DE99454C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRI

Kolbenpaaren.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Explosionskraftmaschine mit zwei in entgegengesetzten Richtungen sich bewegenden Kolbenpaaren, welche Luft in zwei Behälter, und zwar in einen Hoch- und einen Niederdruckbehälter zum Betriebe einer Druckluftmaschine pressen. Gegenüber bekannten Explosionsmaschinen , deren vorderer Cylinderraum eine Luftpumpe bildet, besteht die Eigenart dieser Maschine darin, dafs die Arbeitskolben die unter Spannung des Niederdruckbehälters stehenden Luftmengen bei der Explosion in den Hochdruckbehälter pressen, während gleichzeitig die mit den Arbeitskolben verbundenen, kleineren Pumpenkolben Luft in ihre Cylinder saugen, um diese beim Rückgange in den Niederdruckbehälter zu pressen. Hierbei wird diese Luft, wenn die Abluft der Druckluftmaschine in den Niederdruckbehälter zurückströmt, allein zur Bildung des Explosionsgemisches benutzt. Bei der zweiten Ausführungsform der Maschine hingegen werden die verbrannten Gase verdichtet in den Niederdruckcylinder geprefst, und ehe die Zündung erfolgt, strömt mittelst seitlicher, von den Arbeitskolben beim Rückgange überlaufener Kanäle Druckluft zur Bildung des Treibmittels in den Explosionsraum über. Zur Regelung des Spannungsunterschiedes dient ein Kolben, der sich in einem mit beiden Behältern in Verbindung stehenden Cylinder bewegt.
Auf den Zeichnungen veranschaulicht:
Fig. ι eine Uebersichtsdarstellung der Ausführungsform der Maschine, bei welcher die Preisluftmaschine von dem Hochdruckaufnehmer aus betrieben wird.

Fig. 2 ist eine Uebersichtsdarstellung der geänderten Ausführungsform der Maschine, bei welcher die Prefsluftmaschine von dem Niederdruckaufnehmer aus betrieben wird.

Fig. 3, 4 und 5 sind Uebersichtsdarstellungen, welche verschiedene Arten der Verbindung der Kolben mit einander veranschaulichen.

In Fig. ι sind α die Arbeitscylinder, in welchen die Explosion und Verdichtung der schon vorher gespannten Luft erfolgt. Die Cylinder bestehen zweckmäfsig aus zwei Stahloder anderen Rohren, die mit ihren benachbarten Enden in einem gemeinsamen Gufsstück a* befestigt sind. In den Cylindern a a bewegen sich zwei Kolben b b\ deren Kolbenstangen cc¹ durch die Stopfbüchsen a¹ a¹ am Ende der Cylinder α führen. An den äufseren Enden der Stangen c c¹ sind andere kleinere Kolben d d¹ angebracht, die in Cylindern a² a³ laufen, welche in der Verlängerung der Cylinder α liegen können oder auch, ohne dafs an der Wirkungsweise der Maschine etwas geändert wird, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, seitlich an den Cylindern α α angeordnet sein können. Der mittlere Theil a* der Cylinder a, in welchem die Explosion erfolgt, ist mit einem Wassermantel ausgestattet.

Mit den Cylindern α α sind zwei Behälter oder Aufnehmer e e¹ (Fig. 1) verbunden. Der Behälter e dient zur Aufnahme der hochgespannten Druckluft. Derselbe steht mit den Verdichterrä'umen der Cylinder a durch geeignete Kanäle ff¹ in Verbindung, die mit Ventilen gg^l ausgestattet sind, welche sich nach dem Behälter e zu öffnen. Der Aufnehmer e¹ ist der Niederdruckbehälter und steht mit den

Verdichterrä'umen 'der Cylinder α α durch Kanäle h h^l in Verbindung, deren Ventile i i¹ sich nach den Cylindern α α zu öffnen. e³* e³* sind nach innen sich öffnende Ventile, durch welche Luft in die cylindrischen Ansätze a² a^s hinter den Kolben d d¹ strömt, /⁷/⁷ sind "Kanäle, welche die inneren Enden der cylindrischen Ansätze α² a^s mit dem Niederdruckbehälter e¹ verbinden und mit Ventilen/⁷*/⁷* ausgerüstet sind, welche sich nach dem Nieder- ■ druckbehälter e^l zu öffnen.

Die Kolben b b¹ werden während des Stillstandes der Maschine in der aus Fig. ι ersichtlichen Stellung durch den Druck in den Verdichtungsenden der Cylinder a a gehalten, welcher derjenige des Niederdruckbehälters e¹ ist; dieser Druck mufs höher als der Atmosphärendruck sein.

Der Hochdruckbehälter e ist durch ein Rohr e'² und Ventil e³ mit einer Druckluftmaschine j verbunden und der Niederdruckbehälter e^l steht mit dem Auspuff- oder Auslafsende der Maschine j durch ein Rohr e⁴ und Ventil e⁴* in Verbindung.

Um die Maschine anzulassen, ist es zunächst erforderlich, einen Anfangsdruck in den Behältern e e¹ herzustellen. Zu diesem Zwecke kann eine Luftspeisepumpe, welche an die Luftmaschine j angeschlossen ist, abgekuppelt und von Hand betrieben werden, um durch den Einläfs e*. die Luft zuzuführen. In beiden Aufnehmern e und e¹ wird durch die Pumpe ein gleich hoher Druck erzeugt und darauf der Druck in dem Aufnehmer e¹ durch Oeffnen eines kleinen, für diesen Zweck vorgesehenen Hahnes gegenüber dem Druck in e genügend herabgemindert.

Der Arbeitsvorgang der Maschine ist folgender:

Beim Oeffhen des Ventiles ο gelangt die Prefsluft zwischen die Kolben b und b¹, und da die an dieser, d. i. der inneren oder Explosionskammer zugekehrten Seite befindliche Druckfläche gröfser ist als die nach der Aufsenseite bezw. dem Verdichtungsraum der Cylinder zugekehrte Druckfläche, so werden die Kolben aus einander bewegt. Diese Bewegung dauert so lange, bis die Kolben die Oeffnungen /r*** k*** überlaufen. Während dieser Zeit ist das Gas, das vergaste OeI oder dergleichen, welches zusammen mit der zwischen den Kolben befindlichen Luft zur Bildung des Explosionsgemisches dient, eingetreten, und letzteres wird darauf entzündet, wodurch die Kolben b b^l dd¹ durch die Explosion aus einander getrieben werden. Hierbei wird die Luft zusammengeprefst, welche in die Cylinder α α aus dem Aufnehmer e¹ eingetreten ist, und gleichzeitig Aufsenluft in die Cylinder α² a^s gesaugt. Die Kolben werden schliefslich, da der Druck im Explosionsraum infolge der Expansion der verbrannten Gase sinkt, zum Stillstand gelangen. Nun wird das Auspuffventil e⁷ geöffnet und die Verbrennungsgase entweichen, so dafs die Kolben unter dem in den Cylindern α α und dem Behälter e¹. herrschenden Druck zurückkehren. Während dieses Rückganges der Kolben b b^l wird die Luft in den Cylindern a² a³ auf den im Behälter e¹ herrschenden Druck verdichtet, da die Durchmesser der Cylinder α α und der Cylinder α²· α³ so grofs gewählt sind, dafs die bei dem Rückgange der Kolben in den Cylindern α α gelieferte Arbeit ausreicht, die Verdichtungsarbeit in den Cylindern α² a^s zu leisten und die verdichtete Luft nach dem Aufnehmer e¹ zu fördern.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Maschine dargestellt, bei welcher die Explosionsgase zum Betriebe der Druckluftmaschine unter einem Druck verwendet werden, der dem Luftdruck in dem Hochdruckbehälter entspricht. Das Gemisch wird wie bei der ersten Ausführungsform zwischen den beiden Kolben zur Explosion gebracht. Es ist der Niederdruckaufnehmer e¹ mit den Explosionscylindern nur an der Stelle des Zusammentreffens der Kolben vor der Explosion mittelst eines Kanals e⁷ mit Ventil e⁸ verbunden. Die Ansätze oder Verlängerungen d¹ α³ der Cylinder α α sind an den Enden geschlossen. Dieselben sind mit dem Hochdruckaufnehmer e durch Kanäle/²/³ verbunden, die mit Ventilen g·² g³ versehen sind. Die Luffpumpencylinder α² α³ besitzen ferner Einlafsventile/⁵/⁵ und Löcher /^e/⁶ ₅ um die Luft aus den Cylindern beim Rückhube der Kolben d d¹ austreten zu lassen. Diese Löcher werden durch Schieber/⁸ geregelt, um die Stelle zu bestimmen, an welcher die Kolben d d¹ die Luft in den Cylindern α² a^s zu verdichten beginnen.

Die Luftmaschine j ist durch ein Rohr e⁹ mit Ventil e¹⁰ verbunden, und das Auslafsrohr e⁴ mündet unmittelbar ins Freie.

Der Arbeitsvorgang dieser Maschine (Fig. 2) ist folgender:

Zum Anlassen der Maschine wird in die Behälter Luft bis zu einem bestimmten Druck gepumpt und ein Druckunterschied auf dieselbe Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Maschine erzeugt. Beim Oeffnen des Ventiles ο bewegen sich die Kolben b und b^l aus einander. Diese Bewegung dauert an, bis die Kolben die Kanäle k*** schliefsen, worauf die Bildung und Zündung des Explosionsgemisches erfolgt. Die Kolben werden nun auswärts gegen den in dem Behälter e herrschenden Druck getrieben, da der Behälter e mit den Cylindern α α vor den Kolben b b¹ durch die Kanäle ff¹ in freier Verbindung steht. Ebenso werden die Kolben d d¹ gegen den gradweise zunehmenden Widerstandsdruck in den Cylindern a¹ a³ angetrieben, deren zusammengeprefste Luft in den Behälter e ge-

Claims (4)

langt. Wenn der Druck der Explosionsgase zwischen den Kolben b b1 infolge der Expansion auf den Druck in dem Behälter e1 gesunken ist, wobei die Cylinder α α und a? a3 derart bemessen sind, dafs sich in diesem Augenblick die Kolben in oder annähernd in ihrer Umkehr- bezw. Stillstandlage befinden, wird das Ventil e8 nach dem Behälter e1 geöffnet und die Rückkehr der Kolben vollzieht sich infolge des Druckunterschiedes zwischen den Behältern e und e1, der auf den beiden Seiten der Kolben b b1 wirkt. Bei beiden Maschinen sind der Hoch- und Niederdruckcylinder durch Kanäle e5 und ee mit einem Cylinder wl verbunden, in welchem sich ein Kolben η>2 bewegt, der so angeordnet ist, dafs die Kolbenflächen auf den Seiten, die mit den Hoch- und Niederdruckbehältern verbunden sind, so bemessen sind, dafs der Kolben sich im Gleichgewicht befindet, wenn die Drucke in diesen beiden Behältern in irgend einem gewünschten Verhältnifs zu einander stehen. Die Bewegung dieses Kolbens kann vermittelst einer geeigneten Steuerungsvorrichtung dazu benutzt werden, die Gaszufuhr abzustellen. Der Kolben w* dient somit als Regler, der die Anzahl der Explosionen und damit die Arbeitsleistung der Explosionscylinder entsprechend dem Erfordernifs der Druckluftmaschine bestimmt. Um eine vollständige Gleichmäfsigkeit der Bewegung zu sichern, werden die beiden Kolbenpaare der Maschine mit einander gekuppelt, wobei auch das Kupplungsgestänge mittelst rechtwinkliger Kurbeln zur Bethätigung der Steuerorgane benutzt werden kann. Die Kupplungsvorrichtung der Kolben, sowie eine andere Anordnung der Cylinder α2 und α3 ist in Fig. 3, 4 und 5 dargestellt. Im Uebrigen entsprechen die gewählten Bezeichnungen den in den Fig. 1 und 2 dargestellten entsprechend bezeichneten Theilen. Fig. 3 ist eine Uebersichtsdarstellung einer einfachen Ausführungsform der Kupplung durch Stangen bezw. Hebel; hiernach sind die Stangen cc1 durch die Kolben ddl hindurchgeführt und an Querhäuptern x* ^1 befestigt, die auf Führungeny*yl laufen; diese Querhäupter sind durch Stangen b* b* mit einem Hebel b** verbunden, der in seiner Mitte beweglich befestigt ist. Fig. 4 stellt dieselbe Stangenverbindung der Kolben dar; in diesem Falle sind indessen die Cylinder α2 α3 unter den Cylindern α α anstatt in derselben Richtung mit denselben angeordnet, und es findet die Verdichtung in denselben beim Hube nach auisen statt, wie bei der Anordnung nach Fig. 2. Fig. 5 zeigt ebenfalls die Stangenverbindung der Kolben und die Cylinder α2 und α3 unterhalb; in diesem Falle findet Verdichtung beim Hube nach innen statt, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, und es sind die beiden Cylinder α'2 α3 mit zwei Kolben d d1 zu einem vereinigt. Patenτ-Ansprüche:

1. Explosionskraftmaschine mit zwei in entgegengesetzten Richtungen sich bewegenden Kolbenpaaren, dadurch gekennzeichnet, dafs die Arbeitskolben (b b¹) nach der Zündung die in den vorderen Cylinderräumen befindlichen, unter der Spannung des Niederdruckbehälters (e^l) stehenden Luftmengen in den Hochdruckbehälter (e) pressen und gleichzeitig die kleinen Kolben (d d^l) Luft in die Pumpencylinder (d¹ a³) saugen, während beim Rückwärtsgange der Kolbenpaare die kleinen Kolben (d d^l) Luft in den Niederdruckbehälter (e^l) und von dort in die Cylinder (α α) pressen, wobei diese Luft, da die Abluft der Druckluftmaschine in den Niederdruckbehälter (e^l) zurückströmt, allein zur Bildung des Explosionsgemisches benutzt wird.

2. Eine Explosionskraftmaschine nach ' Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs die verbrannten Gase zwischen den Arbeitskolben (b b^l) verdichtet und in den Niederdruckbehälter (e¹) geprefst werden, während die Kolben dd^l der Luftpumpen die zur Verbrennung erforderliche Luft in den mit den Arbeitscylindern in offener Verbindung stehenden Hochdruckbehälter(e) pressen.

3. Eine Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs die Arbeitskolben (b b^l) beim Rückwärtsgange seitlich am Cylinder angebrachte Kanäle Ck*** k***J überlaufen, durch welche nach Beginn des Kolbenvorwärtsganges so lange Druckluft zur Bildung des Treibgemisches in den Explosionsraum strömt, bis die Kanäle von den Kolben überdeckt werden, zu welchem Zeitpunkte die Zündung erfolgt.

4. Eine Explosionskraftmaschine nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch einen mit dem Hoch - und Niederdruckbehälter in Verbindung stehenden Cylinder, in welchem sich ein Kolben zwecks Regelung des Spannungsunterschiedes in beiden Behältern bewegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.