DE42823C - Neuerungen an Gasmotoren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

In Fig. i, 2 und 3 ist ein Rotationsmotor in Aufrifs, Grundrifs und Verticalschnitt dargestellt. Der im Gehäuse A rotirende Kolben K steht mit der auf der Welle W befestigten Scheibe S in fester Verbindung und überträgt die auf ihn durch die Explosion der Ladung geäufserte Kraft unter Vermittelung von S auf die Welle W. Durch gewählte Construction wird bezweckt, die Welle W von dem im Arbeitsraum herrschenden Druck wenigstens zum gröfsten Theil zu entlasten. Sie wird nämlich gegen den Arbeitsraum durch einen aus zwei Theilen bestehenden Hohlcylinder (Entlastungscylinder) O abgeschlossen, dessen eine Hälfte mit der Rückwand des Gehäuses ein Ganzes bildet, während der andere bewegliche Theil beim Aufbringen des Gehäusedeckels unter Mitwirkung einer federnden Scheibe P gegen S sich anlegt und auf beiden Seiten der Scheibe Abdichtung bewirkt. Zur selbstthätigen Steuerung des Zündkolbens Z und des Einlafsventils E dienen zwei unrunde Scheiben s S₁, welche zu beiden Seiten des Gehäuses auf die Schwungradwelle aufgekeilt sind; von hier erfolgt die Bewegungsübertragung durch Druckstangen D D₁ und den doppelarmigen Hebel H. Der Niedergang des Zündschiebers bezw. der Schlufs des Ventils E wird durch Federn f f_x vermittelt. Die Luftpumpe L erhält ihren Antrieb ebenfalls von der Welle W, an deren Ende die Kolbenstange t mittelst excentrischen Zapfens angeschlossen ist. Der Anschlufs der letzteren an den Luftpumpenkolben geschieht zur Constanterhaltung des Druckes im Gasbehälter G unter Zwischenschaltung einer Spiralfeder, so dafs die Maximalspannung in G von der Spannung der Feder abhängig gemacht ist. Sie tritt in Wirkung, sobald die Gaszufuhr die Gasentnahme überschreitet; in diesem Falle wird die Kolbenstange die Feder zusammendrücken, ohne ihre Bewegung auf den Kolben zu übertragen. Ein im Ventilkasten d,, Fig. 1, befindliches Ventil schliefst den Gasbehälter G während der Saugperiode der Luftpumpe gegen letztere ab. Von der Gaszuleitung u, vom Gasbehälter nach der Ventilkammer des Einlafsventils E führend, zweigt eine Nebenleitung n> zur Zündvorrichtung ab; von w geht wiederum ein Röhrchen r nach der Zündflamme F, wodurch diese ihre Speisung erhält. Gaszuleitung u und Druckleitung / sind durch Hähne verschliefsbar.

Die Zündvorrichtung ist in drei Ausführungen in Fig. 4, 5 und 6 zur Darstellung gebracht. Die Zündschieber Z sind als Kolbenschieber gebildet und werden von dem Führungsrohr R umschlossen. Die Stellung derselben entspricht der Füllungsperiode des Arbeitscylinders. Die Schieber in Fig. 3 und 5 sind identisch. In der gezeichneten Lage wird sich die Zündkammer k in den zuletzt genannten Figuren auf dem Wege der Zweigleitung w durch die Oeffnungen b b_x mit Gas füllen. Zugleich wird ein Ueberströmen des Gases aus k durch die Oeffnungen α_χ α nach dem Arbeitsraum A stattfinden, so dafs die Füllung von A auf doppeltem Wege sich vollzieht, und zwar das eine Mal durch die Hauptleitung u nach dem Einlafsventil E, das andere Mal durch wk α, α.

Dieser Vorgang ist insofern wesentlich, als hierdurch der Rückstand der Verbrennung von

der vorhergehenden Zündung in sicherer Weise aus der Kammer entfernt wird. Der gleiche Vorgang findet statt, wenn der Motor ohne Compressionsgas arbeitet. In diesem Falle fällt die Luftpumpe L und der Gasbehälter G weg und der Kolben K entnimmt die Ladung direct aus dem Gaserzeuger. Die Füllung der Zündkammer erfolgt alsdann durch die Saugwirkung des Arbeitskolbens K. Während der Dauer der Arbeitsfüllung verharrt der Zündschieber in der gezeichneten Lage; sobald diese ihrem Ende sich nähert, wird der Schieber durch die unrunde Scheibe s angehoben. Die Oeffnungen α b werden geschlossen, in gleichem Moment e geöffnet. Durch die weitere Bewegung des Schiebers wird e geschlossen und das Zündloch c geöffnet. Die Flamme F entzündet den Inhalt in Kammer k, die sich in rascher Bewegung nach aufsen hin abschliefst und sofort die Verbindung mit dem Arbeitsraum A vermittelst der Oeffnung b_{ herstellt, wodurch die Explosion im Innern sich vollzieht und der Kolben K in der Richtung des Pfeiles umgetrieben wird. Während der beschriebenen Vorgänge bleibt der Schieber in aufgehender Bewegung; in der höchsten Lage, in welcher die Oeffnungen α b_l correspondiren, tritt Stillstand ein, und zwar so lange, bis die Ausströmung der Verbrennungsproducte aus dem Arbeitscylinder durch die Oeffnung a, Fig. i, beginnt. Bei dieser Periode giebt die unrunde Scheibe s den Schieber frei und die Feder f bewirkt dessen Niedergang in die tiefste Lage, die Anfangsstellung.

Die Zündvorrichtung in Fig. 5 ist in ihrer Wirkungsweise der vorher beschriebenen im wesentlichen gleich. Zur Zündung wird statt Gas ein Dochtflämmchen F₁ benutzt. Die Flamme F dient im vorliegenden Falle als Sicherheitsflamme, welche F₁, für den Fall letztere erlöschen sollte, wieder anzündet. Die Kanälchen i führen die nöthige Verbrennungsluft zu, während e_x e den Abzug der Rauchgase gestatten. Die Oeffnung b_{ vermittelt, wie in Fig. 4, die Verbindung von K mit dem Arbeitsraum A.

i e, sowie c werden unmittelbar vor Einleitung der Explosion geschlossen. Die Schieberbewegung ist der vorhergehenden ganz analog.

Eine dritte Zündvorrichtung, Fig. 6, zeigt eine Abweichung von den eben beschriebenen in der Gestaltung des Kolbens und des Führungsrohres. Ersterer ist nach unten offen, während letzteres in gleicher Richtung geschlossen ist, so dafs der Zündraum k nunmehr von beiden begrenzt wird. Die Anordnung bezweckt beim Aufgange des Kolbens Z ein Ansaugen der frei brennenden Flamme F, wodurch das in die Zündkammer eingeleitete Gas in sicherster Weise auch bei gering bemessenem Zündloch c entzündet wird. Die Füllung der Zündkammer geschieht infolge der Saugwirkung des Arbeitskolbens, welcher durch die Oeffnungen α a_xb_xb das Gas aus einer an die Gaszuleitung sich anschliefsenden Zweigleitung entnimmt. Die übrigen Vorgänge stimmen mit den vorher beschriebenen genau überein.

Die Kolbenconstruction, Fig. 7 bis 17, zeigt ebenfalls verschiedene Arten der Abdichtung. Fig. 7, 12 und 15 stellen die Aufrisse, Fig. 8,

13 und 16 die Grundrisse, Fig. 9, 10, 11,

14 und 17 die Verticalschnitte dar. Die Abdichtung wird in sämmtlichen Fällen durch vier Riegel m bewirkt, die sich gegen die rechteckige Kolbenscheibe K anlegen und durch Mutter und Scheibe gegen Abheben gesichert sind. Die Riegel sind an ihren Stofsfugen über einander geplattet und werden durch aufgeschnittene Spannringe, Federn oder Konus gegen die abzudichtenden Flächen angedrückt. Fig. 7, 8 und 9 zeigen die Anpressung derselben mittelst Spannringes f.

Fig. 12, 13 und 14 stellen die gleiche Construction mit wesentlich vergröfsertem Spannring dar,. so dafs bei der Abdichtung die Span ■ nung der Gase, welche gegen die Innenseite des Ringes f drücken, mit zu Hülfe genommen wird. Die Scheibe s ist durchlöchert, um den Zutritt der Gase nach dem Räume α zu gestatten.

In Fig. 10 und 11 geschieht die Nachstellung der Riegel durch festen bezw. beweglichen Konus. In ersterer Figur werden die Riegel in axialer Richtung des Konus durch Mutter und federnde Scheibe auf letzteren aufgeschoben und dadurch aus einander geprefst. In Fig. ι ι sind die Riegel in axialer Richtung unbeweglich, dagegen ist der Konus k, der lose auf dem Bolzen b sitzt, durch Mutter und zwischenliegende Feder nachstellbar angeordnet.

In Fig. 15, 16 und 17 sind die Riegel als Schienen, die an ihren Enden über einander greifen, gestaltet, deren jede durch eine besondere Feder gegen die Dichtungsfläche angedrückt wird. Die rechteckige Scheibe s, welche den prismatischen Vorsprung e der Kolbenscheibe umfafst, wodurch ein Drehen der ersteren verhindert wird, sichert die Anlage der Leisten m an K.

Eine Kolbenconstruction ohne besondere, die Abdichtung bewirkende Mechanismen ist in Fig. 22 und 23 im Verticalschnitt dargestellt. Der Dichtschlufs erfolgt in gleicher Weise wie bei Hahnverschlüssen durch Ineinanderpressen konischer Flächen. Gehäuse A und Entlastungscylinder O sind konisch gestaltet; zwischen beide legt sich die nach hinten verjüngte, keilartig gebildete Kolbenscheibe K, die zugleich Verbindungssteg zweier Scheiben 5 und S₁ ist, durch welche der Arbeitsraum nach beiden

Seiten abgeschlossen wird. Die Bewegungsübertragung von der kraftaufnehmenden Scheibe K auf die Welle W erfolgt durch, die vordere Scheibe S, die durch Keil mit W verbunden ist. Gegenmuttern c und Bund b gestatten Nachstellung und sichern die feste Lage des Kolbens in axialer Richtung.

Der Abschlufs des Arbeitsraumes nach der Hinterseite, welche durch die Auspufföffnung a mit der Atmosphäre communicirt, wird in Fig. 18 durch vertical hängende Klappe L bewirkt. Sie wird aufser durch den Gasdruck noch durch eine besondere, auf der Drehachse befindliche Spiralfeder gegen die Umfangsfläche des Entlastungscylinders angedrückt. Der Dichtschlufs an den Stirnseiten (Deckel und Rückwand des Gehäuses) wird durch in die Klappe eingelegte federnde Leisten hergestellt. Die Vorderseite der Kolbenscheibe K ist mit einer gekrümmten Feder d versehen, die den Zweck hat, den Schlag des Kolbens gegen die Klappe zu mildern und weiterhin beim Anheben der Klappe durch den Kolben den Angriffspunkt desselben möglichst nach unten zu verlegen.

In Fig. 19 ist die Klappe durch den Schieber L, der durch die Feder f gegen O angedrückt wird, ersetzt. Der Schieber wird durch den Kolben K unter Vermittelung einer Schwinge h zurückgeschoben.

In Fig. 20 und- 21 ist im Verticalschnitt und in der Seitenansicht ein Gasmotor mit geradlinig sich bewegendem Kolbengetriebe in Ver bindung mit einem Gaserzeuger dargestellt. Als Einlafsorgan ist ein Flachschieber, der zugleich den Austritt der Verbrennungsproducte vermittelt, angewendet. Die Maschine arbeitet nach dem Viertactsyste,m; es wird demzufolge auf jede Doppelumdrehung der Kurbelwelle oder viermaligem Spiel des Kolbens ein Arbeitshub des letzteren entfallen. Die Steuerung des Zündschiebers Z und des Einlafsschiebers / ist von der seitlich am Maschinengestell gelagerten Welle ν abgeleitet und erfolgt durch unrunde Scheiben 5 S₁ und Druckstangen DD₁. Der Aufgang von Z und Z wird durch Spiralfedern ff\ bewirkt. Der Zündschieber zeigt die in Fig. 5 gegebene Construction. Der Flachschieber / besitzt zwei Oeffnungen, von welchen die untere in Verbindung mit dem Stutzen O den Eintritt der Gase, die obere, wenn mit α correspondirend, den Austritt der Verbrennungsrückstände vermittelt. Der Antrieb der Steuerwelle ν durch die Kurbelwelle mittelst Zahnräder ZZ_] geschieht, der Arbeitsweise des Motors entsprechend, in verlangsamter Bewegung, und zwar in dem Verhältnifs 1: 2.

Der Anschlufs des Gaserzeugers an die Maschine ist aus Fig. 21 ersichtlich.

Die Ingangsetzung des Motors geschieht auf die gebräuchliche Art. Beim Andrehen des Schwungrades J wird der Kolben K bei Beginn der Arbeitsperiode in aufgehender Bewegung als Saugkolben wirken und die Ladung aus dem Gaserzeuger durch die Rohrleitung ο und die untere Oeffnung des Schiebers / ansaugen. Mit Beendigung des Aufganges schliefst / ab und es findet beim zweiten Hub eine den Volumen Verhältnissen entsprechende Verdichtung statt. Sobald der Kolben nunmehr im Todtpunkt anlangt, wird durch die Flamme F₁ in der Zündkammer die Ladung entzündet, sie expandirt und treibt den Kolben nach oben.

Während der letzten zwei Vorgänge bleibt der Schieber in der gezeichneten Decklage. Bei Beginn des vierten Hubes wird die Austrittsöffnung α frei und die Rückstände nehmen durch α ihren Weg ins Freie. Ist die erste Kraftperiode einmal eingeleitet, so wird sich das Spiel durch die im Schwungrad angesammelte Kraft von selbst fortsetzen.

Der Gang des Motors wird in der Weise regulirt, dafs bei constanter Füllung des Arbeitscylinders ein mehr oder weniger ganz dem jeweiligen Kraftbedarf entsprechendes explosionsfähiges Gemenge von Gas und Luft als Ladung aufgenommen wird. Die der wechselnden Belastung der Maschine sich anpassende Zubereitung des Gemisches geschieht selbstthätig mittelst eines in die Rohrleitung ο eingeschalteten Hahnes, der durch das Gestänge eines Centrifugalregulators eingestellt wird. In den beiden extremen Stellungen des Hahnes, welche der Maximalleistung bezw. dem Leerlauf des Motors entsprechen, tritt entweder nur normales Gasgemisch (d. h. ein Gemisch, dessen Zusammensetzung nur durch die von Hand zu bewirkende Stellung der Hähne G G₁ am Gaserzeuger bedingt ist) oder nur reine Luft zu, so dafs im letzteren Falle die Zündungen gänzlich aussetzen.

In Fig. 24 und 25 ist ein Motor dargestellt, welcher im Zweitactsystem und mit comprimirtem Gas arbeitet.

Der Raum des Cylinders A vor dem Kolben K ist abgeschlossen und wird zum Ansaugen und Comprimiren des Explosionsgemisches nach dem Gasbehälter G durch den Kolben K benutzt. Cylinder A, Gasapparat B und Gasgefäfs G sind durch die Röhren 0 und u verbunden, zwischen welche Saug- und Druckventile V und V₁ und zur Sicherung gegen Druckübersteigung im Gasgefäfs G ein Sicherheitsventil V eingeschaltet sind. Letzteres ist mit einer dem Druckverhältnifs entsprechend spannenden Feder belastet, so dafs bei Druckübersteigung durch dieses Ventil der Ausgleich beim Ansaugen stattfindet.

Sodann ist zur Vereinfachung der Ein- und Auslafsschieber und die Zündvorrichtung neben einander gelegt und werden gemeinschaftlich durch unrunde Scheibe s, Stange D und Feder f gesteuert.

In der tiefsten Lage findet das Einströmen des Gasgemisches unter dem Kolben K aus dem Gasbehälter G statt, alsdann erfolgt durch rasche Aufwärtsbewegung Schliefsen der Einströmungsöffnung h, dann Oeffhen und sofortiges Schliefsen von C₁, worauf die Zündung nach dem Arbeitsraum durch la h_x Zz₂ h₃ sich einleitet, explodirt und das Aufwärtsgehen des Kolbens K bewirkt. Hat dieser den höchsten Punkt erreicht, so öffnet sich durch weiteren Aufgang die Auslafsöffnung a, durch welche die Verbrennungsproducte ins Freie entweichen. Nachdem der Kolben K niedergegangen, erfolgt rasches Niedergehen in die Anfangsstellung, und das Spiel beginnt von neuem.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   Ein Gasmotor mit rotirender oder geradliniger Kolbenbewegung, gekennzeichnet durch: . a) die Zündvorrichtung, Fig. 4, 5 und 6, bestehend aus einem Kolbenschieber Z mit Kammer k, dessen Oeffnungen a_x b_x β_Ύ und C₁ mit den Durchbohrungen abe und c derart correspondiren, dafs die Zündflamme das Gasgemisch in Kammer k entzündet und diese sich nach aufsen hin abschliefst, in dem Augenblick, wo die Verbindung von k mit dem Arbeitsraum beginnt;

   b) die doppelte Zuführung des Gases zu dem Arbeitsraum, und zwar durch das Einlafsventil E, Fig. 3, und die Oeffnungen CIa₁Ib₁

   . des Kolbenschiebers Z bezw. der Wandung des Arbeitsraumes, wodurch sich zugleich die Speisung der Zündkammer k vollzieht;

   c) eventuell durch die Entlastungshohlcylinder (00, Fig. 3, bezw. o, Fig.'22 und 23), sowie durch die Riegel m und Federn f, Fig. 7 bezw. 8 bis 17, und die Keilform des Kolbens K, Fig. 22 und 23, bewerkstelligte Abdichtung; und

   d) eine zwischen der Kolbenstange t, Fig. 3, • und dem Luftpumpenkolben bezw. Ventil V, Fig. 24, eingeschaltete Spiralfeder.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.