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Vereinigte Brennkraftmaschine und Dampfmaschine. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Motoren, die eine Verbindung einer Brennkraftmaschine mit einer
Dampfmaschine darstellen, indem nämlich der Dampf, der ganz oder zum Teil durch
die Verlustwärme der Brennkraftmaschine erzeugt wird, auf die eine Seite des Motorkolbens
wirkt, während auf die andere Seite die Verbrennungsgase wirken. Die Erfindung bezieht
sich im besonderen auf Motoren, die aus zwei Zylindern bestehen, deren Kolben sich
in einander entgegengesetzter Phase bewegen, und bei denen der auf die eine Seite
der Kolben wirkende Dampfdruck zum Anlassen nicht ausreichen würde, wie z. B. bei
einer anfahrenden Lokomotive.
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Der Erfindung gemäß wird beiden Zylindern ein gemeinsamer Dampfschieber
zugeordnet, der geeignet ist, sowohl die Steuerung in den beiden nebeneinander angeordneten
Zylindern zu bewirken als auch mit Hilfe geeigneter Anordnungen den Dampfzutritt
zu den beiden Seiten der Kolben freizugeben, um zum Anlassen die Motorleistung zu
steigern.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Abb. i bis 5 veranschaulicht.
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Abb. i zeigt teils eine Ansicht, teils einen Schnitt durch die Schieber.ichse
längs der Linie i-i der Abb.,3.
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Die Abb. 2 und 3 zeigen Schnitte senkrecht zum Schieber.
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Abb. q. zeigt eine andere Ausführungsform der Anordnung der Abb. 2.
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Die Abb. 5 zeigt schematisch die Schalteinrichtung. In dem in Abb.i
und 2 veranschaulichten Beispiel handelt es sich um eine Anordnung, bei der ein
Zweitaktmotor angewandt ist, der auf der Dampfseite als Gleichstrommaschine wirkt,
d. h. der Auspuff des Dampfes erfolgt durch Öffnungen, die am anderen Zylinderende
als die Eintrittskanäle liegen; die Anordnung kann aber auch in Fällen verwendet
werden, in denen Einlaß und Auspuff durch denselben Schieber gesteuert werden.
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Der Brennkraftzylinder A, der mit einem Wassermantel a versehen ist,
weist Ausströmöffnungen D und Eintrittskanäle E auf. I bedeutet die
Einrichtung zur Brennstoffzufuhr, Rohr oder Nadel. O ist ein Ventil, das zum Anlassen
dient. Die beiden Zylinder sind auf einem Sockel G befestigt, der Kerne ä trägt,
die mit Spiel in das Innere der Kolben B ragen, falls diese an ihren unteren Hubenden
angelangt sind. Im Sockel ist das Gehäuse eines zylindrischen Schiebers angeordnet,
der dazu dient, den Dampf auf die Kolben B, BI zu verteilen.
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Die Stangen C der Kolben B durchdringen den Sockel durch die Stopfbüchsen
c.
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Der Schieber besteht aus folgenden wesentlichen Teilen: zwei Kolben
L1 und L2, die durch eine Hülse L vereinigt sein können, die ihrerseits auf einer
Stange I( sitzt, die die Schieberdeckel J1 und J= durchdringt. Die Schieberkolben
bewegen sich in den BüchsenHl,H-, diemitDampfdurchlässenM,M1,M2 versehen sind, die
mit den unteren Seiten der Zylinder A, Al über die Kanäle m und
lt
in Verbindung stehen.
Z«-ischen den beiden Kolbenschiebern
L' und L'= ist Kammer P angeordnet, die den Dampf aus dem Raum p aufnimmt. Die äußeren
Kammern stehen durch die Kanäle g' und g' mit der Außenluft in Verbindung. Der Schieber
wird durch ein beliebiges Steuerorgan gesteuert, das den Einlaß, dementsprechend
die Expansion, zu regeln gestattet.
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Um Dampf den Verbrennungsräumen zuzuführen, werden die Verbrennungsräume
beider Zylinder mittels der gekreuzten Rohre 12, 13 mit den Kanälen m verbunden,
die die Auslässe M', M' und die Dampfzylinder miteinander verbinden. Die Rohre 12,
13 führen nach Ventilen, mittels deren die Verbindung hergestellt oder unterbrochen
wird, wobei die Ventile zweckmäßig (beispielsweise mittels einer Steuerleitung oder
vorzugsweise Preßluft) ferngesteuert werden.
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Im Verbrennungsraum kann die Verbindung mittels eines Ventils o hergestellt
werden, das sich nach dem Innern des Zylinders hin öffnet (Abb.2), wobei zum Schließen
des Ventils eine Feder 16 dient; zum Öffnen dagegen dient der Kolben 14, der unter
dem Einfluß der durch das Rohr 15 nach Bedarf zugeführten Druckluft steht.
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Abb.4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Hier öffnet sich unter
dem Einfluß der Feder 16 das Ventil 1 ¢ und schließt sich unter der Wirkung der
Druckluft, die auf den mit dem Ventil o aus einem Stück bestehenden Kolben 1 4.
wirkt.
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Diese Anordnung weist folgende Vorteile auf Zunächst kann das Ventil
o als Sicherheitsventil dienen, falls und solange die Zylinder als Brennkraftmaschin:e
arbeiten und die Rohre 12, 13 auf anderem Wege mit der Außenluft verbunden sind.
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Steht andererseits kein Luftdruck zur Verfügung (z. B. bei einer im
Schuppen stehenden Lokomotive), so bleibt das Ventil p selbsttätig offen, so daß
eine Verdichtung nicht auftreten kann, sobald die Lokomotive aus irgendwelchen Betriebsgründen
verschoben werden soll.
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Bei dem beschriebenen Beispiel stehen die Rohre 12, 13 mittels geeigneter
Ventile mit den Kanälen m der Dampfsteuerung in Verbindung. Dabei ist folgendes
zu beachten: Zum Anlassen mittels Dampfeis braucht man im allgemeinen eine verlängerte
Einlaßperiode, z. B. 85 Prozent. Nun liegen aber mit Rücksicht auf den Verbrennungsvorgang
die Auspufföffnungen D bei 2o bis 25 Prozent des Hubes, so daß also bei bestimmten
Lagen des Kolbens eine unmittelbare Verbindung zwischen Einlaß und Auspuff vorhanden
ist. Auf der Verbrennungsseite muß also die Einlaßperiode des Dampfes kürzer sein
als auf der Dampfseite. Zu diesem Zweck wird das Rohr 13 anstatt mit dem Kanal
in mit der Kamm,er tv verbunden, die, wie Abb. 2 zeigt, unabhängig von dem
Kanal in ist.
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In der Kammer tt, münden die Kanäle W der Schiebermäntel Hl, H', wobei
die Enden dieser Kanäle auf der Einlaßseite gegenüber den Enden der Kanäle M', M'
zurückgesetzt sind. Hierdurch wird erreicht, daß der Schließungspunkt vorgerückt
und die Einlaßperiode in dem erwünschten Maße verkürzt wird.
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Die Verbindung zwischen der Kammer w lind dem Rohr 13 wird durch einen
Schieber gesteuert, wie es durch ein Ausführungsbeispiel in Abb. 3 veranschaulicht
wird; ein entsprechendes Ventil dient zur Steuerung der Verbindung mit dem Rohr
i--.
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Ein Kolbenschieber V, v verschiebt sich in zwei Schieberzylindern
17, 18, von denen dem einen der mit der Kammer w in Verbindung stehende Dampfdurchlaß
Y zugeordnet ist, dem anderen der Kanal y, der in die mit der Außenluft in Verbindung
stehende Leitung i 9 mündet. Zwischen beiden Kolben V und v mit verschiedenen Durchmessern
mündet die mit dem Rohr 13 verbundene Leitung 2o.
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Der Kolben v steht durch die Leitung 21 dauernd unter dem Einfluß
der Dampfkammer P.
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Der Kolben V kann mit Hilfe des in Abb. 3 veranschaulichten Umschalters
x entweder mit der Außenluft oder ebenfalls mit der Dampfkammer P verbunden werden.
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Der Umschalter besteht aus einem kleinen Kolben x, der dauernd unter
Druck von der Dampfkammer P aus steht, und einem Kolben X größeren Durchmessers,
auf dessen Außenseite entweder der Atmosphärendruck wirken kann oder Druckluft,
die aus einer Fernleitung dem Leitungsanschluß 23 zugeführt wird. Der Raum 25 zwischen
den Kolben X und x steht über die Bohrung 24 mit der Außenluft in Verbindung.
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In normalem Betrieb, bei .dem der Rohranschlnß 23 mit der Außenluft
verbunden ist, nehmen die Kolben X, x die in Abb. 3 veranschaulichte Lage
ein; der unter Dampfdruck stehende Kolben x gibt den Durchlaß k -frei, der mit der
Leitung 22 in Verbindung steht und den Dampfdruck weiterleitet.
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Dieser Druck wirkt auf den Kolben V des Kolbenschiebers
V, v und überwiegt infolge des größeren Durchmessers dieses Kolbens den Druck
auf den Kolben v; der Kolben bewegt sich in die in Abb. i dargestellte Lage, in
der die Durchlässe Y durch den Kolben V verschlossen, die Durchlässe y durch den
Kolben v freigegeben werden. Die Rohre 13 und 12 stehen durch die Öffnung i 9 mit
der Außenluft in Verbindung.
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Die Dampfsteuerung beeinflußt jetzt nux die Dampfzylinder. öffnet
man die Ventile o,
so stehen die Verbrennungszylinder A und A' über
die öffnung i9 mit der Außenluft in Verbindung.
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Führt man durch die Leitung 23 Druckluft zu, so überwiegt der Druck
auf den Kolben X den Dampfdruck auf den Kolben x; der Kolben x wird zurückgeschoben
und der Durchlaß k freigegeben: er tritt mit der Zwischenkammer 2 5 und über diese
durch die öffnUng 24 mit der Außenluft in Verbindung.
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Sobald durch die Leitung 22 die Kolben V unter dem Druck der Außenluft
stehen, drückt der Druck auf die Kolben v die Schieber in die entgegengesetzte Endlage
zurück. In dieser neuen Lage sind die Durchlässe y durch die Kolben v geschlossen,
die Durchlässe Y von den Kolben V dagegen freigegeben, und sie verbinden die Rohre
13, 12 mit den Kammern w. Die Dampfsteuerung beeinflußt nunmehr beide Seiten der
Kolben.
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Es können auch die Durchlässe w und y in bezug auf die Kolben U und
V vertauscht werden.
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Die Zufuhr der Druckluft nach den Anschlüssen 15 und 23 wird durch
einen Hahn 26 (Abb. 5) gesteuert, der mit einem Anschluß 27 nach einem Luftbehälter
und zwei Anschlüssen 28, 29 nach 15 und 23 hin versehen ist.
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Die Stellungen Z1, Z2, Z_' entsprechen den verschiedenen Arbeitsperioden:
normaler Betrieb, Aufhebung der Verdichtung, Dampf druck auf den Kolben.