DE50207C - Gasmaschine mit Hülfskolben - Google Patents

Description

PATENTAMT.

KAISERLICHES

Auf beiliegender Zeichnung ist Fig. 1 ein senkrechter Längsschnitt durch den Cylinder der Maschine; Fig. 2 ist eine perspectivische Darstellung einer eincylindrigen und Fig. 3 eine solche einer Zweicylindermaschine.

A ist das Maschinengestell, jB der Cylinder der Maschine, der durch die Mäntel α b den Umlauf von Luft durch die Oeffnung c an dem einen Ende des Cylinders oder durch die Oeffnung d am anderen Ende möglich macht. Die Oeffnung c kann in Verbindung mit einem geeigneten Kanal gebracht werden, in welchem ein Ventilator zur Aufrechterhaltung des Luftumlaufs aufgestellt wird. Es kann jedoch auch Wasserumlauf zur Kühlung 'des Cylinders angewendet werden.

In dem Cylinder B ist ein dicht laufender Kolben C vorgesehen; der Kolben hat einen geflanschten vorderen Theil, welcher ein langes Auflager an die Cylinderwände sichert, ohne das Gewicht des Kolbens wesentlich zu vergröfsern. An dem hinteren Theil des Kolbens ist ein ähnlicher Flantsch vorgesehen, der nicht ganz so lang wie der vordere ist. Eine Kolbenstange D mit cylindrischem Ende hat ihr Lager ungefähr in der Mitte des Kolbens und liegt gegen den Sitz e an; ein Kragen f, dessen innerer Umfang dem Kugelende der Kolbenstange entsprechend ausgehöhlt ist, pafst in die Oeffnung des Kolbens, um das kugelige Ende der Kolbenstange einführen zu können. Der äufsere Theil des inneren Kragenumfangs/ ist abgeschrägt, um die nothwendige Bewegung der Kolbenstange zu gestatten, da dieselbe verschiedene Winkel bei ihrer Hin- und Herbewegung aus Anlafs des Umlaufs der Kurbelwelle einnimmt. Das vordere Ende des Cylinders ist offen, während das hintere Ende durch einen Kopf g geschlossen ist, der fest angebolzt und mit einem hohlen Ansatz h versehen ist; dieser nimmt eine Spindel i auf, welche zwischen einem Hebel k und einem Hülfskolben E in dem Cylinder und hinter dem Kolben C liegt. Dieser Kolben E dichtet ebenfalls im Cylinder und wird von dem Hauptkolben C mittelst eines Bolzens Z getrennt, der auf der hinteren Seite in der Mitte des Kolbens C stellbar gehalten wird. Er besitzt hinten einen schrägen Theil, der gegen einen entsprechenden Sitz anliegt, welcher in der Nabe des Hülfskolbens E angebracht ist.

Während der Kolben C die Bewegung des Kolbens E nicht controlirt, regelt und begrenzt er die Entfernung zwischen beiden. Diese Entfernung kann durch Verstellen des Bolzens I verändert werden.

Der Raum zwischen den beiden Kolben bildet die Explosionskammer. Das Gas wird nach dem Cylinder durch den Kopf oder Deckel g hinter den Kolben E durch ein Rohr m geleitet, das mit einem Behälter für Gas oder einer anderen zur Verwendung kommenden Explosivmischung in Verbindung steht und ein Rückschlagventil η erhält. Der

Kolben E ist mit Löchern versehen, die von hinten nach vorn durchgehen und durch Ventile ο abgeschlossen werden, die gewöhnlich den Durchtritt des Gemisches nach der Explosionskammer verhindern. Der Hebel k ist bei ι an dem Maschinengestell um einen Zapfen drehbar angeordnet. Um den Zapfen 3 drehbar ist mit dem Hebel eine Stange 2 verbunden, die am anderen Ende eine Feder 4 aufnimmt; letztere wird zwischen dem Anschlag 5, der gegen das Maschinengestell anliegt, und einer Regulirschraube 6 gespannt gehalten. Dieses Ende der Stange 2 wird mittelst einer Kette 7 getragen. Die Spannung der Feder 4 kann durch die Schraube 6 geregelt werden. Die Stange k steht also unter der Wirkung der Feder 4. Das obere Ende der Stange k geht durch einen Schlitz in dem Ansatz h des Kopfes und ist mit einem abgerundeten Kopf versehen, der in eine entsprechende Aussparung eines Gleitblockes ρ pafst, welcher in dem Ansatz h hin- und herläuft und mit der Spindel i verbunden ist, so dafs durch die Bewegung des Hebels k die Spindel i unter Druck gesetzt wird. , Da das Ende dieser Spindel mitten an die Hinterfläche des Kolbens E angreift, wird der Kolben in gleicher Weise unter Druck gesetzt und erhält das Bestreben, nach vorn oder gegen das offene Ende des Cylinders hin zu gehen, je nachdem die Bewegung nach dieser Richtung durch die Bewegung des Kolbens C beim Vorgange stattfinden kann.

Zur Zündung der Ladung in der Explosionskammer wird ein Brenner r vorgesehen, der an der Mündung eines Rohres s liegt; dieses läuft in einen Abzug aus. Durch den horizontalen Theil dieses Rohres reicht ein Rohr t, welches durch den Mantel des Cylinders nach dem oberen Theil einer horizontalen Aussparung hindurchgeht, die einen Schieber trägt. In Richtung mit der Oeffnung des Rohres t ist eine Oeffnung nach dem Innern des Cy-^ linders hergestellt. Der Schieber u schliefst gewöhnlich diese Oeffnung mittelst einer Feder 8. Das Rohr t reicht ganz durch das Rohr s hindurch und hat eine erweiterte kugelförmige Kammer am oberen Ende. Wenn das Rohr t durch die Flamme des Brenners r heifs wird und der Schieber u offen ist, so geht etwas von dem unter Druck stehenden Gemisch aus der Explosionskammer nach dem Rohr t und durch dieses Rohr nach der Kammer auf der anderen Seite in Richtung des Brenners; sobald das Gemisch mit dem heifsen Rohr in Berührung kommt, findet eine Zündung und darauf eine Explosion statt, die infolge der Lage der Oeffnung gegen das Rohr t nach der Mitte der Explosionskammer gerichtet ist und eine Explosion erzeugt, die durch die Zündung des Gemisches in der Mitte eine gleichmä'fsig wirkende Expansionskraft erzeugt. Es hat sich gezeigt, dafs durch Fortsetzung des Rohres t durch das Rohr s jeder Schlag. verhindert und jede Rotationswirkung ausgeschlossen wird, da der erste Strom von Explosionsgemisch durch das Rohr t nicht direct abgeschnitten wird, vielmehr etwas davon nach der Kammer am Ende des Rohres gehen kann.

Befindet sich die Kurbelwelle in der Todtpunktlage, so ist eine Ladung des Gemisches innerhalb der Explosionskammer zwischen den Kolben C und E; diese Ladung ist bei der Bewegung des Kolbens C nach hinten verdichtet und der Schieber α dadurch zurückgezogen worden, dafs die Fläche des Kolbens E in Berührung mit den Nasen q des Schiebers gekommen ist, sobald der Kolben E an die hintere Grenze seiner Bewegung gebracht worden ist. Die Ladung wird auf diese Weise gezündet, und die Explosion schafft eine Expansivkraft, welche den Kolben C mit einer Geschwindigkeit vortreibt, die ausschliefslich durch die von der Maschine zu leistende Arbeit geregelt wird. Diese Expansivkraft ist auch Veranlassung, dafs der Hülfskolben fest an den Cylinderdeckel gedrückt wird, da sie gröfser ist als die durch die Feder 4 ausgeübte Kraft. Der Kolben C geht unter der Wirkung der Expansivkraft weiter vor, bis er den Auspuff 10 erreicht und freilegt, der nach einem geeigneten Abzug führt. In dem Augenblicke, wo der Auspuff nach dem Innern des Cylinders freigelegt ist, wird ein Kanal für das entzündete Gemisch gebildet, der Druck auf den Hülfskolben hört auf, und die Feder 4 drückt durch den langen Arm, welcher durch den Hebel k gebildet wird, den Kolben schnell nach vorn, wobei eine Menge verbrauchter Gase ausgetrieben wird, die gleich dem Betrage an frischem Gasgemisch ist, das hinter dem Kolben durch das Rückschlagventil η zugelassen wird. Während der Kanal offen bleibt, kann sich der Hülfskolben bewegen. Das Mafs dieser Bewegung und infolge dessen der Betrag der eingelassenen Ladung wird durch die Bewegung des Hauptkolbens geregelt. Um den Austritt der entzündeten Gase in den Maschinenraum zu verhindern, wird der Auspuff C derart gelegt, dafs er niemals gegen das offene Ende des Cylinders freigelegt wird. Sobald der Kolben E vorgeht, werden seine Ventile durch die Bewegung des Kolbens gegen den Inhalt des Cylinders geschlossen gehalten und es tritt in die Kammer hinter den Kolben E eine frische Ladung, wobei das Rückschlagventil η gehoben wird. Sobald der Kolben C seinen Hub nach rückwärts beginnt und den Auspuff geschlossen hat, wird die Be-

wegung des Kolbens E allmälig durch die Verdichtung der zwischen den beiden Kolben noch zurückgebliebenen Verbrennungsrückstände angehalten; dieses Gemisch dient als ein Kissen zwischen beiden und verhindert jeden Schlag. Diese Verdichtung nimmt zu, bis der Bolzen Z in Berührung mit der Fläche des Kolbens E kommt. Da die Bewegung des Kolbens C nach hinten fortgesetzt wird, so wird der Kolben E zurückgedrückt, und die neue Ladung, welche dahinter gelagert ist, geht durch das Ventil in diesem Kolben nach dem Raum zwischen den Kolben E und C, wobei der Auslafs für das Gemisch durch das Rohr m infolge Niederfallens des Rückschlagventils η abgeschnitten wird. Die neue Ladung wird deshalb verdichtet, ehe der Kolben C die Grenze seines Hubes nach rückwärts erreicht hat, und wenn diese Grenze erreicht ist und ein anderer Antrieb eintreten kann, wird der Schieber u, welcher sich unter der Wirkung der Feder selbstthätig schliefst, - sobald der Kolben E seine Bewegung nach vorwärts beginnt, wiederum zurückgezogen, und es folgt eine weitere Explosion.

Der Hülfskolben E dient danach als Regulator und ist selbstthätig in seiner Arbeitsweise. Da der Kolben E durch seine Feder erst bewegt wird, nachdem der Auspuff geöffnet ist, so ist ersichtlich, dafs seine ganze Bewegung stattfindet, während der Auspuff offen ist; denn sobald dieses Ende geschlossen ist, verhindert die Verdichtung zwischen den beiden Kolben wirksam jedes weitere Vorgehen, des Hülfskolbens. Daraus folgt, dafs, da der Raum zwischen dem Deckel des Cylinders und der Fläche des Kolbens E die Menge des Gemisches für die nächste Füllung mifst, die Geschwindigkeit der Bewegung des Hauptkolbens beim Schliefsen der Auspufföffnung (die durch die geleistete Arbeit geregelt wird) die Kraft der nächsten Explosion dadurch regulirt, dafs sie den Hülfskolben ein gröfseres oder kleineres Stück nach vorn gehen läfst. Wenn danach die erste Füllung für. die Arbeitsleistung der Maschine zu grofs war, wird der Hauptkolben eine schnellere Bewegung erhalten und den Auspuff in kürzerer Zeit schliefsen, d. h. die Bewegung des Kolbens E begrenzen und dadurch den Betrag der nächsten Füllung verringern. Wenn andererseits die erste Füllung kaum ausreichend war, die Arbeit zu leisten, dann wird die Bewegung des Kolbens C so langsam, dafs der Kolben E um ein gröfseres Stück nach vorn gehen kann und die nächste Füllung und die entwickelte Kraft gröfser wird.

Um die Regulirwirkung dieses Hülfskolbens beobachten zu können, ist ein Indicator auf einer oder beiden Seiten des Ansatzes h vorgesehen, Fig. 2, um die Spannung der Feder derart zu regeln, dafs die Bewegung des Hebels k auf den Nullpunkt eine Ladung ergiebt, die ausreicht, die Reibung der Maschine zu überwinden, während die Bewegung dieses Hebels nach den Punkten i, 2 oder 3 die Anzahl Pferdestärken oder einen Bruchtheil derselben anzeigt, welche die Maschine leistet.

Diese Maschine kann durch einen Mann angelassen werden, der den Hebel k an dem Griff 10 fafst und ihn zurückzieht; hierdurch wird der Kolben E bewegt und die Füllung begrenzt.

In Fig. 3 ist eine Zweicylindermaschine mit gegenüberliegenden Cylindern dargestellt. Die Kolbenstangen liegen in gerader Linie und haben zwischen sich ein Joch mit verticaler Schlitzöffnung, in welcher der Kurbelzapfen der Scheiben auf der Hauptwelle läuft.

Das schwere Schwungrad wird entbehrlich und ersetzt durch zwei Scheiben 11, zwischen denen ein Zapfen 12 liegt, der aufsen vernietet oder in anderer Weise befestigt ist; um diesen Zapfen wird eine Muffe 13 aus gehärtetem Stahl gelegt und diese Muffe gleicht die Abnutzung der die Muffe umgebenden Theile der Kolbenstange aus.

Obwohl der Hülfskolben als eine selbstthätige Regulirvorrichtung wirkt, kann, wenn eine sehr genaue Regulirung mit dem mindesten Mafs der Aenderung in der Bewegung erfordert wird, ein Regulator irgend welcher passenden bekannten Construction angewendet und mit dem Zuführungsrohr für das Gas in Verbindung gebracht werden, um den Zutritt nach Erfordern zu begrenzen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Eine Gaskraftmaschine, gekennzeichnet durch den einseitig offenen Cylinder B mit dem Haup.tkolben C und dem durch die in dem Deckelansatzrohr h geführte Stange i, den Hebel k und die Stange 2 unter die Wirkung der Feder 4 gesetzten Hülfskolben E, dessen Entfernung von dem Kolben C zur Bildung der Explosionskammer durch den stellbaren Bolzen Z des Kolbens C begrenzt wird, wobei die Zuführung des Gasgemisches mittelst des mit Rückschlagventil η versehenen Rohres m durch den Deckel g hinter den mit den Ventilen ο versehenen Kolben E- erfolgt, wenn der Kolben C den Auspuff 10 freigelegt hat und der Kolben E ■ durch die Feder 4 vorgetrieben worden ist, während beim Rückgange der Kolben C und E das Eintreten des Gemisches in die Explosionskammer und das Comprimiren, sowie das Zünden desselben

   durch das durch den Brenner r erhitzte Rohr t veranlafst wird, nachdem der Zündschieber u zur Freilegung des Kanals nach dem Rohre t und Abgabe eines Theiles der comprimirten Ladung an dasselbe durch den Kolben E zurückgedrückt worden ist.

   Bei der unter i. genannten Maschine:
   a) die Selbstregelung durch den Kolben E und die Anzeige der Kraftabgabe durch Marken auf dem Rohransatz h des Deckels gegen die Lage des Hebels k\

   b) die Vorrichtung zum Anlassen durch Zurückdrücken des Hebels k, um die Ladung in der Explosionskammer zwischen den Kolben C und E zu zünden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.