W znanych tlokowych silnikach spali¬ nowych ze sprezarkami o swobodnie poru¬ szajacych sie masach tloków przeciwbiez¬ nych laczy sie te masy ze soba w sposób przymusowy, w celu zapewnienia doklad¬ nej przeciwbieznosci ich przesuwów, np za pomoca przekladni, skladajacych sie z zebatek i wlaczonych miedzy niei kól zeba¬ tych. Wskazanym jest, aby przekladnia ta byla mozliwie lekka, co zostanie osiagniete wówczas, gdy; przekladnia nie bedzie prze¬ nosila pracy mechanicznej z jednej strony maszyny na druga. Z tegój wzgledu czynio¬ ne byly próby wykonania tlokowych silni¬ ków spalinowych z wielostopniowymi sprezarkami w ten sposób, aby obydwie strony zespolu maszyny byly jednakowe, czyli np. w zespole silnika z trójstopniowa sprezarka budowano po kazdej stronie maszyny pierwszy, drugi i trzeci stopien cisnienia sprezarki, a wiec razem szesc stopni cisnienia sprezarki. Taka maszyna jest, oczywiscie, bardzo dluga, czyli zaj¬ muje wiele miejsca i posiada duza ilosc czesci skladowych* Pompa przedmuchowa do dostarczania potrzebnego powietrza przedmuchujacego silnik, musi w tym przy¬ padku skladac sie z dwu czesci, po jednejczesci pompy z kazdej strony Zespolu ma¬ szyny. Rezygnujac £ jednakowego ustroju po obu stronach maszyny, gdy np. pompe przedmuchowa umieszcza sie z jednej strony maszyny lub gdy przewiduje po obu stronach zespolu maszyny niejednako¬ wa liczbe stopni sprezarki, zastosowana przekladnia musi podczas suwu roboczego i suwu powrotnego przenosic mniejsza lub wieksza prace z jednej strony maszyny na druga, a wiec musi byc w tym celu wyko¬ nana znacznie mocniejsza, niz w maszynie, zbudowanej symetrycznie. Wskutek tego powieksza sie w sposób niepozadany ciezar swobodnie poruszajacych sie mas, tym sa¬ mym budowa maszyny wypada ciezka, a wskutek wiekszych strat na tarcie w prze¬ kladni zmniejsza sie jednoczesnie spraw¬ nosc maszyny.Wynalazek niniejszy ma na celu uzy¬ skanie w silnikach z wielostopniowymi sprezarkami o swobodnie poruszajacych sie masach tloków przeciwbieznych, wykona¬ nych niesymetrycznie po obu stronach, czyli zaopatrzonych oprócz przestrzeni ro¬ boczej silnika w przestrzenie sprezania, odciazenia przekladni od przenoszenia wiekszej pracy z jednej strony maszyny na druga, w celu osiagniecia zalet syme¬ trycznie zbudowanych maszyn tego rodza¬ ju, a jednoczesnie pozbawionych ich wad.Zadanie zostaje rozwiazane wedlug wyna¬ lazku w ten sposób, ze panujace w po¬ szczególnych przestrzeniach roboczych cy¬ lindrów przebiegi cisnien lub objetosci Wzglednie przebiegi cisnien i objetosci okresla sie w sposób odmienny, niz w zwyklej wielostopniowej sprezarce, w której rozporzadzalna praca uzyteczna na kazdy; obieg roboczy (suw w jednym i dru¬ gim kierunku) rozdziela sie równomiernie na poszczególne stopnie. Wskutek tego ztnienia sie takze pobieranie wzglednie oddawanie pracy w poszczególnych prze¬ strzeniach roboczych, a mianowicie te zmiany stosunków cisnien wzglednie po¬ jemnosci maja zmieniac sie w taki sposób, aby sumy prac po kazdej stronie ma¬ szyny dla poszczególnych przestrzeni, za¬ równo dla suwu roboczego, jak i dla suwu powrotnego, byly mozliwie jedna¬ kowe.Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania przedmiotu wynalazku. Fig. 1 — 3 przedstawiaja kolejno trzy indyka¬ torowe wykresy pracy jednego stopnia sprezania, w których stosunek cisnien i objetosci maszyny uwidocznia mozliwosc wprowadzenia zmiany w pobieraniu pracy tego stopnia sprezarki podczas suwu robo¬ czego wzglednie oddawania pracy podczas suwu powrotnego. Fig. 4 przedstawia sche¬ matycznie tlokowy silnik spalinowy ze sprezarka o swobodnie poruszajacych sie masach tloków przeciwbieznych.W wykresie na fig. 1 linja B — C ozna¬ cza krzywa przebiegu sprezania zassanego gazu odj cisnienia p1 do cisnienia p2» a linia G — E — przebieg krzywej wytlacza¬ nia sprezonego gazu; oddana w tym stop¬ niu sprezania praca jest uwidoczniona po¬ wierzchnia ABCEFA miedzy tymi liniami i linia cisnienia zerowego p = 0. Ilosc ga¬ zu, znajdujacego sie w martwej przestrze¬ ni vT, jest równiez sprezona do cisnienia p2; w niej wiec jest nagromadzona czesc pracy oddanej podczas suwu roboczego danemu! stopniowi sprezarki, która to czesc pracy po odwróceniu suwu tloka podczas suwu powrotnego, jest oddawana na swo¬ bodnie poruszajacy sie uklad mas, a dalej z kolei na ladunek zasilajacy silnika, w celu sprezenia tego ladunku. Podczas su¬ wu powrotnego nastepuje wiec oddawanie pracy podczas rozprezania gazu wedlug linii E — G wykresu,, od cisnienia p2 do cisnienia p1$ a potem przy cisnieniu pt zasysanie nowej ilosci gazu wedlug linii G —i B wykresu; odnosna praca, oddana podczas suwu powrotnego tlokowi spre¬ zarki, jest uwidoczniona przez po^ wierzchnie EFABGE wykresu. Powierzch- — 2 -nia BCEGB wykresu oznacza zatem prace, odprowadzona na zewnatrz wraz z gazem wytloczonym z danego stopnia sprezarki.Wartosc prac, wykonanych podczas su¬ wu roboczego wzglednie suwu powrotnego, czyli wielkosc powierzchni ABCEFA wzglednie EFABGE wykresu jest funkcja stosunku cisnien -^- i stosunku objetosci Pi Vt Vh+ Vt Powiekszajac np. stosunek objetosci Vt yj—. Ty przez wlaczenie, zgodnie z wy- Vh-\- Vt kresem pracy sprezarki wedlug fig. 2, do¬ datkowej przestrzeni martwej V7, otrzy¬ muje sie nowy wykres BCEGB. Pierwot¬ ny wykres pracy o powierzchni BCEGB na fig. 1 jest zaznaczony na fig. 2 za po¬ moca kreskowania. Z porównania po¬ wierzchni na fig. 2 widac, ze praca, oddana podczas suwu roboczego danemu stopnio¬ wi sprezarki z wieksza przestrzenia mar¬ twa, jest mniejsza o powierzchnie BCCB, natomiast praca, nagromadzona w tym stopniu sprezarki i oddana podczas suwu powrotnego, wzrosla o powierzchnie EGGE; odprowadzona na zewnatrz praca, odpowiadajaca powierzchni BCEGB, jest wiec w porównaniu z praca,, odpowiadajaca powierzchni wykresu BCEGB wedlug fig. 1, zmniejszona o sume powyzszych prac, odpowiadajaca powierzchni wykresu po¬ wierzchni BCCB + EGGE.W| wykresie pracy wedlug fig. 3, w po¬ równaniu z wykresem pracy, zaznaczanym zakreskowana powierzchnia BCEGB pier¬ wotnego wykresu wedlug fig. 1, stosunek cisnien jest powiekszony do -^- f nato- Pi Vt miast stosunek objetoscia—, Ty pozostal VH-\- VT nie zmieniony. Wskutek tego praca pod¬ czas suwu roboczego zostala w tym przy¬ padku powiekszona o powierzchnie; CCE" EC jak równiez i praca rozprezania zosta¬ la w pierwszej czesci suwu powrotnego po¬ wiekszona o powierzchnie E"E GG" E".Z powyzszego wynika, ze przez odpo¬ wiedni dobór stosunków cisnien i objetosci mozna zmieniac wartosci pracy pobranej przez jeden stopien sprezarki podczas su¬ wu roboczego i oddawanej podczas suwu powrotnego, a przy tym mozna takz0 zmie¬ niac róznice tychze w szerokich granicach.Te mozliwosc zmiany wartosci pracy wy¬ zyskuje sie wedlug wynalazku w ten spo¬ sób, aby takze w sprezarkach tego rodza¬ ju, zbudowanych niesymetrycznie, osiagnac tak podczas suwu roboczego, jak równiez podczas suwu powrotnego, mozliwie jedna¬ kowa prace po obu stronach zespolu ma¬ szyny, a to w celu odciazenia czyli uwol¬ nienia od przenoszenia pracy przez prze¬ kladnie, synchronizujaca bieg swobodnie poruszajacych sie mas, pomijajac ewentu¬ alny naped przyrzadów pomocniczych, jak np. pomp paliwowych lub pomp, doprowa¬ dzajacych wode chlodzaca, których zapo¬ trzebowanie mocy jest stosunkowo nie¬ znaczne.Gdy np. w silniku z trójstopniowa spre¬ zarka zostana wykonane trzy przestrzenie sprezania rozmieszczone nierówno po obu stronach maszyny, a calkowite zapotrze¬ bowanie pracy zostania rozdzielone równo¬ miernie na te stopnie, jak to zwykle ma miejsce w budowie sprezarek, czyli we wszystkich stopniach beda jednakowe sto¬ sunki cisnien i objetosci, to z jednejj strony zespolu maszyny praca bedzie wynosila %, z drugiej strony Ys, natomiast Vq calkowi¬ tej pracy musi byc przenoszona za pomoca przekladni z jednej strony maszyny na druga. Gdy natomiast w mysl niniejszego wynalazku stosunek cisnien w dwóch stop¬ niach, znajdujacych sie z jednej strony maszyny, zostanie okreslony mniejszy niz stosunek cisnien trzeciego stopnia, znajdu¬ jacego sie z drugiej strony maszyny, to mozna prace rozdzielic równomiernie na obie jej strony. Osiaga sie dzieki temu 3 —przy prostej budowie maszyny (z naj¬ mniejsza liczba przestrzeni roboczych) od¬ ciazona, a1 wiec lekka przekladnie i po¬ wiekszenie ogólnego skutku uzyteczne¬ go zespolu maszyny, wskutek usunie¬ cia strat powodowanych przez prace przekladni. Zamiast zmiany stosunku ci¬ snien lub tez oprócz tej zmiany, mozna takze zmieniac stosunek objetosci poszcze¬ gólnych stopni cisnienia! (a mianowicie w taki sam| sposób, jak opisano w odniesieniu do zmiany stosunku cisnien). Jednakze tego rodzaju zmiana wymaga zmniejszenia suwu ssania, zaznaczonego odcinkiem GB (fig. 1) do dlugosci suwu, zaznaczonego odcinkiem G'B (fig. 2), a wskutek tego takze suw powrotny zostaje zmniejszony w tym samym stopniu. To zmniejszenie dlugosci suwu ssania mozna jednak latwo wyrównac przez odpowiednie powiekszenie srednicy tloka, który to zabieg moze oka¬ zac sie ponadto korzystny i z innej przy¬ czyny. W celu odciazenia przekladni waz¬ ne jest nie tylko- zmniejszenie do minimum przenoszenia przez nia pracy z jednej strony maszyny na druga, lecz równiez róznica sil, wywieranych przez tloki po obu stronach maszyny, musi byc mozliwie mala przy wszystkich polozeniach tloków.Wiadomo, ze ta róznica jest najwieksza pod koniec suwu roboczego. Poniewaz sila tloka jest równa iloczynowi z cisnienia jednostkowego fp1 wzglednie p2) i po¬ wierzchni tloka, nalezy wiec powierzchnie tloków stopni cisnienia, znajdujacych sie od strony silnika z mniejsza liczba stopni,, przyjac mozliwie wielka.Wielkosc sil tlokowych przy koncu su¬ wu roboczego mozna regulowac' w pewnych granicach przez oddzialywanie na wiel¬ kosc cisnienia p2 w ten sposób, aby prze¬ bieg poziomej linii wytlaczania CE (fig. 1), slusznej tylko dla nieskonczenie wielkiego zasobnika, zostal okreslony przez odpo¬ wiedni dobór wymiarów zasobnika, do kto-, rego gaz jest wtlaczany, a mianowicie, aby ta linia byla mniej lub wiecej nachylona wzgledem linii CK, wskutek czego osiaga sie wieksze koncowe cisnienie sprezania Niekiedy jest nawet pozadane jeszcze bardziej powiekszyc powierzchnie tloka jednego stopnia, niz to mozna osiagnac przez powiekszenie stosunku objetosci.Wskutek tego wzroslaby, oczywiscie, zbyt¬ nio skuteczna pojemnosc suwu odnosnego stopnia, poniewaz jednakowy dla wszyst¬ kich stopni suw tloka jest z góry okreslony, a zatem i pobieranie pracy wzrosloby tak¬ ze zbyt znacznie, co powodowaloby szko¬ dliwy wplyw na równomierny rozdzial pracy po obu stronach maszyny. W celu unikniecia tej niedogodnosci, nalezy w mysl wynalazku wytlaczac z jednego lub kilku stopni na poczatku suwu roboczego czesc zassanej objetosci gazu, tak aby punkt B, oznaczajacy np. na fig. 1 poczatek sprezania, zostal przesuniety na linii B — G w lewo.Gdy takie powrotne usuwanie zassane¬ go gazu) przeprowadza sie w sprezarce po¬ wietrznej w stopniu niskiego cisnienia, to wytloczone powietrze moze byc uzyte jako dodatek do powietrza przedmuchowego, doprowadzanego za pomoca pompy po¬ wietrznej. Pompe te moze stanowic tylna strona jednego lub kilku tloków sprezarki.Oczywiscie, mozna do dostarczania powie¬ trza przedmuchowego zastosowac specjal¬ na pompe tlokowa, która nalezy umiescic w taki sposób, aby jej zapotrzebowanie pracy moglo byc wyzyskane do wyrówny¬ wania sumy prac otrzymywanych po oby¬ dwóch stronach maszyny.Gdy niektóre stopnie sprezarki maja wieksza srednice niz silnik, to na tylnej stronie tloka sprezarki powstaje po¬ wierzchnia róznicowa, równa powierzchni tylnej tloka sprezarki, zmniejszonej o po¬ wierzchnie tloka silnika. Te powierzchnie róznicowa mozna równiez wyzyskac jako czynna powierzchnie tloka, np. jako tlok — 4 —pompy przedmuchowej, jako tlok dalsze¬ go stopnia cisnienia sprezarki lub jako za¬ sobnik energii, pobierajacy prace i oddaja¬ cy ja po odwróceniu biegu tloka. Zawsze nalezy, oczywiscie, stosunki cisnien i po¬ jemnosci takze i tych przestrzeni roboczych okreslac w ten sposób, aby czynne tutaj wielkosci pracy, lacznie z praca pozosta¬ lych stopni sprezarki, dawaly podczas su¬ wu roboczego i suwu powrotnego dla oby¬ dwóch stron maszyny jednakowe sumy pracy. Tak samo nalezy okreslac zasobni¬ ki energii, które, nie oddajac pracy na- zewnatrz, gromadza ja podczas suwu ro¬ boczego i oddaja podczas suwu powrotne¬ go, przy czym pod wzgledem wystepuja¬ cych w tychi zasobnikach stosunków cisnien i objetosci, nalezy je odpowiednio dobrac w sensie calkowitego wyrównania energii po obydwóch stronach maszyny. i Wynalazek moze byc zastosowany do wszystkich tlokowych silników spalino¬ wych z wielostopniowymi sprezarkami z niesymetrycznym ukladem stopni cisnienia po obu stronach zespolu maszyny, np, do silnika z trójstopniowa sprezarka z dwoma stopniami z jednej strony i jednym stop¬ niem z drugiej strony. Wynalazek moze byc takze z dobrym wynikiem zastosowa¬ ny do sprezarek z równa liczba stopni, po¬ niewaz w silniko-sprezarce o swobodnie poruszajacych sie tlokach chodzi ot wyrów¬ nanie czynnych wartosci pracy na kazdy suw po obu stronach maszyny, czyli nie o jednakowe powierzchnie wykresów pracy, otrzymane podczas suwów w jednym i drugim kierunku (powierzchnie pracy sku¬ tecznej) kazdego stopnia, lecz o jednako¬ we sumy tych powierzchni wykresów oby¬ dwóch stron maszyny, które znajduja sie zawsze miedzy linia zmiennego cisnienia i linia cisnienia zerowego p ¦== 0. Te po¬ wierzchnie wykresów, nawet przy równym rozdziale powierzchni pracy uzytecznej, moga posiadac rózne wielkosci, wskutek czego i w tym przypadku wyrównywanie pracy w mysl wynalazku daje znaczne ko¬ rzysci.Na fig. 4 przedstawiono przyklad wy¬ konania trójstopniowej silniko-sprezarki o swobodnych tlokach.Wj cylindrze 1 silnika znajduja sie dwa przeciwbiezne tloki 2, 3 silnika, przy czym tlok 2 rozrzadza szczeliny przedmuchowe 4, a tlok 3 — szczeliny wylotowe 5. Tlok 2 jest za pomoca swego przedluzenia 6 po¬ laczony z tlokiem 8 sprezarki pierwszego stopnia sprezania (komora robocza 9) i z tlokiem 21 sprezarki trzeciego stopnia sprezania (komora robocza 22). Tlok 3 silnika jest polaczony za pomoca swego przedluzenia 7 z tlokiem 10 sprezarki drugiego stopnia sprezania (komora robo¬ cza 11). Utworzone w ten sposób dwie swobodnie poruszajace sie masy 2, 6, 8, 21 i 3, 7, 10 sa sprzegniete za pomoca dwóch par zebatek 12, 12' oraz zazebiajacych sie z nimi i osadzonych na cylindrze 1 kól ze¬ batych 13 w celu uzyskania dokladnie przeciwbieznego ruchu mas tloków. Komo¬ ra 9 pierwszego stopnia sprezania spre¬ zarki zasysa pobierany gaz przez zawory 14 i wytlacza go po sprezeniu zaworami tlocznymi 15 do zasobnika 16, z którego gaz przeplywa zaworami ssawczymi 17 do komory // drugiego stopnia sprezania sprezarki, skad zostaje wytloczony przez zawory tloczne 18 do zasobnika 19, a z nie¬ go przez zawór ssawczy 20 do komory ro¬ boczej 22 trzeciego stopnia cisnienia spre¬ zarki, po czym przeplywa wreszcie przez zawór tloczny 23 do przewodu uzytkowe¬ go.Stosunek cisnien i pojemnosci w komo¬ rze 11 drugiego stopnia cisnienia sprezar¬ ki jest okreslony w tym przypadku wiek¬ szy, niz w pozostalych dwóch stopniach, a to w celu wzajemnego wyrównania warto¬ sci pracy po obydwóch stronach maszyny podczas suwu roboczego, jak i podczas su¬ wu powrotnego. W celu osiagniecia mozli¬ wie jednakowych wielkosci sil tlokowych, — 5 —zwlaszcza przy koncu suwu roboczego po obydwóch stronach zespolu maszyny, na¬ lezy srednice tloka 10 drugiego stopnia cisnienia sprezarki okreslic stosunkowo bardzo duza. Aby jednak ten stopien ci¬ snienia, wskutek powstajacej w ten sposób wielkiej pojemnosci roboczej, nie pobieral zbyt wiele pracy, wytlacza sie z niego z powrotem czesc zassanego gazu* W tym celu znajduja sie; w plaszczu cylindra dru¬ giego stopnia cisnienia sprezarki zawory tloczne 24, przez które na poczatku suwu roboczego jest wytlaczana czesc gazu, za¬ ssanego przez zawory ssawcze 17, z po- wroten^ do zasobnika 16 tak dlugo, az tlok 10 podczas swego przesuwu minie zawory 24, Róymiez i pierwszy stopien sprezania sprezarki jest wyposazony w takie zawory 25i powietrze wytloczone przez te zawory 25 sluzy jako dodatek do powietrza prze- dmuchowego, doprowadzanego za pomoca odpowiedniej pompy, i zostaje doprowa¬ dzane przewodem 26 do oslony 33 silnika, sluzacej jakd zasobnik powietrza przedmu- chowego. Jako pompa przedmuchowa slu¬ zy w tym przypadku np. skierowana ku srodkowi maszyny, zamknieta przestrzen 30 cylindra pierwszego stopnia sprezania, zawarta miedzy tylna strona tloka 8 i scianka 29 i zaopatrzona w zawory ssaw¬ cze 27 i tloczne 28. Ta pompa zasysa po¬ wietrze podczas suwu roboczego i wytla¬ cza je podczas suwu powrotnegoj do zasob¬ nika 33. Odnosnej czesci pracy, przypada¬ jacej na te pompe, mozna przeciwstawic, w celu odciazenia przekladni, prace, wy¬ konywana przez tlok 10 drugiego stopnia cisnienia sprezarki podczas suwu powrot¬ nego. W tym celu zamyka sie np. prze¬ strzen 32, skierowana ku srodkowi maszy¬ ny, za pomoca scianki 31 i tworzy z niej w ten sposób przestrzen zderzakowa, w której odbywa sie sprezanie gazu podczas suwu powrotnego ku srodkowi maszyny.Czesciowe wyrównywanie nastepuje takze wtedy, gdy ta przestrzen 32 jest polaczona z atmosfera, poniewaz wtedy podczas su¬ wu powrotnego musi byc przezwyciezone przeciwcisnienie atmosfery. Stosunki ci¬ snien i pojemnosci w trzech stopniach cisnienia sprezarki 9, U, 22 i w przestrze¬ niach pompowych 30, 32 sa wiec tak do¬ brane, ze tak, podczas suwu roboczego, jak równiez podczas suwu powrotnego warto¬ sci pracy obydwóch stron zespolu maszy¬ ny sa w przyblizeniu sobie równe, a prze¬ kladnia, synchronizujaca przeciwbiezne ru¬ chy tloków, zostaje wskutek tego skutecz¬ nie odciazona. PL