DE269905C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Verbundmaschinen, bei denen der Kolben des Hochdruckzylinders die Überströmung zum Niederdruckzylinder steuert, und solche, bei denen am Ende der Expansion im Niederdruckzylinder der Kolben des letzteren Luft in den Hochdruckzylinder saugt, sind bekannt.

Desgleichen ist es nicht neu, selbsttätige Luftventile bei Explosionskraftmaschinen vorzusehen, um die Entstehung eines Unterdruckes im Zylinder zu verhüten.

Diesen älteren Maschinen gegenüber ist der Erfindungsgegenstand dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbeln der drei Zylinder derart zueinander versetzt sind, daß im Augenblick der Explosion der eine Hochdruckkolben bereits die Totlage überschritten hat, während sich der andere Hochdruckkolben in der Totlage befindet und die gespannten Gase auf den Niederdruckkolben wirken, wenn dieser Druck in dem Hochdruckzylinder etwas abgenommen hat.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die verbrauchten Gase des Hoch- und Niederdruckzylinders durch die vom Hochdruckzylinder nach dem Niederdruckzylinder führenden Kanäle und durch eine Einschnürung des Hochdruckkolbens, durch welche gleichzeitig die Verbindungskanäle und die Auspuffkanäle miteinander verbunden werden, nach außen strömen.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch die Maschine nach der Linie 1-1 der Fig. 2; Fig. 2 ist ein wagerechter Schnitt nach 2-2 der Fig. ι; Fig. 3 und 4 ■ sind Schnitte nach 3-3 bzw. 4-4 der Fig. 2; Fig. 5 ist ein weiterer Schnitt nach 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 zeigt den Oberteil eines Hochdruckzylinders im Schnitt nach 6-6 der Fig. 3; Fig. 7 ist ein Einzelheitsschnitt nach J-J der Fig. 1; die Fig. 8 bis 12 zeigen die verschiedenen Stellungen, welche die Kolben bei einem Kreislauf der Maschine einnehmen; Fig. 13 ist eine abgeänderte Ausführmigsform in Draufsicht; Fig. 14 und 15 sind Schnitte bzw. nach 14-14 und 15-15 der Fig. 13·

Das Kurbelgehäuse 1 hat in seinen Wänden die Lager 2 und 3 zur Unterstützung der mit den Abkröpfungen 5 und 6 versehenen Kurbelwelle 4. Das Gehäuse 1 wird durch eine wagerechte AVand J in eine obere Kammer 55 und in eine untere Kammer 8 eingeteilt. Letztere dient als Ölbehälter und steht mit der ersteren durch die Röhren 9 in Verbindung, welche sich von der Teilwand J erheben und so weit nach oben gehen, daß in der Kammer 55 Öl bis zu einem bestimmten Spiegel aufgespeichert bleibt. Da die verschiedenen Zylinder gegen die Kammer 55 hin offen sind, so wird beim Hochgang der Kolben das überfließende öl durch den in den Röhren 9 aufsteigenden Luftstrom zerstäubt und in fein zerteiltem Zustande nach oben gerissen, wobei es zur Schmierung der Kolben, Kurbel und Lagerzapfen beiträgt. Beim Abwärtsgang

der verschiedenen Kolben wird die Luft oder das feinverteilte Öl- und Luftgemisch wieder verdichtet.

Die Hochdruckseite der Maschine umfaßt zwei Zylinder 11 und 12, und die Niederdruckseite umfaßt den Zylinder 13. Diese Zylinder bestehen mit dem Kühlwassermantel aus einem Gußstück und sind vermittels der Bolzen 15, welche durch Flanschen 14 hindurchgehen, an dem Kurbelgehäuse befestigt.

Im Hochdruckzylinder 11 bewegt sich der Kolben 17, welcher mit der Welle 6 durch die Pleuelstange 19 und den Zapfen 18 verbunden ist. Der Kolben 23 des Zylinders 12 steht mit der Pleuelstange 19 durch die Stange 26 sowie durch die Zapfen 25 und 27 in Verbindung. Die beiden Hochdruckzylinder 11 und 12 sind am oberen Ende durch Kanäle 20 miteinander verbunden. Diese Verbindung wird durch eine Kammer 21 vermittelt, in welche die Zündkerze 22 hineinragt. Wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, ist der Kolben 23 des Zylinders 12 mit einer Einschnürung 24 versehen. Das Brennstoffluftgemisch wird in den Zylinder 11 durch die Öffnung 28 eingeführt. Diese öffnung wird von dem Rückschlagventil 29 beherrscht und steht in Verbindung mit der Röhre 30, an deren anderem Ende das Ventil 32 der Gemischpumpe 33 angebracht ist. Auch diese Pumpe 33 ist auf dem Kurbelgehäuse befestigt. Ihr Kolben 36 stößt am Ende seines Hubes gegen das untere Ende 32 des Ventiles 31. Der Pumpenkolben 36 wird durch die Exzenterscheibe 39 angetrieben, welche bei 40 mit der Kurbelwelle verbunden ist. Zur Übermittlung der Bewegung dient die Stange 38 und der Gelenkzapfen 37.

Das Brennstoffluftgemisch wird durch die Leitung 34 und das Rückschlagventil 35 in das Innere des Pumpenzylinders gesaugt und wird von dem Kolben 36 durch das Ventil 32 in die Leitung 30 hineingedrückt.

Der Zylinder 11 ist mit einer Anzahl von Ventilen4i versehen, welche sich öffnen, wenn die Maschine leer oder unter leichter Belastung läuft und welche dadurch verhindern, daß sich über dem Kolben des Zylinders ein nahezu luftleerer Raum bildet, der das Spiel der Kolben verzögern würde. Der Zylinder

12 ist mit einer Anzahl Auslaßöffnungen 42 versehen, welche von Kolben 23 geöffnet oder geschlossen werden. Beide Zylinder 12 und 13 stehen in bestimmten zeitlichen Zwischenräumen durch die .Kanäle 43 und 44 in Verbindung. Die unteren Kanäle des mit 43 bezeichneten Satzes dienen als Auslaßkanäle, während die oberen Kanäle 43 und der Kanal 44 nur zur Verbindung der beiden Zylinder 12 und 13 dienen. Der Niederdruckkolben 45 ist mit der Kurbel 5 durch die bei 46 an ihn angelenkte Stange 47, welche andererseits bei 48 an die Kurbel angeschlossen ist, verbunden. Die Ölpumpe 49 fördert das Öl aus der Kammer 8 in die Kammer 55. Der Tauchkolben 50 dieser Pumpe ist bei 51 mit dem Kolben 35 der Ladepumpe 33 verbunden. Die Auslaßöffnung der Schmierpumpe 50 steht durch ein Rohr mit dem Raum über der Teilwand 7 in Verbindung, während die Einlaßröhre 53> welche die Rückschlagventile 54 enthält, in das öl der Kammer 8 eintaucht. In die Ausstoßröhre 52 dieser Pumpe ist ebenfalls ein Rückschlagventil 58 eingeschaltet. Bei 56 ist das Schwungrad angedeutet. Der Hochdruckzylinder 11 steht durch die Bohrungen 57 mit der Atmosphäre in Verbindung. 59 bezeichnet die Ein- und Auslaßöffnungen im Kühlwassermantel der Maschine.

Die Betriebsweise der Maschine ist die folgende :

Als Ausgangspunkt eines Kreislaufes sei die in Jug. 8 angedeutete Stellung der Zylinder genommen. Der im Niederdruckzylinder 13 über dem Kolben 45 liegende Raum ist dann gerade mit Frischluft gefüllt, die in der nun folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 45 komprimiert wird. Die über den Kolben in den Zylindern 11 und 12 liegenden Räume sowie die Kammer 21 enthalten dann eine neue Ladung von Brennstoffluftgemisch, welche eben zur Entzündung gebracht worden ist. Der Kolben 17 des Zylinders 11 ist eben in der Totpunktlage, während der Kolben 23 etwas über diese Totpunktlage hinaus nach unten bewegt wird. Infolgedessen kommt der durch die Explosion erzeugte Druck sofort zur vollen Wirkung auf den Kolben 23, welcher den Kolben 17 mitnimmt, so daß auch dieser von den entzündeten Gasen bewegt wird. Bei der in Fig. 8 gezeigten Stellung saugt der Kolben 36 der Ladepumpe neues Brennstoffluftgemisch durch das Ventil 35 an, wobei die Ventile 29 und 32 in Verschlußstellung sich befinden.

Wenn die Teile dann die in Fig. 9 gezeigte Stellung einnehmen, so stehen die entzündeten Gase in den Hochdruckzylindern noch unter starkem Druck, bis der Kolben 23 den Verbindungskanal 44 freigibt. Die entzündeten Gase treten dann aus den Hochdruckzylindern durch den Kanal 44 in den Niederdruckzylinder über und mischen sich dort mit der komprimierten Luft. Es werden dann die drei Kolben in der gleichen Richtung durch den Druck der gespannten Gase in den verschiedenen Zylindern weiter bewegt. Wenn sich die Teile von der in Fig. 8 gezeigten Stellung nach der Stellung in Fig. 9 bewegen, bleiben die Ventile 29 und 31 geschlossen, während das Ventil 35 geöffnet ist. Während die-

ser Bewegung sind die Übergangskanäle 43, die Ventile 41 sowie die Öffnungen 57 von den Kolben verdeckt und bleiben daher wirkungslos.

Bei der Bewegung der Kolben von der Stellung nach Fig. 9 zur Stellung nach Fig. 10 nimmt der Druck der die Kolben antreibenden Gase rasch ab. Der Pumpenkolben 36 bewegt sich nun nach aufwärts und komprimiert das in den Zylinder 33 eingetretene Gemisch. Ist die Stellung nach Fig. 10 erreicht, so befindet sich der Kolben 23 in seiner unteren Totpunktlage und beginnt nun den Kompressionshub. Der andere Kolben 17 jedoch muß noch eine kurze Strecke zurücklegen, ehe er in seine Totpunktlage gerät. Bei dieser kurzen Strecke gibt er die Einlaßöffnung 57 frei, so daß durch den Kolben 45, der sich nun weiter nach unten bewegt, während die andern beiden Kolben wieder hoch gehen, Luft in alle drei Zylinder eingesaugt wird. Diese Luft treibt die Rückstände der Explosion aus den Zylindern 11 und 12 aus und füllt sie mit Frischluft. Der Zylinder 13 enthält dagegen noch unverbrannte

Gase. . .

Bei der in Fig. 11 in vollen Linien gezeigten Stellung der Teile sind die inneren Räume der Zylinder 11 und 12 durch die Luft gereinigt, und im Zylinder 13 befindet sich Frischluft über der gestrichelten Linie, während unterhalb dieser Linie verbrannte Gase sind. Nehmen dann die Teile die durch gestrichelte Linien angedeutete Stellung ein, so hat der Kolben 17 die Luftöffnung 57 abgeschlossen, der Kolben 36 der Gemischpumpe hat das Ventil 32 geöffnet, und das komprimierte Brennstoffluftgemisch tritt unter Öffnung der Ventile 32 und 29 in die Zylinder 11 und 12 ein und treibt einen Teil der noch darin enthaltenen Luft durch den Kanal 44, welcher verhältnismäßig geringen Querschnitt hat, in den Zylinder 13 über. Bewegt sich nunmehr der Kolben 45 des Niederdruckzylinders in die durch gestrichelte Linien angedeutete Stellung, und ist auch der Kolben 23 des Hochdruckzylinders 12 in die gestrichelt angedeutete Stellung vorgeschritten, so werden die Rückstände der Verbrennung aus dem Niederdruckzylinder durch die Kanäle 42 „in die ringförmige Einschnürung 24 des Kolbens 23 übergetrieben. Auch die unteren Kanäle 43 münden nun in den durch diese Einschnürung gebildeten Raum, so daß die Rückstände aus dem Niederdruckzylinder schließlich durch die Kanäle 42 entweichen.

Gehen die Kolben von der in Fig. 11 gestrichelt angedeuteten Stellung in die Lage nach Fig. 12, so beginnt der Kolben der Brennstoffluftpumpe wieder seinen Saughub.

und die Ventile 29 und 32 werden geschlossen.

Die Kolben 17 und 23 komprimieren die Ladung in den Zylindern 11 und 12 und in der Kammer 21. Der Kolben 45 jedoch komprimiert nun die im Zylinder 13 vorhandene Luft, da die Auslaßöffnung 42 durch den Kolben 23 fast gänzlich geschlossen ist.

Bei dieser Maschine geht sehr wenig Wärme durch Strahlung oder Leitung verloren. Die Wärme wird dazu verwendet, die Temperatur der eintretenden Luft zu erhöhen, welche im Niederdruckzylinder nach Freigabe der Öffnungen 44 und 43 und nach Entzündung der Ladung in den Hochdruckzylindern vorhanden ist. Der Kolben 23 eilt dem Kolben 17 etwas vor und überträgt den Druck im Innern des Zylinders, auf die Welle, gerade wenn der Druck am höchsten ist. Wenn dieser Druck dann etwas fällt, so gerät der andere Kolben in eine Stellung, in welcher seine Wirkung mit Bezug auf die Kurbelwelle ein Maximum ist." Beim weiteren Sinken des Druckes in den beiden Hochdruckzylindern werden die Verbindungskanäle 44 und 43 nach dem Niederdruckzylinder freigegeben, und da der Kolben dieses Zylinders einen bedeutend größeren Querschnitt hat als die Kolben des Hochdruckzylinders, so gibt nun dieser Kolben seinen Arbeitsdruck an die Kurbelwelle weiter. Die Drehgeschwindigkeit der Maschine wird dadurch zu einer äußerst gleichförmigen.

Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 13 bis 15 sind vier solcher Einheiten A, B, C₁ D vorgesehen. Die Pumpe zum Einschicken des Brennstoffluftgemisches ist in dieser Ausführungsform nicht vorhanden. Der Brennstoff wird gleichzeitig mit Luft durch die Einlaßöffnungen 28 bis 31 eingeschickt, und zwar geschieht dies im letzten Teil des vom Kolben 45 zurückgelegten Saughubes. Die Luft wird also hier gleichzeitig mit dem 1°° Brennstoff eingesaugt, während sie bei der ersteren Maschine durch eine besondere Öffnung eintrat.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Verbrennungskraftmaschine mit zwei Hochdruckzylindern und einem Niederdruckzylinder, bei welcher die Verbrennungskanäle zwischen den Hochdruckzylindern und dem Niederdruckzylinder von den Kolben gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbeln der drei Zylinder derart zueinander versetzt sind, daß im Augenblick der Explosion der eine Hochdruckkolben bereits die Totlage überschritten hat, während sich der andere Hochdruckkolben in der Totlage befindet und die gespannten Gase auf den Niederdruckkolben wirken, wenn dieser Druck in

   den Hochdruckzylindern etwas abgenommen hat.
2. 2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchten Gase des Hoch- und Niederdruckzylinders durch die vom Hochdruckzylinder nach dem Niederdruckzylinder führenden Kanäle und durch eine Einschnürung des Hochdruckkolbens, durch welche gleichzeitig die Verbindungskanäle und die Auspuffkanäle miteinander verbunden werden, nach außen strömen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.