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Vorrichtung zur Erzeugung und Aufspeicherung von Gasdampfgemischen.
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Erzeugung und Aufspeicherung von Gasdampfgemischen
mit zwei gleichachsigen FreiflugkolLen.
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Die Erfindung besteht darin, daB die die Kolben aufnehmenden Zylinder
durch eine Führungshülse für die Kolben verbunden sind, die einerseits innere Wandungen
für den Gasdampfsammelraum, anderseits Kühlmäntel für die Arbeitszylinder bilden.
Dadurch werden ein gedrängter Aufbau der Vorrichtung. und günstige Wärmeverhältnisse
sowohl für die Arbeitszylinder wie für die Gasdampfsammelräume angestrebt.
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Ausführungsformen :der Erfindung sind in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt.
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Abb. z zeigt schematisch einen Schnitt einer Ausführung, bestehend
aus zwei Verdichterzy]indern mit einem gemeinsamen Kolben.
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Abb. a zeigt schematisch im Schnitt eine abgeänderte Ausführung des
Verdichterzylinders.
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Abb. 3 zeigt im Schnitt ein vom Druck gesteuertes Verbindungsventil,
während
Abb. q. teilweise im Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform
eines Zwillingsverdichters besonders für hohe Drücke veranschaulicht.
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Abb. 5 und 6 zeigen im Grundriß und Aufriß in abgeänderter AusfUirungsform
eine Doppelkolbenführung für einen Zwillingsverdichter, während Abb. 7 im Schnitt
eine Pumpe veranschaulicht, welche von den Explosionsgasen getrieben wird und Wasser
aus einem Wasserbehälter in die Kühlmäntel des Verdichters speist.
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Die einander gegenüberliegenden Verdichterzyl.inder 8 und 9 weisen
Zylinderköpfe io auf mit Einlaßöffnungen ii, welche durch Ventile 12 unter Wirkung
auf die Schraubenfedern 13 abgeschlossen gehalten werden. In der Wandung eines jeden
Verdichters sind in der Nähe des Zylinderkopfes Schlitze 14 angeordnet mit Ausströmventilen
15, die in bekannter Weise eine Rückströmung verhindern. Diese Ventile sind durch
Rohre 16 mit der konzentrischen Sammelkammer 17 verbunden. Jeder Verdichter hat
eine Einlaßöffnung 18, die in die Außenluft öffnet, ferner eine Auslaßöffnung i9,
die durch einen nicht dargestellten Abschlußhahn für den Anlaß mit der freien Atmosphäre
verbunden werden kann, Überströmkanäle 2o und elektrische Zündvorrichtungen 21.
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Die Zylinder 8 und 9 sind umschlossen von einem zylindrischen Gehäuse
2a, welches gleichzeitig zur Führung des Doppelkolbens 23 dient, der eine mittlere
Schulter 24 mit Flansch 25 aufweist, der die Kolbenführung bildet und mit einem
Kolbendichtungsring 26 versehen ist. Gleitstangen 27 mit Rückdruckfedern 28 werden
durch den Flansch 25 geschaltet und schalten ihrerseits Drosselschieber 29 in den
Brennstoffzufuhrrohren 3o. Die Gleitstangen 27 können auch gleichzeitig dazu dienen,
um das Ventil eines Dampfrohres zur Verbrennungskammer zu öffnen, wobei das Dampfrohr
von einem vom Wassermantel 43 unabhängigen Dampferzeuger abgeleitet sein kann. Die
Kolbenschulter 25 bremst den Kolben 23 am Ende seines Hubes gegen ein kleines Luftkissen
ab, welches sich zwischen seiner Stirnfläche und der entsprechenden Stirnfläche
des Zylinders 22 bildet. Diese Abbremsung oder Dämpfung kann noch durch Anordnung
von nicht dargestellten Federn erhöht werden, welche zwischen den Kolbenschultern
24 und den entsprechenden Enden der Verdichterzylinder 8 und 9 eingelegt sind. Die
Gemischzufuhrrohre 30, welche von einer Hauptleitung 32 abgezweigt sind, vor welcher
(in der Zeichnung nicht dargestellt) irgendein bekannter Vergaser angeordnet ist,
sind mit einer gemeinsamen Lufteinlaßöffnung 33, die reh Schieber 34 gedrosselt
werden kann, versehen: , , Auf der Außenseite eines jeden Überströmkanals 2o (Abb.
8) ist ein Zylinder 35 mit Kolben 36 angeordnet, durch welchen der Überströmkanal
geschlossen werden kann. Der Hub des Kolbens 36 ist durch Zylindervorsprünge 37
begrenzt, und die Kolbenstange 38 erreicht in der Endlage des Kolbens eine elektrische
Kontaktvorrichtung 39 in einer Kammer 40. Von dieser führt ein Rohr 4i durch ein
vom Druck gesteuertes Ventil 42 (Abb. i und 8) zum Gasbehälter 17. Die Kor.-taktvorrichtung
39 steht mit den Zündkerzen 21 in elektrischer Verbindung. Die Verdichter 8 und
9 haben Wassermäntel 43 mit Wasserein- und -auslaß (in der Zeichnung nicht dargestellt),
während das zylindrische Gehäuse 22 mittels Rohres 44 und Ablaßhähne 45 entwässert
und durch Schmierung 46 geschmiert werden kann.
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Die Verdichter 8 und 9 werden abwechselnd finit Brennstoff und Luft
geladen, und zwar beim Anlassen etwa durch eine kleine Pumpe; die Ladung wird in
einem Verdichter, z. B. dem Verdichter 8, beim Anlaß erstmalig mit besonderer Zündvorrichtung,
z. B. einer Batteriezündung, durch die Zündkerze 21 entzündet. Die Explosionsgase
fließen durch die Auslaßöffnungen 14 und Ventile 15 sowie die Auslaßrohre 16 zum
Gasbehälter 17, wobei gleichzeitig der Kolben 23 die inzwischen in den Verdichter
9 eingeführte Ladung verdichtet. Diese Ladung wird hierauf durch die Wirkung des
Kolbens 36 im Zylinder 35 entzündet. In dem Zylinder 35 ist nämlich eine kleine
Menge des verdichteten Brennstoffes aus dem Verdichter 9 durch Kanal 2o (Abb.8)
übergetreten, während durch die Verschiebung des Kolbens 36 die Stange 38 mit der
Spitze 39 der Kontaktvorrichtung in Berührung tritt und dadurch einen elektrischen
Stromkreis schließt, so daß an der Zündkerze 21 ein Zündfunke entsteht und die Ladung
im Verdichter 9 entzündet wird, worauf der Kolben 23 entgegengesetzt wieder in den
Zylinder 8 getrieben wird und infolgedessen das inzwischen in diesen Zylinder eingeführte
Brennstoffgemisch verdichtet wird. Das Arbeitsspiel wiederholt sich so lange, bis
die Auslässe i9, welche während der Anlaßperiode offen waren, geschlossen werden.
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Da der Druck im Gasbehälter 17 anwächst, wird die Zündung der späteren
Ladungen gemäß der Drucksteigerung im Gasbehälter 17 verzögert. Die Drucksteigerung
im Gasbehälter 17 pflanzt sich durch Rohr 41 und Druckregelventil 42 auf Zylinder
35 fort und wirkt _dem. Druck. auf den Kolben 36 entgegen, wodurch eine Verzögerung
der Kontaktgebung zwischen Stange 38 und Kontaktstange 39 erfolgt. Jede Sammelkammer
47 an den Kopfenden des Gasbehälters 17, welche ringförmig
den
entsprechenden Verdichter (8 oder 9) umschließt, ist mit einem Durchlaßschlitz 48
nach dem Verdichterzylinder hin versehen und mit einem Schieber 49, dessen Stange
5o einen Kolben 51 trägt. Der Kolben 51 arbeitet in einem Zylinder 52, der
nach der Seite der Kammer 47 offen ist. Die Kolbenstange 53 steht unter Wirkung
einer Schraubenfeder 54, die sich gegen die Gehäuseschulter 55 einerseits und anderseits
gegen den Kolben 51 legt, und ist außerdem mit Rasten 56 versehen, in «-elche eine
Klinke 57 eingeklinkt werden kann. Ein federbelastetes Rückschlagventil 58 ist außerdem
an jedem Verdichter angeordnet, ebenso wie eine Schmiervorrichtung 59. Das Gehäuse
des Regelventils 42 hat eine Öffnu ig 6o nach dem Gasbehälter 17 und eine Durchtrittsöfffnung
6i nach der Sammelkammer (Abb. 2 und 3) und ist in zwei Kammern 62 und 63 unterteilt
(Abb.3), zwischen denen eine Druckmindervorrichtung sitzt. Diese Lesteht aus einer
Zwischenwand 64 und einem Ventil 65, dessen Stange 66 mit einem Kolben 67 durch
Feder 68 verbunden ist, während der Kolben 67 selbst unter der Wirkung einer Feder
69 steht, deren Vorspannung durch Überwurfschraubmuffe 70 geändert werden
kann. Auf der entgegengesetzten Seite der Zwischenwand 64 ist ein federbelastetes
Rückschlagventil 71 angeordnet. Durch Einstellung der federbelasteten Ventile 65
und 71 ist das Druckverhältnis in den Ringkammern 47 und ,der Gassammelkammer 17
regelbar.
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Im Betriebe, der häufiges Anhalten und Anlassen erfordert, kann das
Druckgas im Gasbehälter 17 zur Verdichtung des Brennstoffes ausgenutzt werden, indem
man das Druckgas in einen der Zylinder 8 und 9 unmittelbar eintreten läßt. Die Überströmung
des Gases aus Gasbehälter 17 in die Sammelkammer 47 erfolgt durch Minderventil 42.
Aus Kammer 47 kann das Gas zum Verdichterzylinder durch Schieber 49 gelangen, und
es übt seinen Druck auf Kolben 23 aus, so daß der Kolben aus dem Zylinder 8 herausgeschoben
und in den Zylinder 9 eingeschoben wird, um die Brennstoffmenge im Zylinder 9 zu
verdichten. Die Explosionsgase im Zylinder 9 treiben den Kolben 23 wieder zurück,
so daß das Gas wieder aus dein Zylinder 8 durch das Rückschlagventil 58 in die Sammelkammer
47 geschoben wird, zum Teil auch durch den Schlitz 48 entsprechend der jeweiligen
Stellung des Schiebers 49.
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Die Einstellung des Kolbens 51 wird durch den verstellbaren Eingriff
der Klinke 57 in die Rasten 56 festgelegt, so daß der Schieber 49 dazu dienen kann,
die Maschine anzulassen oder stillzusetzen, was auch selbsttätig erfolgen kann infolge
eines Überdruckes oder -eines Unterdruckes in der Kammer 47 unter Einwirkung der
Feder 54 im Zylinder 52. Die Explosionsgase gelangen in die Sainnielkammer 7durch
das federbelastete Ventil 58 und durch Ventil 65, welches, wie schon beschrie-Len,
unter der Wirkung des federbelasteten Kolbens 67 steht, zum Gasbehälter 17.
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Der Verlauf eines Arbeitsspieles des beschriebenen Gasdämpferzeugers
ist kurz der folgende: Während des normalen Arbeitsspieles, d. h. nach erfolgtem
Anlassen und Erreichung der normalen Hubzahl, findet in dem mit verdichtetem Brennstoffgemisch
gefüllten Arbeitsz@-lind@r in der Koinpressionsendstellung des Arbeitskolbens die
Explosion statt. Die Verbrennungsgase treten beim Vorschube des Kolbens durch die
AuslaPöffnungen 14 und Auslaßorgane 15 in den Sammelbehä'.ter 17 über. Gleichzeitig
verdichtet während des Vorschubes des einen Freiflugkolbens der Gegenkolben die
in den Gegenzylinder eingetretene frische Brennstoffmenge, welc'lie bei Erreichung
der Kompressionsendstellung des Gegenkolbens nunmehr wieder zur Zündung gelangt.
und zwar durch d,"e Schaltung der Zündvorrichtung durch den Kolben 36 im Zylinder
35, der durch die den Überströmkanal 2o überströmenden verdichteten Brennstoffgase
gesteuert wird. Inzwischen sind in den gegenüberliegenden Arbeitszylinder frische
Brennstoffgase nachgeströmt, und zwar aus Rohr 30 durch Drosselklappe 29
und das Eintrittsventil 12 hindurch, so daß das Arbeitsspiel von neuem beginnen
kann. Die Steuerung der Drosselklappe 29 derart, daß im Augenblicke der Explosionen
die Brennstoffgemischleitungen 3o abgeschlossen sind von den Zylindern, in welchen
die Explosionen stattfinden, erfolgt dabei dadurch, daß die Schulter 26 in der Nähe
der Kompressionsendstellung des betreffenden Kolbens auf die ihm zugeordnete Stoßstange
28 auftrifft, durch welche die mit ihr verbundene Drosselklappe 29 geschaltet wird.
Die Einführung des Dampfes in den Sammelbehälter 17 zur Bildung des Gasdampfgemisches
oder aber auch die Einführung von Dampf in den Arbeitszylinder selbst zur Erhöhung
des thermischen Effektes kann dabei gleichzeitig durch Schaltung eines Dampfüberströmventils
mittels der Stoßstange 28 erfolgen, durch welche Dampf aus einem besonderen Dampfbehälter
oder auch aus den Kühlmänteln der Arbeitszylinder abgeleitet wird.
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In der abgeänderten Ausführungsform nach Abb. 4 ist das Gehäuse 22
mit zwei Einlaßventilen 72 versehen, welche dem Einlaßventil 12 in den Zylinderköpfen
der ersten Ausführungsform entsprechen. Das Brennstoffzufuhrrohr 3o ist entsprechend
geändert. Ferner sind Durchtrittsventile 73 mit sich überkreuzenden Verbindungsrohren
74 zu den Einlaßventilen
z2 vorgesehen. Daraus ergibt sich, daß
beim Anlassen das Gehäuse 22 die Anfangsladung vom Vergaser erhält und diese Ladung
teilweise verdichtet, welche hierauf in die Verdichterzylinder 8 und 9 übergeleitet
und dann weiter verdichtet und entzündet wird, wie vorbeschrieben.
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Was die Speisepumpe nach Abb. 7 anlangt, so weist sie einen Kolben
75 in einem nach dem Verdichter 8 und 9 offenen Zylinder 76 auf. Die Kolbenstange
78 dient als Pumpenkolben und arbeitet in einem Pumpenzylinder 77, welcher mit Einlaßventil
79 und Auslaßventil 8o versehen ist. Am gegenüberliegenden Ende des Pumpenzylinders
ist eine Regelvorrichtung angeordnet, die aus einer Schraubenspindel 81 mit einem
Gewindekopf 82 besteht, der in die zylindrische Schraubenführung 83 eingreift. Der
Pumpenkolben 78 kann sch so weit bewegen, bis er gegen die Stirnfläche des Kopfes
82 trifft. Während des Saughubes wird der Kolben 75 wieder angehoben, infolgedessen
Wasser in die Pumpe gesaugt und in die Wassermäntel 43 der Verdichterzylinder und
in die nicht dargestellten Wassermäntel der Ventile 15 geleitet. Bei großen Zwillingsverdichtern
der beschriebenen Art sind die Reibungswiderstände der arbeitenden Teile sehr hoch
und deshalb ihre Abnutzung sehr groß. Um diese herabzusetzen, ist die Anordnung
nach Abb. 5 und 6 getroffen. Nach dieser arbeitet der Doppelkolben 23 in einer Büchse
84, wobei jedes Kolbenende mittels Zapfen 89 und Lenkstange 88 mit dem Zapfen 87
einer Kurbelscheibe 85 in Verbindung steht, die ihrerseits in Führungsschlitzen
86 gleitend gelagert ist. Der Doppelkolben 23 läuft hin und her, aber der größere
Teil des Gewichtes desselben wird von der Kurbelscheibe 85 ausgeglichen, welche
in ihrem Führungsschlitze entgegengesetzt zur Kolbenbewegung gleitet.