Mit gegenläufigen Kolben arbeitender Gas-Generator für Gasturbinen
Die Maschine gemäß der Erfindung ist dem Freikolbenmotor von P e s c ä r a ähnlich,
unterscheidet sich jedoch vorwiegend von diesem in der Rückführung der Kolben in
die Zündstellung und in einer wesentlichen Erhöhung der Spielzahl. Die von der äußeren
nach der inneren Totlage zu bringenden Arbeitskolben werden bei Freikolbenmasch-inen
durch Druckluft betätigt. Unterschiedlich hierzu erfolgt diese Rückführung der Kolben
in bekannter Weise mechanisch. Die auf die Arbeitskolben wirkenden Gaskräfte werden
von den Kolben der Kompressoren aufgenommen. Der erfindungsgemäße Gas-Generator
soll .hauptsächlich bei Straßenfahrzeugen angewendet werden, bei denen geringes
Gewicht und gefordert wird. Im Zusammenhang mit dieser Forderung ist die Spielzahl
- hier Drehzahl genannt - von Bedeutung, denn die bei den Freikolben an sich niedere
Spielzahl ergibt für Fahrzeuge zu große Abmessungen. Die Anordnung des hier angewendeten
Kurbeltriebes ist kennzeichnend für die erfindungsgemäße Lösung. Das Triebwerk liegt
außerhalb, und zwar je seitlich an den Zylindern. Es sind ähnliche Anordnungen mit
außerhalb liegender Kurbel bekannt, wobei die Kurbelhelle durch den Brennraum des
Zylinders geführt wird. Eine derartige Ausführung würde bei der bei Einspritzmaschinen
.geforderten inneren Gemischbildung unbrauchbar. Die heute und gerade bei Gas-Generatoren
gestellten Anforderungen können nur dann erfüllt werden, wenn der Brennraum zwischen
den beiden gegenläufigen Kolben völlig frei bleibt, weil die für die Gemischbildung
nötige Luftbewegung eine-große Rolle spielt. Der beim Treibgasverfahren zwangläufige
große Unterschied zwischen den Durchmessern der Arbeits- und Kompressorkolben ermöglicht,
unter der Voraussetzung eines bestimmten Luftdurchsatzes, das Triebwerk
mit
Kurbel und P.leuel so zu bemessen, daß es den geforderten Belastungen standhält.
Letztere sind in der Hauptsahe die bei Aufladung entstehenden Drücke auf die' Arbeitskolben
während des Verdichtungshubes. Die nach der Zündung auftretenden höheren Drücke
wirken auf die Kolben, welche dementsprechend stark beschleunigt werden, bis die
auf der Gegenseite der Kompressoren zu verdichtende Luft ihre Leistung aufnimmt.
Nachdem also keine nennenswerte Leistung nach außen abgegeben wird, werden die beiden
Kurbeltriebwerke während der Ausdehnung nicht beansprucht. Die erfindungsgemäße
Anordnung des Kurbeltriebes verursacht hinsichtlich der Belastung der Pleuelstangen
während der Rückführung der Kolben lediglich eine Beanspruchung auf -Zug, wobei
diese sich auf jeweils zwei Pleuelstangen verteilt. Ein wesentlicher Vorteil ist
die damit erzielte kurze Baulänge. Gegenüber bekannten Treibgas-Generatoren in Trommelbauart
bei gleicher Leistung ist die vorliegende Ausführung mit nur einem Zylinder fertigungsmäßig
im Vorteil. Die Zeichnung zeigt in Fig. i einen Querschnitt I-II und in Fig. 2 einen
Horizontalschnitt durch den Generator.Gas generator for gas turbines working with counter-rotating pistons
The machine according to the invention is similar to the free piston engine of P e s cär a,
However, it differs mainly in the return of the pistons in
the ignition position and in a substantial increase in the number of games. The one from the outer
Working pistons to be brought after the inner dead position are used in free-piston machines
actuated by compressed air. In contrast to this, this return of the pistons takes place
mechanically in a known manner. The gas forces acting on the working pistons are
absorbed by the pistons of the compressors. The gas generator according to the invention
should be used mainly in road vehicles where little
Weight and is required. Related to this requirement is the number of games
- here called speed - of importance, because the free pistons are inherently low
Number of games results in dimensions that are too large for vehicles. The arrangement of the applied here
Crank drive is characteristic of the solution according to the invention. The engine is lying
outside, on each side of the cylinder. There are similar arrangements with
known outside crank, the crank light through the combustion chamber of the
Cylinder is guided. Such a design would be in the case of injection machines
.required internal mixture formation unusable. Today and especially with gas generators
The requirements set can only be met if the combustion chamber is between
the two pistons running in opposite directions remain completely free, because they are responsible for the mixture formation
necessary air movement plays a major role. The inevitable in the propellant process
allows a large difference between the diameters of the working and compressor pistons,
assuming a certain air flow rate, the engine
with
Dimension the crank and connecting rod so that it can withstand the required loads.
The latter are mainly the pressures on the working pistons during charging
during the compression stroke. The higher pressures occurring after ignition
act on the pistons, which are accordingly strongly accelerated until the
Air to be compressed on the opposite side of the compressors begins to perform.
So after no noteworthy performance is given to the outside world, the two
Crankshaft drives not stressed during the expansion. The inventive
Arrangement of the crank mechanism causes the load on the connecting rods
during the return of the piston only a stress on -Zug, whereby
these are distributed over two connecting rods each. A major benefit is
the short overall length achieved with it. Compared to known propellant gas generators in drum design
With the same performance, the present version can be manufactured with only one cylinder
in advantage. The drawing shows a cross section I-II in FIG. 1 and a cross section in FIG
Horizontal section through the generator.
Die Kolben i und 2, welche in Fig. 2 in der Zündstellung gezeichnet
sind, sind an ihrem hinteren Ende mit den Kompres.sorkolben 3 und 4 verschraubt
oder aus einem Stück. Im* Brennkraftzylinder 5, welcher mittels im Gehäuse 6 befindlicher
Befestigungsaugen 7 verschraubt ist, befinden sich die beim Zweitakt üblichen Auslaßkanäle
8 und- Spülkanäle g. Die großen Unterschiede zwischen den Durchmessern des Brennkraftzylinders
5 und der beiden Kompressorenzylinder io und ii lassen es gerade noch zu, die seitlich
am Brennkraftzylinder befindlichen und mit 12 und 13 bezeichneten Kurbeltriebe unterzubringen.
Der beschränkte Platz zwingt dazu, die beiden inneren Kurbelzapfen als »frei fliegend«
auszubilden, so daß der Beanspruchung wegen die Kurbelwangen gleichzeitig ein Teil
des Rollenlagers 14 und 15 bilden. Die Gegenläufigkeit der Kolben erfordert daher
rechts und links und unmittelbar am Zylinder je einen Kurbeltrieb mit zwei um i8o°
versetzte Kurbelzapfen. In Fig. i sind die beiden Kurbelpaare dargestellt und mit
12 bzw. 13 bezeichnet. In Fig. 2 sind die Kurbelzapfen 16, 16' und 17, 17' dargestellt,
an denen die Pleuelstangen angreifen und durch Anlenkung an den Bolzenlagern 18
und i9 an den Kompressorkolben 3 und 4 die Bewegung übertragen. Die äußeren Pleuelstangen
durchkreuzen dabei dieUmfassungen der Rollenlager, welche dementsprechend örtlich
unterbrochen sind. Damit ein absoluter Gleichlauf und' eine Startmöglichkeit mit
einem elektrischen Anlasser möglich ist, werden die beiden Kurbeltriebe durch die
Zahnräder 2o, 2o' und 21, 29 sowie der Vorgelegewelle 22 miteinander verbunden Anlasserzahnkranz
23 und Zahnrad 23 sitzen fest auf der Welle 24, so daß von dort aus angelassen werden
kann. In Verlängerung der Welle 25 des linken Kurbeltriebes 13 werden die hier nicht
dargestellten Nebenapparate, wie Einspritzpumpe, Öler, Zündverteiler, - angetrieben.The pistons i and 2, which are drawn in Fig. 2 in the ignition position
are screwed to the compression piston 3 and 4 at their rear end
or in one piece. In the * internal combustion cylinder 5, which is located in the housing 6 by means of
Fastening eyes 7 is screwed, there are the usual exhaust ports in the two-stroke
8 and flushing channels g. The big differences between the diameters of the internal combustion cylinder
5 and the two compressor cylinders io and ii just allow the side
located on the internal combustion cylinder and labeled 12 and 13 crank mechanisms.
The limited space forces the two inner crank pins to be "free-flying"
train so that the stress because of the crank webs at the same time a part
of the roller bearing 14 and 15 form. The opposite direction of the pistons therefore requires
right and left and directly on the cylinder each a crank drive with two at 180 °
offset crank pins. In Fig. I the two pairs of cranks are shown and with
12 and 13 respectively. In Fig. 2, the crank pins 16, 16 'and 17, 17' are shown,
on which the connecting rods engage and by being linked to the pin bearings 18
and i9 to the compressor pistons 3 and 4 transmit the movement. The outer connecting rods
thereby cross the enclosures of the roller bearings, which accordingly locally
are interrupted. So that an absolute synchronism and 'a start option with
an electric starter is possible, the two crank mechanisms are operated by the
Gears 2o, 2o 'and 21, 29 and the countershaft 22 connected to one another starter ring gear
23 and gear 23 are firmly seated on the shaft 24, so that they can be started from there
can. In extension of the shaft 25 of the left crank mechanism 13, they are not here
Ancillary equipment shown, such as injection pump, oiler, ignition distributor, - driven.
Der Generator arbeitet wie folgt: Ausgehend von der Zündstellung der
beiden Kolben i und 2 treibt das Verbrennungsgas die Kolben nach außen, wobei die
an den Enden befindlichen Luftverdichterkolben 3 und 4 die vorher angesaugte Luft
zu verdichten beginnen. Die für diese Verdichtung auf Gegendruck nötige Leistung
wird von der Energie der Brenngase aufgebracht, nur ein kleiner Teil geht für den
Antrieb von Nebenapparaten in die Welle 25 nach außen. Befinden sich die beiden
Motorkolben in der äußeren Totlege, so werden sie durch die inzwischen umlaufenden
Kurbelwellen 12 und 13 wieder -in die Zündstellung zurückgeführt. Bei diesem Vorgang
wird das Triebwerk entsprechend dem jeweils herrschenden Kompressionsdruck belastet.
Ein. für diese Belastung ausgelegtes Triebwerk kann gerade noch untergebracht werden.
Das Verdichtungsverhältnis bleibt bei diesem Generator konstant. Der Aufladedruck
ist so gewählt, daß die Selbstzündgrenze nur wenig bei Vollast überschritten wird.
Unter der Selbstzündgrenze arbeitend, wird mit Zündkerze gezündet. Das Treibgas
wird aus dem Ringraum 8 der Nutzleistungsmaschine zugeführt. Der Gasgenerator wird
hauptsächlich für Straßenfahrzeuge verwendet und hat aus diesem Grund - gegenüber
den Freikolben-Generatoren - die Möglichkeit des Anlassens mittels elektrischen
Anlassers. Da bei einem Fahrzeugantrieb das Anlaufenlassen der Maschine sehr oft
vorkommt, würden die beiden Kurbeltriebe durch Zahnräder miteinander verbunden.The generator works as follows: Starting from the ignition position of the
Both pistons i and 2, the combustion gas drives the pistons outwards, with the
air compressor pistons 3 and 4 located at the ends of the previously sucked in air
begin to condense. The power required for this compression to counter pressure
is applied by the energy of the combustion gases, only a small part goes for the
Drive of auxiliary devices in the shaft 25 to the outside. Are the two
Engine pistons in the outer dead position, so they are now revolving through the
Crankshafts 12 and 13 returned to the ignition position. In this process
the engine is loaded according to the prevailing compression pressure.
A. Engine designed for this load can barely be accommodated.
The compression ratio remains constant with this generator. The boost pressure
is chosen so that the self-ignition limit is only slightly exceeded at full load.
Working below the self-ignition limit, it is ignited with a spark plug. The propellant
is fed from the annular space 8 of the power machine. The gas generator will
mainly used for road vehicles and has for this reason - opposite
the free-piston generators - the possibility of starting with electrical ones
Starter. Since with a vehicle drive the machine starts up very often
occurs, the two crank mechanisms would be connected to one another by gears.