Kraftmaschinenanlage. Die Erfindung bezieht sich auf Kraft- maschinenanlagen mit einer Brennkraft, masohine, einem Kompressor und mindestens einer Abgasmaschine, welche mittels eines Treibgases, gebildet von im Kompressor ver dichteter Luft und den unter Überdruck ab strömenden Abgasen .der Brennkraftmas,chine, betrieben wird und die Nutzleistung der Anlage abgibt.
Für derartige Anlagen ist bereits vorgeschlagen worden, in der Ver bindungsleitung zwischen der Brennkraft maschine und der Abgasmaschine ein von Hand betätigtes Ausströmventil anzuordnen, durch das zwecks Aufrechterhaltung -des Be trieben der Brennkraftmaschine Treibgas aus der Verbindungsleitung abgelassen werden kann,
wenn die Abgasmaschine zum Beispiel bei geringer Belastung oder bei vorüber gehendem Stillstand derselben nur sehr wenig oder gar kein Treibgas aufnehmen kann und daher die Brennkraftmaschine mangels eines ausreichenden Treibgasver brauches nicht mehr in Gang gehalten wer den könnte.
Nach vorliegender Erfindung wird das Ausströmventil selbsttätig geöffnet, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine .untere Drehzahl unterschreitet und beim Überschreiten einer übern Drehzahl wird die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine vermindert.
In vielen Fällen kann es sich empfehlen, die Brennstoffzufuhr zur Brenn- kraftmaschine im normalen Belastungsbereich konstant zu halten und nur zu vermindern, wenn ihre Drehzahl die obere Grenze über sehreitet. Die Regelung der Abgasmaschine kann dann durch ein an dieser vorgesehenes Regelventil erfolgen.
In den Zeichnungen ist als Ausführungs- beispielder Erfindung eine Kraftmaschinen anla,ge mit einer Zweitakteinspritzbrennkraft- maschine, einem Kolbenkompres or, einer Ab.gaskolbenmas,chine und einer Abgastur bine dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufriss. Fig. 2 ist ein Längsschnitt ,dem Regeleinrichtung in :grösserem Massstab.
In Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 die Brenn- kraftmaschine und 2 einen damit ,gekuppelten doppeltwirkenden Kolbenkompressor. Durch dessen Lufteinläase 3 und 4 wird die Luft ein gesaugt.
Die Luft wird nach der Verdichtung auf zum Beispiel 4 bis 6 at. durch einen Aus- gleichsbehälter 5 und durch von den Motor kolben 7 gesteuerte Einlassschlitze 8 in den Zylinderwandungen in die Zylinder 6 der Brennkraftmaschine .geleitet. Sind die Ein lassschlitze 8 und das Auslassventil '9 gleich zeitig offen, so bewirkt die Luft eine Spü lung :des Zylinders.
Die vom Kompressor ver dichtete Luftmenge ist grösser als zur Spü lung und Ladung der Zylinder allein erfor derlich wäre, so dass die die Brennkraft- masehine verlassenden Gase einen beträcht lichen Teil an Überschussluft enthalten. Dieses Treibgasgemisch wird durch eine an die Zylinder angeschlossene Rohrleitung 10 über einen Ausgleichbehälter 52 und Regel ventile 11 bezw. 13 zu .den Abgasmaschinen 12 und 14 geführt.
Die Leistung der Brenn- kraftmaschine dient nur zum Antrieb des Verdichters, und :da die Einlassöffnungen des Verdichters ungesteuert sind, so wird bei jeder Umdrehung der Brennkraftmasehine die gleiche Spülluftmenge zugeführt.
In den Abgasmaschinen wird ,das Treibgas zur Arbeitsleistung herangezogen, um @darauf- durch die Auslässe 15 und 16 der Kolben maschine bezw. den Auslass 17 der Turbine ins Freie ,geleitet zu werden. Auf der Welle der Turbine 17 ist eine Umsteuervorrichtung 18 angebracht, durch .die der Drehsinn bei spielsweise einer Schiffssehraube geändert werden kann.
An die Leitung 10 könnten natürlich auch noch andere Maschinen an g o eschlossen sein oder auch nur eine einzige Kolbenmaschine oder eine einzige Turbine. Die Brennkraftmaschine besitzt einen Drehzahlregler 19, welcher auf einer von der Kurbelwelle 20 der Brennkraftmaschine mit tels eines Kettentriebes 21 angetriebenen ZVelle 22, zum Beispiel ihrer Steuerwelle, angeordnet ist.
Dieser Regler veranlasst, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine unter einen bestimmten Wert sinkt, die Öff nung eines in der Rohrleitung 1.0 vor gesehenen Ausströmventils 23 zwecks Ab- Leitung von Treibgas durcli ein Ausla.ss- rohr 24.
Der Drehzahlregler 19 ist ein Fliehkraft- regler. Die Gewichte 27 sind auf Zapfen 2:8 gelagert, die in Lagern 29 an .dem auf der Welle 22 befestigten Kettenrad 30 an gebracht sind. Der Drehzahlregler ist in ein am Gehäuse 25 der Brennkraftmaschine befestigtes Gehäuse 26 eingebaut.
Jedes der Gewichte 27 ist zwischen sei nem Drehzapfen 28 und der Welle 22 mit einem Zapfen 31 versehen, der in eine ent sprechende Aussparung in einer langen, das freie Ende der Welle 22 umschliessenden, verschiebbar gelagerten Muffe 32 eingreift. Die Muffe trägt an ihrem freien Ende einen Deckel 33 und steht unter der Einwirkung zweier Federn 34 und 35 auf der Welle 2'2, von denen die äussere Feder 35 stärker ist als die hinter ihr im innern Teil der Muffe vorgesehene Feder 34.
Diese beiden Federn liegen mit ihren einander zugekehrten Enden je an einer Seite eines auf der Welle ver schiebbaren Ringes 36 an, während das an dere Ende der Feder 34 sich auf das innere Ende 37 der Muffe stützt und das andere Ende der Feder 35 auf einen Federteller 38 auf der Welle, der mittels einer Mutter 39 am Ende der Welle festgehalten ist. Die Muffe 32 ist innen mit dem Ende 37 auf der Welle 22 und aussen auf dem Federteller 38 .geführt.
Die Welle 22 besitzt eine Schul ter 40, welche einen Anschlag für den Ring 36 bildet, an welchem dieser normalerweise unter der Einwirkung der Feder 35 anliegt. Die Muffe 32 besitzt ausserdem einen Mit nehmer 41, der nach einer Verschiebung der Muffe von der innersten Lage nach aussen den Ring 36 mitnimmt.
Der Muffendeckel 33 betätigt zwei am Gehäuse 26 gelagerte doppelarmige Hebel 42 und 43. Der Hebel 42 liegt mit einem Arm am freien Ende 44 des Deckels 33 an, wäh rend der andere Arm dieses Hebels durch eine Gelenkstange 45 mit einem segment- förmigen Arm 46 verbunden ist (Fig. 1), der zur Regelung der nicht dargestellten Brennstoffzufuhrvorrichtung der Brennkraft- maschine vorgesehen ist.
Der andere Hebel 43 greift mit einem Arm an einem Bund 47 auf dem Deckel an, während der andere Arm mit Hilfe einer Gelenkstange 48 einen Hahn -19 in einer Ablassleitung 50 betätigt. Die Lei tung 50 ist an einen Zylinder 58 im,Gehäuse 56 angeschlossen, das unten am Gehäuse ä1 des Ausströmventils 23 befestigt ist.
Dieses be herrscht eine Offnun.g im Gehäuse 51, wel- hes zusammen mit einem Stutzen 54 am Druckgasbehälter 52 in die Rohrleitung 10 eingebaut ist. Der Einlassstutzen 53 des Ge häuses 51 ist an die Brennkraftmasehine und die Abgasmaschine an den Auslassstutzen 54 am Behälter 52 angeschlossen.
Im Gehäuse 51 ist ein Rückschlagventil 55 vorgesehen, das einen Rückfluss von Treibgas aus dem Behälter 52 zur Brennkxaftmaschine verhin dert, wenn der Druck in der Rohrleitung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rückschlagventil unter .den Druck im Be hälter sinken sollte. Das Ausströmventil 23 ist in dem Gehäuse 56 geführt, an das das Auslassrohr 24 angeschlossen ist, und mit einem Kolben 57 verbunden, der im Zylinder 58 verschiebbar ist.
Der Zylinder 58 ist durch eine Leitung 59 mit dem Ausgleich behälter 52 verbunden. In dieser Leitung 59 ist an der An.schlussstelle an dem Zylinder 58 ein Drosselorgan 60 vorgesehen, das eine nicht gezeichnete, zweckmässig regelbare Durchströmöffnung besitzt. Sowohl der auf die untere Seite des- Kolbens 57 wirkende Druck der verdichteten Luft als auch der Druck einer Feder 61 sind bestrebt, das Aus- strömventil 23 zu schliessen. Der Druck in dieser R.iehtung kann durch Anderung der Federspannung mit Hilfe eines Handrades 62 eingestellt werden.
Die beschriebene Vorrichtung wirkt in folgender Weise: Wenn die Brennkraftmaschine bei nor malem Verbrauch an Treibgas in,den Abga:s- maschinen in vollem Betrieb mit normaler Drehzahl läuft, wird das Treibgas durch die Rohrleitung 10 bei einem Überdruck von zum Beispiel 4 bis 5 at. in den Behälter 52 hineingedrückt.
Dabei bleibt das Ausström- ventil 2,3 .durch den Druck im Zylinder 58 und durch .den von,der Feder 61 ausgeübten Druck entgegen dem Druok .des Treibgases auf die Oberseite des Ventils geschlossen, so dass .die gesamte Menge des von der Brenn kraftmaschine gelieferten Treibgases durch ,den Ausla.ssstutzen 54 des Behälters 52 zu den Arbeitsmaschinen geleitet wird.
Die Reglergewichte <B>27</B> und die Muffe 32 sind in ihrer Normallage, in der der Mitnehmer 41 an dem von der Feder 35 an die -Schulter 40 der Welle 22 gedrückten Ring 36 unter Spannung der zwischen dem Ring und dem Muffenende 37 vorhandenen schwächeren Feder 34 anliegt. Der mit dem Hebel 42 verbundene segmentförmige Arm 46 stellt eine bestimmte Brennstoffzufuhr zur Brems kraftmaschine ein. Der Hebel 43 hält den Hahn 49 ,geschlossen.
Wenn die Drehzahl der Brenukraft: maschine bei zum Beispiel infolge einer durch grösseren Verbrauch an Treibgas in den Abgasmaschinen hervorgerufenen Ver minderung des Gegendruckes der Brenn',kraft- ma.schine über einen gewissen Wert ansteigt, so wird die Muffe 3'2 weiter nach aussen verschoben. Dabei wird der Ring 3,6, wie in, Fig. 2 .dargestellt, entgegen .der Wirkung der stärkeren Feder 35 vom Mitnehmer 41 nach aussen verschoben, und der Hebel 42 vermindert die Brennstoffzufuhr.
Dadurch 'wird verhindert, @dass die Drehzahl der Brenn- kraftmaschine unzulässig steigt. Bei dieser Bewegung der Muffe -32 wird der Hahn 49 vom Hebel 43 geschlossen gehalten, und das Ausströmventil 2.3 ist nach wie vor ge schlossen.
Wenn dagegen die Drehzahl der Brenn kraftmaschine infolge geringeren Verbrauchs au Treibgas in den Abgasmaschinen oder bei einer Umsteuerung derselben infolge des da duroh bedingten höheren Gegendruckes in der Verbindungsleitung 10 fällt, so wird die Muffe 32 aus der vorher erwähnten Lage in der entgegengesetzten Richtung, also nach innen verschoben.
Dabei kommt,der Ring 3'6 zum Aufliegen an der Schulter 40, wodurch die Wirkung der Feder 3:5 auf die Regler- gewichte aufgehoben wird, da der Feder druck nunmehr von der Welle 22 aufgenom men wird. In dieser Lage der Muffe oder kurz darnach, wo nur die schwächere Feder 34 auf die Reglergewichte wirkt, beginnt der Hebel 43 den Hahn 49 zu öffnen, und öffnet ihn bei weiterer Verschiebung der Muffe nach innen immer mehr. Infolgedessen beginnt Druckluft aus :dem Zylinder 58 durch den Hahn abzuströmen.
Wenn der Hahn so weit .geöffnet ist, dass durch ihn mehr Druckmittel abströmt als durch das Drosselorgan 60 zuströmt, wird der Druelz- auf :den Kolben 57 verringert, so da.ss der in der Rohrleitung 10 herrschende, auf die Oberseite des Ausströmventils wirkende Druck den in entgegengesetzter Richtung wirkenden Druck des Kolbens 57 und der Feder 61 überwindet.
Das Ventil 23 wird geöffnet, so dass Treibgas aus der Rühr leitung 10 durch die Auslassleitung 24 ab fliessen kann. Der Druck in der Rohr leitung 10 wird dadurch vermindert, was eine Steigerung der Drehzahl der Brennkraft- maschine infolge des verminderten Gegen druckes zur Folge hat.
Diese Drehzahl steigerung bewirkt, dass der Hahn 49 vom Regler wieder mehr geschlossen wird und dass das Ausströmventil 23 durch,die infolge der Zufuhr von Druckmittel .durch die Lei tung 59 hervorgerufenen Drucksteigerung im Zylinder 58 wieder geschlossen wird.
Infolge dieser Betätigung des Ausströmventils wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine zwi schen zwei niederen Werten schwanken oder dass Ausströmventil ständig mehr oder weniger offen gehalten, so dass die Ausströ mung des Treibgases durch das Ventil bei niederer Drehzahl gleichmässig erfolgt.
Hier durch wird ein Stehenbleiben der Brenn- kraftma:schine verhindert, auch wenn die Abgasmaschinen 1@2 und 14, zum Beispiel zwecks Betätigung der Umsteuervorrichtung 18, vermittels der Ventile 11 und 13 still gesetzt werden. Bei offenem Ausströmventil 2,3 ist das Rückschlagventil 55 infolge des im Behälter 52 herrschenden Überdruckes ge schlossen.
Dies ermöglicht, die Abgasmaschi- neu beim Anlassen augenblicklich mit Treib gas aus dem Behälter 52 von höherem Druck als dem augenblicklichen Gegendruck der Brennkraftmaschine antreiben zu können. Der Druck, bei dem sich das Ausströmventil 23 öffnet, kann durch das Handrad 6,2 ge regelt werden, während die Grösse des Druckes des Treibgases durch die der Brenn- kra.ftmaschine zugeführte Brennstoffmenge bestimmt ist.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung wird also nicht nur die das Treibgas für die Abgasmaschinen erzeugende Brennkraft- maschine vollkommen selbsttätig entsprechend den Betriebsverhältnissen der AbgasmascIii- nen geregelt, sondern es wird auch verhin dert, sowohl dass die Brennkraftmasehine bei Herabsetzung :des Treibgasdruckes unter den normalen Wert durchgeht, als auch dass sie beim Entlasten der Abgasmaschinen stehen bleibt.
Bei der beschriebenen Ausführungs form wird :die Brennkraftmasohine beim Offenhalten des Ausströmventils 23 unter Zufuhr der für :den normalen Betrieb erfor derlichen Brennstoffmenge betrieben, was, wenn auch der Brennstoffverbrauch bei der kleinen Drehzahl gering ist, einen bei dem niedrigen Treibgasgegendruck unnötig hohen Brennstoffverbrauch zur Folge hat. Wenn das Manöverieren der Abgasmaschinen nur wenig Zeit in Anspruch nimmt, ist dies be langlos.
Es ist aber bei längerer Unter brechung zweckmässig, dass die Brennstoff- zufuhr zur Brennkraftmaschine auch unab hängig von der beschriebenen selbsttätigen Regeleinrichtung eingestellt werden kann. Dies ist dadurch erreicht, dass der mit dem Brennstoffzufuhrregler verbundene Hand hebel 64 längs einer ,Skala des Segmentes 46 von Hand einstellbar ist. Dadurch wird er möglicht, den Druck des Treibgases und damit auch die Leistung der Abgasmaschi nen nach Bedarf innerhalb weiter Grenzen zu verändern.
Dies ist von grosser Bedeu tung bei der Anwendung der Erfindung auf Lokomotiven, Eisbrechern oder in Anlagen, in denen die Leistung starken Schwankungen ausgesetzt ist. Die Erfindung kann auch bei Kraft maschinenanlagen mit Viertaktmotoren und Verpuffungsmotoren Anwendung finden. Die Betätigung des Ausströmventils kann auch elektrisch, etwa durch .die Einwirkung eines Magnetes, der mit von :
der Brennkraft- maschine aus erzeugtem elektrischem Strom gespeist wird, erfolgen, dessen Stärke also von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig ist. Der Drehzahlregler kann. :zum Beispiel durch einen von der Brennkraft maschine angetriebenen Stromerzeuger er setzt werden, essen Strom sich mit der Drehzahl :der Brennkraftmaschine ändert.
Die Vorrichtungen zur Betätigung des Aus- strömventils 23 und der Brennstoffzufuhr können mittelbar oder unmittelbar auf elek trischem Wege beeinflusst werden.
An die Brennkraftmaschine könnten auch mehrere Abgasmaschinen angeschlossen sein.