfte sind in dem Diagramm Fig. 6 in der schraffirten Felderreihe zur Darstellung gebracht. Die Abscissen entsprechen den verschiedenen Theilen des abgewickelten Halbkreises und die Ordinaten geben die Kräfte an, entsprechend den verschiedenen Stellungen.

Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen in ganz analoger Weise die Kraftentwickelung bei der vorliegenden Maschine. Um jedoch die Leistungsfähigkeit dieser Maschine zu erkennen und im richtigen Vergleich zu. der bisher bekannten Maschine zu bringen, ist es erforderlich, in beiden Fällen dieselbe Dampfmenge bei einer gleichen Länge des Hubes zu Grunde zu legen. Zu diesem Zweck vergleicht man Cylinder mit gleichem Durchmesser, jedoch mufs der der vorliegenden Maschine um das Stück uv, entsprechend dem Weg des beweglichen Bodens, länger sein; das ist also derjenige Theil des Kolbenhubes, währenddessen ein Kraftmittel in den Cylinder nicht eingelassen wird.

In dem Diagramm Fig. 8 ist der Halbkreis abgewickelt, welcher dem Weg u χ entspricht, und es ist angenommen, dafs die Speisung in dem Punkt H erfolgt, welcher der Stelle benachbart ist, in welcher die Pleuelstange rechtwinklig zur Kurbel steht. Die Speisung, welche während des Durcheilens des Weges u\ erfolgt, ist dieselbe, wie sie bei der gewöhnlichen Maschine angenommen ist.

Die Kräftediagramme stellen also zwei verschiedene Arten dar, eine im Cylinder entwickelte gleich grofse Arbeit durch' die Kurbel zu übertragen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Kraftmaschine mit hin- und hergehendem Kolben, gekennzeichnet durch einen oder zwei bewegliche Cylinderböden, welche in der Stellung festgelegt werden, in welcher die Pleuelstange annähernd rechtwinklig zum Kurbelarm steht, wobei zu dieser Zeit die Druckflüssigkeit eingelassen bezw. im Falle einer Kohlenwasserstoffmaschine die Ladung entzündet wird, zum Zweck, in dieser

   Kurbelstellung die gröfste Kraftabgabe zu erzielen.
2. 2. Kraftmaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei unter einander drehbar verbundene Hebel, ■ die nach Art eines Kniehebels den beweglichen Boden in gestreckter Lage festhalten.

   Kraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Kurbelarm, der auf einen der zu 2. genannten Hebel einwirkt, um letztere zusammenzulegen, wenn der bewegliche Boden wieder zurückbewegt wird, bethätigt durch den sich rückwärts bewegenden Treibkolben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.