Titel: | Neue Gasmaschinen. |
Fundstelle: | Band 276, Jahrgang 1890, S. 117 |
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Neue Gasmaschinen.
(Patentklasse 46. Fortsetzung des Berichtes S. 60
d. Bd.)
Mit Abbildungen auf Tafel
4 und 7.
Neue Gasmaschinen.
Derselbe Erfinder hat auch die in Fig. 9 Taf. 4 dargestellte
Gasmaschine (D. R. P. Nr. 49152 vom 2. September 1888) angegeben, bei welcher im
Arbeitscylinder zwei in einander laufende Kolben thätig sind. Die Maschine arbeitet
im Viertakt.
Der gröſsere Kolben b bildet einen Cylinder, in welchem
der Kolben a läuft. Dem letzteren Kolben a ist die Saug- und Verdichtungsarbeit zugetheilt,
während der Cylinderkolben b im Hauptcylinder sich
bewegt, die Expansions- und Ausblasearbeit verrichtend. Die Querschnitte beider
Kolben verhalten sich zu einander, wie die Differenz zwischen Saug- und
Expansionsraum, so daſs die Ausnutzung der Expansion jeder beliebigen Wahl
anheimgestellt ist. Demzufolge arbeiten die beiden Kolben abwechselungsweise, und
hat stets einer den anderen beim nächstfolgenden Hub abzulösen.
Der Cylinder des Kolbens b ist möglichst leicht und
läuft in dem mit Luftlöchern versehenen Halsring i; den
eigentlichen Kolben b bildet ein auf diesen Cylinder
gezogener Ring oder Schuh, in dessen Wänden sich die Dichtungsringe befinden. Dieser
Schuh hat einen offenen Boden, damit der durch Kolbenstange k und Hebel h mit der Kurbelstange verbundene
Kolben a die Mischung einzusaugen vermag und sich in
der tiefsten Stellung, was besonders zu berücksichtigen, auf den Boden des Kolbens
b aufsetzt, durch welch letzteres Mittel der
Kolbenwechsel erreicht wird.
Vorausgesetzt, die Ausblasearbeit ist eben beendigt, oder, wie es durch das letztere
bedingt, der Raum q ist ohne Spannung, dann wird der
Cylinderkolben b, welcher weder mit dem Kolben a, noch mit der Kurbel in direkter Verbindung steht,
vermöge seiner Schwere und beanspruchten Reibung von selbst in seiner tiefsten
Stellung verbleiben. Deshalb wird Kolben a, bei
Ingangsetzung der Maschine, ohne den Kolben b in seiner
Ruhe zu stören, seinen Aufhub verrichten und eine Ladung durch das Saugeventil
einsaugen. Nachdem der Saughub beendet und die Mischung in den Cylinder b eingesaugt ist, verdichtet Kolben a durch seinen Rückhub die eingesaugte Mischung, indem
er diese aus dem Cylinder b verdrängt, in den
Verdichtungsraum q drückt und mit Beendigung dieses
Hubes sich auf den Bodenrand des Kolbens b aufsetzt.
Sind beide Kolben an dieser Stelle auf einander geschliffen oder sonstwie gedichtet,
so bilden nun beide Kolben zusammen gleichsam einen Kolben. Nach erfolgter Explosion
empfängt Kolben b die hierdurch erzeugte Kraft, wird
dadurch vorgetrieben und gibt, weil er an Kolben a
anliegt, die Kraft an die Kurbelachse ab, bis der Hub vollendet ist. Nach Eröffnung
des durch Spiralfeder angedrückten Auslaſsventils findet der Rückschub in gleicher
Weise wie der Vorschub statt, indem noch beide Kolben an einander geschlossen ein
Ganzes bilden und durch Vermittelung des Kolbens a von
der Kurbel zurückgedrückt werden, bis die Abgase ausgetrieben, der Hub beendigt und
die Kolben in ihrer tiefsten. Stellung angelangt sind. Der Einzelgang des Kolbens
a wird durch die Schwere des anderen Kolbens b, und der gemeinschaftliche Gang beider Kolben theils
durch den erzeugten Verdichtungs- bezieh. Explosionsdruck theils durch genauen
Anschluſs des Kolbens b an a bedingt.
Der Saughub ergibt bei keiner Gangart irgend welchen Anstand; kommt aber Kolben a auf seinem Rückwege zur Compression, so daſs im Raume
q Spannung eintritt, so wird Kolben b durch diese Spannung dem Kolben a entgegengeschoben. Allerdings wird sich dennoch die
Compression ordnungsgemäſs vollziehen, allein der auffallende Schlag beider Kolben
gegen einander ist zu vermeiden, welcher am sichersten durch Festhalten des Kolbens
b während der Compression verhindert wird. Hierzu
eignet sich eine Federklinke, welche in einen am Kolben b angebrachten Knaggen in seiner tiefsten Stellung einschnappt, diesen
festhält und nach vollzogener Compression sofort durch einen Hebel von der
Steuerwelle wieder gelöst wird, um den Kolben b für den
Expansionshub freizugeben. Den gleichen Dienst versieht auch Hebel o, welcher mit dem Cylinderkolben durch ein Glied
verbunden ist und zwischen dem mit der Kurbel verbundenen Hebel h
schwingt, zu welchem Zwecke letzterer gegabelt oder aus zwei gleichen Seitenstücken
zusammengesetzt ist. Dieser Hebel o ist so gelagert,
daſs dessen Bogenschiene m, wenn Kolben b sich in seiner tiefsten Stellung befindet, centrisch
mit dem Schwingungspunkte o des Hebels h zusammenfällt, so daſs die Rolle oder besser ein
Schleif backen r am Hebel h die Schiene m tangirt. Rolle oder Backen
r läuft demnach schon beim Saughub des Kolbens a über die Schiene m, um
beim Rück- oder Compressionshube zur bestimmten Wirkung zu gelangen, indem sie die
Schiene m, mithin Hebel o
und Kolben b in ihrer Anfangsstellung festhält, bis der
Hub endet und die Rolle r von der Schiene m abläuft, gleichzeitig aber auch Kolben a am Bodenrande des Cylinderkolbens anliegt und der
Expansionshub ungehindert hierauf erfolgt. Bei dem nun folgenden gemeinsamen
Doppelhube der beiden Kolben eilt Schiene m der Rolle
r vor. Die zweite zu verhütende Störung kommt der
beseitigten ziemlich gleich und besteht darin, daſs, wenn beim gemeinsamen Rückhube
der beiden Kolben der Kolben a in Verzögerung tritt,
der Kolben b vermöge seiner Trägheit dann nicht mehr an
a angeschlossen bleibt, sondern demselben
vorauseilt und seinen Lauf durch einen Stoſs am Cylinderdeckel hemmt.
Den hierzu benöthigten Hilfstheil bildet der Zahn t an
der Kolbenstange k, der in Folge der pendelnden
Bewegung, welche die Kolbenstange durch die Schwingungen des Hebels h erleidet, in die am Cylinder b befestigten Klinke l ein- und austritt,
vorausgesetzt, daſs Kolben a am Boden des Kolbens b aufsitzt. Der Bolzen der Kolbenstange k schwingt ungleichschenkelig, so daſs der
Schwingungsbogen nach links sich unter die geometrische Cylinderachse neigt, nach
rechts bis zur Achse schwingt, weshalb der Zahn t den
ganzen Hub über im Eingriffe der Klinke bleibt, wenn er auch nicht sogleich im
Anfange des Hubes eingreift. Der Spielraum zwischen Zahn t und Klinke l ist, wenn beide Kolben ihre
tiefste Stellung einnehmen, so knapp als möglich zu halten, so daſs, wenn Kolben a einzeln seinen Hub macht, dieser Zahn t die Klinke l gerade noch
unberührt läſst und nicht eintritt. Beim gemeinschaftlichen Aufhub beider Kolben
wird dann um so früher nach Hubwechsel der Zahn t in
die Klinke l eingreifen und darin verbleiben, bis durch
den Rückweg die gleiche Stelle wieder erreicht wird und der Zahn austritt Da nun
durch diese Vorrichtung die beiden Kolben an einander gefesselt werden, so ist
ersichtlich, daſs Kolben b fast bis ans Hubende an a angeschlossen bleibt, wo seine Trägheit erlahmt ist
und er gleich wie der Kolben a zur Ruhe, bezieh. nicht
über das Hubende hinaus gelangen kann. Beim hierauf folgenden Einzelgange des
Kolbens a kann der Zahn t
nicht zum Eingriffe gelangen, indem kein Druck den Kolben b hebt, sondern derselbe in Ruhe bleibt, folglich Zahn t auch nicht eingreift.
Die Reihenfolge des Kolbenwechsels wird unterbrochen, sobald sich nach dem Saughub
Compression nicht einstellt oder die Explosion nicht erfolgt, Kolben b sich also nicht hebt und wie bei jedem Saughub in
Ruhe verharrt. Dies tritt ein, wenn sich das Auslaſsventil e nicht schlieſst bezieh. vom letzterfolgten Ausblasen her offen bleibt.
Kolben a wird dann fortgesetzt so lange seinen
Einzelgang ohne jede Arbeit verrichten, bis sich das Auslaſsventil wieder
rechtzeitig schlieſst und Kolben a dadurch wieder
regelmäſsig die ihm übertragene Arbeit fortsetzt. Findet dieser Vorgang bei der
Maschine die geeignete Anwendung, so ist dadurch die Regulirung der Maschine
verwirklicht.
Zur Regulirung der Ladung wird ein Hilfskolben in der Gasmaschine von Ch. White
und A. Middleton in Baltimore (D. R. P. Nr. 50207 vom 10. Juli
1889) angewendet. Die Maschine ist in Fig. 10 dargestellt.
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 vergröſsern. An dem hinteren Theil des Kolbens ist
ein ähnlicher Flansch vorgesehen, der nicht ganz so lang wie der vordere ist. Eine
Kolbenstange D mit kugelförmigem 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, paſst in die Oeffnung des
Kolbens, um das kugelige Ende der Kolbenstange einführen zu können. Der äuſsere
Theil des inneren Kragenumfangs f ist abgeschrägt, um
die nothwendige Bewegung der Kolbenstange zu gestalten, da dieselbe verschiedene
Winkel bei ihrer Hin- und Herbewegung aus Anlaſs 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 um 1
schwingenden Hebel und einem Hilfskolben E in dem
Cylinder liegt. Dieser Kolben E dichtet ebenfalls im
Cylinder und wird von dem Hauptkolben C mittels eines
Bolzens l 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 Hilfskolbens 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 l 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 bei E durch ein Rohr geleitet, das mit einem
Behälter für Gas oder einer anderen zur Verwendung kommenden Explosivmischung in
Verbindung steht und ein Rückschlagventil erhält. Der Kolben E ist mit
Löchern versehen, die von hinten nach vorn durchgehen und durch Ventile o abgeschlossen werden, die gewöhnlich den Durchtritt
des Gemisches nach der Explosionskammer verhindern. Der Hebel k ist bei 1 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 mittels 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 p paſst, welcher in dem Ansatz h hin und her läuft und mit der Spindel i
verbunden ist, so daſs 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
wagerechten Theil dieses Rohres reicht ein Rohr t,
welches durch den Mantel des Cylinders nach dem oberen Theil einer wagerechten
Aussparung hindurchgeht, die einen Schieber trägt. In Richtung mit der Oeffnung des
Rohres t ist eine Oeffnung nach dem Innern des
Cylinders hergestellt. Der Schieber u schlieſst
gewöhnlich diese Oeffnung mittels 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 heiſs 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 heiſsen 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 gleichmäſsig wirkende Expansionskraft erzeugt. Es hat sich gezeigt, daſs
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 direkt abgeschnitten wird, vielmehr etwas davon
nach der Kammer am Ende des Rohres gehen kann.
Steht die Kurbelwelle in der Todtpunktlage, so befindet sich 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
u dadurch zurückgezogen worden, daſs 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 ausschlieſslich durch die von der Maschine zu
leistende Arbeit geregelt wird. Diese Expansivkraft ist auch Veranlassung, daſs der
Hilfskolben fest an den Cylinderdeckel gedrückt wird, da sie gröſser 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 Hilfskolben 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 den
Kolben durch das Rückschlagventil zugelassen wird. Während der Kanal offen bleibt,
kann sich der Hilfskolben bewegen. Das Maſs dieser Bewegung, und in Folge 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 10 derart gelegt, daſs 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 gehoben wird. Sobald der Kolben C
seinen Hub nach rückwärts beginnt und den Auspuff geschlossen hat, wird die Bewegung
des Kolbens E allmählich 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 l 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 Auslaſs für das Gemisch durch das Zuführungsrohr in Folge
Niederfallens des Rückschlagventils 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 w, welcher sich unter
der Wirkung der Feder selbsthätig schlieſst, sobald der Kolben E seine Bewegung nach vorwärts beginnt, wiederum
zurückgezogen, und es folgt eine weitere Explosion.
Der Hilfskolben E dient danach als Regulator und ist
selbsthätig in seiner Arbeitsweise. Da der Kolben E
durch seine Feder erst bewegt wird, nachdem der Auspuff geöffnet ist, so ist
ersichtlich, daſs 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 Hilfskolbens. Daraus folgt, daſs,
da der Raum zwischen dem Deckel des Cylinders und der Fläche des Kolbens E die Menge des Gemisches für die nächste Füllung
miſst, die Geschwindigkeit der Bewegung des Hauptkolbens beim Schlieſsen der
Auspufföffnung (die durch die geleistete Arbeit geregelt wird) die Kraft der
nächsten Explosion dadurch regulirt, daſs sie den Hilfskolben ein gröſseres oder
kleineres Stück nach vorn gehen läſst. Wenn darnach die erste Füllung für die
Arbeitsleistung der Maschine zu groſs war, wird der Hauptkolben eine schnellere
Bewegung erhalten und den Auspuff in kürzerer Zeit schlieſsen, 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, daſs der Kolben E um ein gröſseres Stück
nach vorn gehen kann und die nächste Füllung und die entwickelte Kraft gröſser
wird.
Um die Regulirwirkung dieses Hilfskolbens beobachten zu können, ist eine Scala auf
einer oder beiden Seiten des Ansatzes h vorgesehen, um
die Spannung der Feder derart zu regeln, daſs die Bewegung des Hebels k auf den Nullpunkt eine Ladung ergibt, die ausreicht,
die Reibung der Maschine zu überwinden, während die Bewegung dieses Hebels nach den
verschiedenen Punkten der Scala 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 faſst
und ihn zurückzieht; hierdurch wird der Kolben E bewegt
und die Füllung begrenzt.
Eine dreicylindrige Gasmaschine von E. Fürst in
Nantes, Frankreich (D. R. P. Nr. 49379 vom 19. Februar 1889) ist in Fig. 11 bis
13 Taf. 4
dargestellt.
Die drei Kolben wirken auf eine gemeinsame Kurbel nahezu fortwährend ein, so daſs das
Gewicht des Schwungrades verringert und eine leichte, besonders für Fahrzeuge
geeignete Maschine hergestellt werden kann. Bei diesem Gasmotor ist ein Cylinder von
dem anderen abhängig, indem jede Explosion auſser der verwerthbaren Arbeit noch jene
Arbeit liefert, welche zum Bewegen des Kolbens in jenem Cylinder erforderlich ist, wo die nächste
Explosion stattfinden soll. In jedem Cylinder findet bei jeder zweiten Umdrehung der
Kurbelwelle eine Explosion statt. Der rotirende Maschinentheil, welcher die
Steuerung antreibt, dreht sich in entgegengesetztem Sinne wie die Kurbelwelle mit
halb so groſser Geschwindigkeit, so daſs die Aufeinanderfolge der Explosionen sich
in dem der Umlaufsrichtung der Kurbelwelle entgegengesetzten Sinne vollzieht.
Wie aus Fig.
11 ersichtlich, sind die drei Cylinder ABC
des Motors in derselben, auf die Kurbelwelle X
senkrechten Ebene radial angeordnet. Jeder Cylinder enthält einen Kolben P, welcher durch eine Pleuelstange Q mit der gemeinschaftlichen Kurbel M der Welle X verbunden
ist. Die Cylinder ABC sind alle mittels Schrauben oder
Bolzen mit einem Centralstücke verbunden, in welchem die Wellenlager angebracht
sind, und welches nach allen Seiten derartig geschlossen ist, daſs nur die Enden der
Kurbelwelle durch Stopfbüchsen herausstehen. In den im Mittelstück und zwischen den
Kolben der Cylinder ABC eingeschlossenen Hohlraum,
dessen Volumen während des Ganges der Maschine ein nahezu constantes bleibt, läſst
man eine Schmier- und Kühlflüssigkeit eintreten. Wenn ein Umlauf dieser Flüssigkeit
eingeleitet wird, kann gleichzeitig mit dem Schmieren auch ein beständiges Kühlen
der Cylinder erzielt werden. Diese Cylinder ABC treten
nach einander in Thätigkeit und sind in wechselseitiger Abhängigkeit.
Jeder Cylinder ist mit einem Einströmungsventil H
Fig. 12 und
13 und
mit einem Ausströmungsventil K versehen. Diese beiden
Ventile sind in einem gemeinschaftlichen Gehäuse mit der Zündvorrichtung angebracht
und alle drei werden von einer Excentertrommel T aus
angetrieben, welche ihre Bewegung von der Kurbelwelle X
empfängt und in entgegengesetztem Sinne wie diese umläuft.
Die Bewegungsübertragung auf die Excentertrommel geschieht mittels eines Zahnrades
a b, welches auf die Kurbelwelle X aufgekeilt ist, und zweier Getriebe c c, deren Durchmesser halb so groſs ist, als jener des
Rades a b. Diese Getriebe sind auf ihren Achsen d frei drehbar und übertragen die Bewegung des Rades
a b auf die innere Zahnung q r der Excentertrommel T. In Folge dieser
Anordnung macht die Excentertrommel T eine Umdrehung,
während Rad a b und Welle X
zwei Umdrehungen machen, und zwar dreht sich die Trommel in dem der
Bewegungsrichtung der Welle entgegengesetzten Sinne.
Auf Trommel T sind drei verschiedene Curvenexcenter
angebracht, von welchen das eine die Einströmungsventile H für das bei H1 eintretende explosible Gasgemenge hebt, das andere die mittleren
Stangen, durch welche die Zündvorrichtungen in Thätigkeit versetzt werden, und das
dritte die Ausströmungsventile K, von welchen die
Ausströmungsstutzen K, (Fig. 13) abgehen.
Während einer vollen Umdrehung der Trommel T kommt jeder
Daumen gegen den
betreffenden Steuerungstheil aller drei Cylinder ACB in
Thätigkeit, woraus folgt, daſs bei einer Umdrehung der Daumentrommel T in jedem Cylinder eine Explosion erfolgt, und daſs
die Kurbelwelle während der Zeit, in welcher diese drei Explosionen vor sich gehen,
zwei vollständige Umdrehungen macht, und zwar in dem der Bewegungsrichtung der
Daumentrommel T entgegengesetzten Sinne.
Nimmt man nun an, die Bewegungsrichtung der Kurbel M sei
durch den Pfeil F angegeben, so wird die Explosion
zuerst im Cylinder A stattgefunden haben, dann im
Cylinder C, weiter im Cylinder B, dann wieder im Cylinder A u.s.f., d.h. die
Explosionen schreiten in der Richtung ACB fort, welche
durch den Pfeil G angedeutet und der Umlaufsrichtung
der Kurbel M entgegengesetzt ist.
Wenn im Cylinder A die Explosion stattfindet, so wird
dadurch der Kolben P nach innen geschleudert und gibt
auf diesem Wege bewegende Kraft an die Welle X ab. Da
dann die anderen Kolben nach einander auf die Kurbel M
wirken, wird Kolben P an seinen Ausgangspunkt
zurückgeschoben, was das Austreiben der verbrannten Gase zur Folge hat; das
Ausströmungsventil K des Cylinders wird nämlich gerade
während dieser Zeit gehoben erhalten, dann wird durch die Pleuelstange und Kurbel
M der Kolben P gegen
die Mitte des Motors hingezogen, was das Einsaugen explosiblen Gemenges veranlaſst,
und zwar tritt dieses Gasgemenge durch das während dieser Zeit offen gehaltene
Einströmungsventil H ein. Endlich wird der Kolben durch
die Kurbel, welche sich unter der Einwirkung der in den anderen Cylindern
entwickelten Energie weiter bewegt, wieder in seine Ausgangsstellung geschoben,
wobei er das explosible Gasgemenge verdichtet. Nun findet Zündung statt und dann
wiederholt sich das Spiel.
Das Zünden des explosiblen Gemenges geschieht mit Hilfe der dem Platin, Iridium und
einigen anderen verwandten Metallen eigenthümlichen Eigenschaft, daſs sie, zur
Dunkelrothglut erhitzt, die Gase condensiren und deren Verbindung mit dem Sauerstoff
veranlassen, so daſs dann das Platin weiſsglühend wird. Eine Vorrichtung zur
Durchführung dieser Zündweise ist in Fig. 12 dargestellt. Ein
zusammengerolltes dünnes Platinrohr reicht mit beiden Enden durch den geschlossenen
Boden des Rohres b2, wobei ein Ende des Platinrohres an eine Röhre f gelöthet ist. Das Gasgemenge (atmosphärische Luft und
mehr oder minder carburirter Wasserstoff), welches das Platin im Glühen zu erhalten
hat, tritt durch Rohr f ein und durchströmt das
Platinrohr seiner ganzen Länge nach. Wenn der Zünddaumen den mittleren Stift hebt
und das Ventil h von seinem Sitze abhebt, wird das in
m befindliche explosible Gemenge vermöge seines
Contactes mit dem Platin durch die Oeffnungen des Ventils h hierdurch entzündet.
Man könnte die Zündung auch mittels eines elektrischen Funkens bewirken, welcher
durch das Unterbrechen der Leitung eines inducirten Stromes hervorgerufen wird. In
diesem Falle trägt der Stift einen gezahnten Kopf a3
b3, Fig. 13, welcher das
Polende eines durch die ganze Masse der Maschine gebildeten Leitung darstellt,
während der andere Pol durch den festen und von der Schraubenfeder vollständig
isolirten Stift d1
gebildet wird. Wenn der Zünddaumen unter dem Zündstift durchgeht, hebt er ihn und
veranlaſst gleichzeitig dessen Drehung um seine Achse um einen gewissen Winkel. Die
Zähne des Kopfes a3
b3 treten dabei nach
einander mit dem Stift d1 in und auſser Contact, was die Entstehung des Unterbrechungsfunkens zur
Folge hat. Zündstift und die Spindeln der Ventile H K
endigen unten in Köpfe p q1 von möglichst groſsem Durchmesser. Jeder von den Curvenexcentern, welche
diese Spindeln verstellen, ist an einer Stelle eingebuchtet, so daſs an dieser
Stelle das volle Gewicht der Ventile und der volle Federdruck auf dem Ventilsitz
ruht. An dieser Stelle sind auch Knaggen angebracht, welche auf den Umfang der Köpfe
p q1 wirken. Durch
die Einwirkung der Knaggen wird eine kleine Drehung des Ventils um seine Achse
veranlaſst, so daſs dasselbe in seinen Sitz eingeschliffen und dadurch vollständig
dicht gemacht wird. Diese Vorrichtung ist sowohl beim Zündstift als auch bei den
Ventilspindeln H und K
vorhanden. Durch ihre Anbringung beim Zündstift wird auſserdem die elektrische
Zündung ermöglicht, indem sie den Umlauf des Kopfes a3
b3 veranlaſst, welcher
das Ueberspringen der elektrischen Funken bewirkt.
Der Daumen der Trommel, welcher die Einströmungsventile in Thätigkeit versetzt, kann
auch zur Regulirung der Umlaufsgeschwindigkeit der Maschine durch Aenderung der
Mengen, welche zugeführt werden, verwendet werden. Zu diesem Zwecke genügt es,
diesem Daumen dreieckige Form zu geben und ihn so anzuordnen, daſs er durch einen
Centrifugalregulator in der Richtung der Trommelachse verstellt werden kann.
Um das Ingangsetzen des Motors zu erleichtern, läſst man während der ersten Touren
der Maschine das explosible Gemenge in den Arbeitscylindern nicht verdichten. Zu
diesem Zwecke kann auf der Daumentrommel noch ein anderer beweglicher Daumen
angebracht sein, welcher durch eine geeignete Bewegungsübertragung so verstellt
wird, daſs er das Ausströmungsventil K während des
Verdichtungsspiels hebt, oder es kann jeder Cylinder noch ein Ventil besitzen,
dessen Gehäuse mittels eines nach Bedarf zu öffnenden und zu schlieſsenden Hahnes
mit dem Cylinder communicirt. Dieses vierte Ventil wird dann während des
Verdichtungsspiels durch einen der Daumen auf der Trommel gehoben.
Bei der rotirenden Gasmaschine von F. Gordenons in
Vicenza (D. R. P. Nr. 48640 vom 18.
Januar 1889) sind mehrere Arbeitscylinder mit der Mittellinie tangential
am Umfange des Schwungrades angeordnet und rotiren mit demselben, indem sie
letzteres dadurch ständig andrehen, daſs ihr Arbeitskolben mit seiner Stange sich im
Augenblick der Zündung an einem festen Stützpunkte des Maschinengestells fängt.
Die in Fig. 14
und 15 Taf. 7
dargestellte rotirende Gasmaschine von H. Vieweger in
Mittweida (D.
R. P. Nr. 45296 vom 10. Januar 1888) wird im Wesentlichen aus einem
System kreisender Treibcylinder gebildet, die wechselweise zur Kraftwirkung
gelangen. Diese kreisenden Cylinder (in der Zeichnung vier an der Zahl, es können
jedoch auch mehr angeordnet werden) stehen zu zweien einander gegenüber und diese
arbeiten je auf einer Kröpfung der Welle E. Die
Cylinder sind an einem, ebenfalls mit diesem kreisenden, Stück fest verbunden, welch
letzteres in dem Gestell gelagert ist. Das Cylindersystem dreht sich um die
Mittellinie O, während die Kurbelwelle in der Linie E ihre Drehachse hat. In Folge dieser eigenartigen
Vorbewegung der Drehpunkte von Kurbelwelle und Cylindersystem wird erreicht, daſs
trotz geringen Kurbelhubes ein langer Kolbenschub erreicht wird, während die
Kurbelwelle bei einem Umlauf des Cylindersystems eine doppelte Drehung vollbringt.
Durch diese Einrichtung wird erzielt, daſs je zwei gegenüberstehende Cylinder in
besondere Wechselwirkung gebracht werden können, so zwar, daſs jedesmal der eine
Cylinder die Arbeit des Ansaugens und Zusammendrückens von dem im anderen Cylinder
zur Entzündung zu bringenden Gemische bewirkt.
Die Cylinder A A und B B,
von welchen die Vorderseiten (von der Kurbel gerechnet) als Pumpen, die Hinterseiten
als Arbeitscylinder dienen, sind mit dem ringförmigen Theil C aus einem Stück gegossen. Der`ringförmige Theil C ist drehbar in dem Gestell D gelagert,
derart, daſs sich die Cylinder um die Linie O-O drehen
können. Excentrisch hierzu liegt in dem Gestell D die
zweimal gekröpfte Welle E, deren Kurbel um 180°
versetzt ist. Wenn die Kolbenstangen sich geradlinig hin und her bewegen, drehen
sich die Cylinder um die Linie O-O und die gekröpfte
Welle dreht sich mit doppelter Geschwindigkeit um ihre Mittellinie. Das Hin- und
Hergehen der Kolben wird durch die Expansion eines im Raume S entzündeten Gasgemisches bewirkt.
Das explosible Gemisch wird durch Zuführung von Luft und Gas durch Hähne F (Fig. 14) in dem
ringförmigen Kanal G erzeugt und gelangt von hier durch
das gesteuerte Ventil H in den vorderen, als Pumpe
dienen den Cylinderraum. Beim Rückgange des Kolbens wird das angesaugte Gemisch
zunächst zusammengedrückt und dann durch die Kanäle r
und das gesteuerte Ventil J in den hinteren schädlichen
Raum des gegenüberliegenden Cylinders gepreſst, wo es durch einen elektrischen
Funken entzündet wird (Fig. 15). Nachdem das
entzündete Gas den Kolben vorwärts gedrängt hat, [öffnet sich beim Rückgange des
Kolbens das gesteuerte Ventil N, durch welches die
Verbrennungsrückstände zum Theil entweichen. Der Schluſs des Ventils erfolgt vor
vollendetem Hube. Die Steuerung der Ventile H J und N geschieht durch ringförmig gestaltete, am Gestell D befestigte Gleitstücke K
L und L1,
durch welche die Hebel M im geeigneten Moment
herabgedrück0 werden und diese hier durch die durch Federn geschlossenen Ventile
öffnen.
Durch e wird den Cylindern Oel zugeführt. Die Kühlrippen
dienen in Verbindung mit der durch die Rotation erzeugten Luftströmung dazu, die
Temperatur der Cylinderwandungen herabzumindern.
Zwei Hähne F für jedes Cylinderpaar, welche auf dem
Gestell D sitzen, münden in den ringförmigen Kanal G, welcher seinerseits durch die Ventile H in Verbindung mit den vorderen Seiten der Cylinder
steht. Die Vorderseite eines jeden Cylinders ist durch einen Kanal r und das Ventil J mit der
Hinterseite des gegenüberliegenden Cylinders verbunden. Das Spiel ist nun folgendes:
Der Einfachheit halber mögen die Cylinder vorläufig als ruhend angenommen werden.
Befindet sich der Cylinder A rechts in der äuſseren
Todtpunktlage, so ist der gegenüberliegende Cylinder in der inneren Todtpunktlage.
Der schädliche Raum S des Cylinders A rechts ist angefüllt mit explosiblem Gemisch und
Verbrennungsrückständen in comprimirtem Zustande. Vor dem Kolben befindet sich das
eben angesaugte explosible Gemisch und im gegenüberliegenden Cylinder hinter dem
Kolben Verbrennungsrückstände; das comprimirte explosible Gemisch im Raum S wird durch einen elektrischen Funken entzündet und
beide Kolben bewegen sich hierdurch von oben rechts nach links. Hierdurch wird das
vor dem Kolben befindliche Gemisch comprimirt, hingegen die Verbrennungsrückstände
im gegenüberliegenden Cylinder durch das Ventil N in
die Luft entweichen. Im vorderen Raum dieses Cylinders werden durch die beiden Hähne
F, den ringförmigen Raum G und das geöffnete Ventil H Luft und Gas
angesaugt. Haben die beiden Kolben etwa ¾ ihres Hubes zurückgelegt, so öffnet sich
das Ventil J, während sich das Ventil N desselben Cylinders schlieſst. Es wird also das im
vorderen Theil des Cylinder rechts befindliche, bereits comprimirte Gemisch während
des letzteren Hubviertels in den schädlichen Raum des links liegenden Cylinders
gepreſst, wo es sich mit den Verbrennungsrückständen mischt.
Das Saugventil H wird etwas vor vollendetem Hube
geschlossen. Damit die in dem Kanal r befindlichen
comprimirten Gase nicht durch das Ventil H und die
Hähne F abblasen, wird das Ventil erst geöffnet, wenn
die Spannung im Kanal r unter die atmosphärische
Spannung gesunken ist. Die Cylinder sind aber nicht, wie vorausgesetzt war, stehen
geblieben, sondern haben sich um 180° gedreht, so daſs sie ihre Stellung gerade
vertauscht haben. Es befindet sich also wiederum der Cylinder rechts in demselben
Zustande wie vorhin, überhaupt befindet sich ein beliebiger Cylinder an derselben
Stelle des Raumes genau in derselben Phase wie seine Vorgänger. Das rechtzeitige
Oeffnen der Ventile, geschlossen gehalten werden sie durch Federn, geschieht durch
Herabdrücken der Hebel
M an der Stelle, wo die Röllchen sich befinden.
Besorgt wird dieses Herabdrücken durch unrunde Ringe von rechteckigem Querschnitt
K und L L1, welche fest mit dem Gestell verbunden sind.
Die Zuführung des Inductionsstromes geschieht durch die Klemmen k, welche auf dem Gestell D, jedoch von diesem durch das Brettchen b
isolirt, befestigt sind. Zwei Federn f, in Verbindung
mit diesen Klemmen, schleifen auf den metallischen Belegungen m und n, welche mit den
Cylindern, aber getrennt durch den isolirten Ring i,
fest verbunden sind. Die Belegung m, welche einen
geschlossenen Ring bildet, ist durch vier Leitungsdrähte mit je einem Zündstift z verbunden. Die Belegung n besteht aus vier einzelnen Segmenten, von denen ein jedes durch einen
Leitungsdraht mit dem anderen Zündstift z verbunden
ist.
Eine Abänderung der beschriebenen Construction besteht darin, daſs an Stelle der im
Cylinderende befindlichen schädlichen Räume besondere Entzündungskammern angebracht
sind, in denen sich zwangläufig bewegte Ventile befinden. Eins derselben dient zur
Abführung der Verbrennungsgase, während ein anderes erforderlich ist, um die
erhitzten gepreſsten Verbrennungsproducte auf die Treibfläche des Kolbens zu leiten.
Die Ventile werden durch Hebel bewegt, welche von einem am Gehäuse befindlichen
Treibstücke beeinfluſst werden.
An die bekannte Parsons'sche Dampfturbine schlieſst die
Maschine von Desgoffe und Giorgio in
Odessa an (D. R. P. Nr. 43452 vom 3.
August 1887), welche in Fig. 16 dargestellt ist.
Dieser Motor besteht aus concentrisch in einander gesteckten und paarweis
angeordneten Schraubengängen, deren Gewinde, ohne sich wechselseitig zu berühren,
scheeren und dadurch eine eigenthümliche mechanische Einrichtung schaffen, deren
Schraubenflächen als Receptoren die motorischen Kräfte aufnehmen und bei ihrer
Drehung um die gemeinsame Schraubenachse, oder schon bei der Rotation einer
einzelnen Schraube, sie in mechanische Arbeit umsetzen. Die Anordnung von sich
scheerenden, links und rechts gewundenen Gängen hat zur Folge, daſs ein parallel zur
Achse wirkender Druck eine Rotationsbewegung erzeugt, deren Richtung winkelrecht
gegen die ursprüngliche Druckrichtung ist.
In Fig. 17
mögen die Dreiecke a b c und d
b c die abgewickelten Flächen eines Schraubenpaares darstellen, deren
Hypothenusen a c und d c
ihren Gewinden, deren gemeinschaftliche Kathete b c der
Steigung und deren Grundlinien a b und b d dem abgewickelten cylindrischen Schraubenumfange
entsprechen. Ist die Richtung einer Kraft P winkelrecht
gegen die Grundlinien a d gegeben, so zerlegt sich
dieser Druck zunächst in seine Componenten längs der schiefen Ebene c a und c d und in die
Komponenten c e und c k
normal zu den Schraubenflächen; aus beiden letzteren bildet sich wiederum eine
Resultante c b in der Richtung der Achse und die
Componenten c l und c m
normal zur Achse.
Denkt man sich nun die beiden Dreiecke verschiebbar bezieh. die beiden Schrauben drehbar, so
wird der Angriffspunkt der Kraft in der Richtung c b
fortschreiten, während gleichzeitig ein jedes der beiden Dreiecke um die Länge
seiner Grundlinie a b bezieh. b
d nach auſsen verschoben wird, so daſs die Hypothenusen a c und c d nach
Beendigung dieser Verschiebung sich in den Lagen b f
und b g befinden werden, d.h. während der Angriffspunkt
der Kraft die Höhe einer Steigung der Schraubengänge durchläuft, macht jede der
beiden beweglichen Schrauben eine Umdrehung um ihre gemeinschaftliche Achse.
Wenn dagegen die Mantelschraube feststeht, so wird die allein bewegliche innere
Schraube eine Umdrehung zurücklegen, während der Angriffspunkt der Kraft um den Weg
cb/2 fortschreitet,
bezieh. zwei Umdrehungen machen, während dieser Punkt c
um die Höhe einer Steigung vorrückt.
Die Wirkungsweise der Kraft P auf die beiden
convergirenden Schraubenflächen kann mit der Wirkungsweise eines Keiles h c i auf die Flächen c h
und c i verglichen werden, woraus hervorgeht, daſs der
Druck auf die Schraubenflächen, in der Richtung ihrer Verschiebung gemessen, um so
gröſser wird, je spitzer der Keil oder je steiler der Neigungswinkel der Gänge wird,
während gleichzeitig das Maſs der Verschiebung rechtwinklig zur Achse abnimmt.
Die Einrichtung ermöglicht, Druck und Umdrehungsgeschwindigkeit nach Maſsgabe des
Neigungswinkels der Gänge zu variiren und den letzteren in solcher Weise zu
bestimmen, daſs entweder ein Maximum der mechanischen Nutzarbeit erreicht werde,
oder daſs hinsichtlich der Umdrehungszahl die Anforderungen eines bestimmten Falles
der Anwendung erfüllt werden. Erfahrungsmäſsig ist die Neigung der Gänge 17° 40' zur
Normalebene der Achse hinsichtlich des sparsamen Verbrauches der motorischen
Substanz am geeignetsten. Durch den in der Richtung der Schraubenachse wirkenden
Druck P wird eine Reibung am Spurzapfen hervorgerufen.
Diese und die Reibung in den Stopfbüchsen sind die einzigen Reibungen mechanischer
Theile in diesem Motor. Die erstere wird jedoch durch die nachfolgende erläuterte
Anordnung, welche ein Gleichgewicht zwischen den Achsendrücken herbeiführt,
aufgehoben.
Eine Spindelschraube a, Fig. 16, welche auf ihrer
halben Länge rechtsgängig, auf der anderen Hälfte ihrer Länge linksgängig ist, wird
von einem mit dem Zuführungsrohr b und den Abzugsrohren
c c versehenen Mantel d umgeben, welcher die scheerenden Gewinde an der inneren Mantelfläche
enthält. Diese Gänge sind sowohl unter sich als denjenigen der Schraubenspindel
entgegengesetzt gewunden. Gemeinsam ist allen jedoch die Einrichtung, daſs die
Ganglücken von der Stelle des Eintritts bei b nach den
Seiten der Austritte c c sich vertiefen, um die
Expansion, welche nach der Theilung in zwei Strahlen während seines Verlaufes nach
beiden Seiten des Scheerengewindemotors sich vollzieht, vollkommen auszunutzen. Die
Schraubenspindel tritt, durch Stopfbüchsen gedichtet, aus dem Mantel heraus und wird
durch die Kupplung e mit der Arbeitswelle f gekuppelt.
Eine Abänderung dieser Maschine ist von C. W. Thiele in
Odessa (* D.
R. P. Nr. 45637 vom 10. Juni 1888) angegeben. Die Maschine besitzt eine
drehbare, im festen Gehäuse mit Muttergewinde gelagerte Schraube von
entgegengesetzter Gewinderichtung. Zur Steigerung ihres Nutzeffectes sind
Scheidewände angeordnet, welche, von dem Gehäuse und dem Schraubenkern ausgehend,
bis zur cylindrischen Berührungsfläche reichen und so Kammern bilden, welche die
gleich hohen Schraubengänge streckenweise und wechselweise schlieſsen und
öffnen.
Eine Kolbenschmierung für stehende Gasmaschinen bringt B. Lutzki
in Harburg (* D.
R. P. Nr. 48641 vom 20. Januar 1889) in Vorschlag. Fig. 18 zeigt die
bezügliche Einrichtung. Von einem Oeltropfapparat gelangt das Oel durch das Röhrchen
l in den Ringkanal m,
von hier durch zwei Oeffnungen in eine wagerechte Nuth, dann, um den Kolben ringsum
zu schmieren, in eine spiralförmig gewundene Schmiernuth o3. Hier nimmt der Arbeitskolben das Oel
auf und vertheilt es beim Aufwärtsgang gleichmäſsig über die Cylinderwandungen. Den
Oelabschluſs vermitteln mit Hilfe der wagerechten Nuth o1 die feinen, in einer Kegelfläche o4 centrisch
eingefeilten Riefen o5,
welche es in den sich eng an den Cylinderkolben legenden Oelfänger f führen. Die Oeffnung o2 dient zum Ablassen des Oeles aus dem
Fänger.
Fig. 19
erläutert eine Einrichtung von P. Niel in Paris (* D. R. P. Nr.
50834 vom 26. Mai 1889) um die Wärme der gasförmigen
Verbrennungsrückstände, die sonst unmittelbar nach der Explosion abgeblasen werden,
dadurch auszunutzen, daſs dieselben in einem Luftverdichtungscylinder mit der für
die Ladung erforderlichen Luft vermischt und zur Wirkung gebracht werden. Diese
Luftpumpe kann in der Achse des Arbeitscylinders oder parallel zu diesem Cylinder
angeordnet werden und steht mit dem Arbeitscylinder durch eine besondere
Ventilsteuerung in Verbindung. Die Luftpumpe erhält zweckmäſsig ein gröſseres
Volumen wie der Arbeitscylinder, und zwar etwa das Doppelte desselben.
Der Zeichnung ist als Beispiel ein Viertaktmotor mit Arbeitscylinder 1, Kolben 2, Kurbel und
Schubstange zu Grunde gelegt. Die Gas- und Luftzuführung erfolgt durch den Kanal 5 und wird mittels der umlaufenden Welle 6 geregelt. Der Austritt der Verbrennungsrückstände
erfolgt durch den Kanal 7 mit Ventil 14 in einen Vertheilungskasten, welcher mit dem
Luftcylinder 8 in Verbindung steht. Der Kolben 9 ist durch die Schubstange 10 mit einer Kurbel 11 verbunden, die auf der
Antriebswelle des Motors befestigt ist. Die Kurbeln sind entweder einander gegenüber
oder unter einem gewissen Winkel zu einander angeordnet. Zwischen dem Cylinderboden
und dem Kolben 9 befindet sich der Verdichtungsraum 12; in dem Boden des Luftcylinders ist ein Saugventil
13 angeordnet. Das in dem Vertheilungskasten
befindliche Ventil 14 wird durch die Daumenscheibe 15 und das Ventil 16 durch
die Daumenscheibe 17 in der auf der Zeichnung
ersichtlichen Weise durch Hebel gesteuert. Die Verbrennungsrückstände werden mit der
durch das Ventil 13 angesaugten Luft vermischt, darauf
durch den Luftcylinderkolben zusammengepreſst und entweichen zum Theil durch das
Ventil 16 und den in dessen Verlängerung befindlichen,
unter ihm angeordneten Kanal 18. Beim Rückgange des
Arbeitskolbens 2 wird die vorher angesaugte
Explosionsladung verdichtet; gleichzeitig saugt der Luftcylinderkolben 9 frische Luft durch das Ventil 13 in den Cylinder 8. Sobald der Kolben 2 in Folge der Explosion wieder vorgeht, bewegt sich
der Kolben 9 wieder zurück, und es wird bis zum halben
Kolbenhub durch das gleichzeitig bethätigte Ventil 16
ein Luftvolumen wieder ausgeschieden, welches dem in dem Arbeitscylinder angesaugten
Volumen des Explosionsgemisches entspricht; hierauf schlieſst sich das Ventil 16 und der Kolben 9
comprimirt das übrigbleibende Luftvolumen. Bei dem dritten Kolbenhub, wenn der
Kolben 2 zurückgeht, um die Verbrennungsrückstände aus
dem Cylinder auszutreiben und der Kolben 9 sich wieder
nach auswärts bewegt, öffnet sich das Ventil 14 und es
bildet sich ein Gemisch von Verbrennungsrückständen und verdichteter Luft in dem
Cylinder 8. Erwärmt durch diese Vermischung, leistet
diese dann auf den Kolben 9 eine gröſsere Arbeit als
diejenige, welche zu ihrer Verdichtung erforderlich war, und hieraus entspringt der
Vortheil einer mechanischen Hilfsarbeit. Beim vierten und letzten Kolbenhub des
Viertaktmotors, wenn der Kolben 2 sich wieder nach
auswärts bewegt, wobei seine Explosionsladung ansaugt, und wenn der Kolben 9 wieder zurückgeht, wobei er das aus den
Verbrennungsrückständen und der Luft bestehende Gemisch vor sich hertreibt, hat sich
das Ventil 14 geschlossen und das Ventil 16 geöffnet, worauf das Gemisch endgültig durch den
Kanal 18 entweicht.
Einen gleichen Vorgang könnte man auch in einem zweiten Cylinder eintreten lassen.
Man könnte auch die Luft durch das Ventil 13 ansaugen
und theilweise wieder verdrängen oder nur während eines halben Kolbenhubes ansaugen
lassen, in welchem Falle das Ventil von der Welle 6 zu
steuern wäre. Oder es könnte auch dieses Ventil 13
fortgelassen und die Luft durch das Ventil 16
angesaugt, dann zum Theil wieder verdrängt und der übrigbleibende Theil verdichtet
werden. Werden die Cylinder hinter einander angeordnet, so sind die Kanäle
entsprechend abzuändern.
Ein Schalldämpfer für die Auspuffgase wird von O. Blessing in
Reudnitz-Leipzig (* D. R. P. Nr. 47256 vom 8. Juli 1888) angegeben. Derselbe
besteht gemäſs Fig.
20 aus einer Rohrleitung x2x3 für Auspuffgase mit einem oder mehreren Behältern
v1, sowie mit einem
oder mehreren Ventilen
z2 und einer oder
mehreren Federn a, je auf einem Behälter v1 oder auf einem Rohr
x2 der Leitung,
welche mit einem Ende auf einem Behälter v1 bezieh. Rohr x2 und mit dem anderen Ende an einem Deckel d, dicht auf demselben aufliegend, befestigt sind,
wobei der von jeder Feder a eingeschlossene Raum in
Verbindung mit dem Inneren der Rohrleitung steht. In der Rohrleitung x2 befinden sich
Verengungen durch Einschalten von kurzen Rohrstutzen x3 mit geringerer Durchgangsöffnung als
die der übrigen Rohre x2, welche aber auch fortgelassen werden sollen. Die Auspuffgase des Motors
werden in der Richtung der auf der Zeichnung angedeuteten Pfeile durch die Rohre x2x3 und die Behälter v1 geleitet.
Die Ventile z2, welche an einem Deckel d
angebracht sind, haben den Zweck, daſs, wenn bei mehreren auf einander folgenden
Kolbenhüben die Explosion ausbleibt, wobei der Kolben mit den Auspuffgasen spielt,
wie das der Fall ist, wenn wenig Kraft vom Motor gefordert wird, sobald der Kolben
saugend wirkt, nicht die Auspuffgase aus der langen Leitung x2x3 zurückgezogen werden müssen und eventuell das
gewöhnlich durch Federdruck geschlossen gehaltene Mischventil aufgezogen wird.
Beim Auspuff der Gase vom Motor wirken dieselben zunächst auf die innere Wandung der
Leitung, schlieſsen die Ventile z2 und heben die Deckel d von den Behältern v1 etwas hoch, wodurch die Windungen der Federn a aus einander gezogen werden, so daſs die Auspuffgase
theils durch die zwischen den Windungen der Federn a
entstehenden Räume und theils durch die Rohrleitung x2x3 entweichen.
Nach dem Auspuff der Gase ziehen sich stets die Windungen der Federn a wieder von selbst dicht auf einander, und es tritt
durch das Ventil z2
Auſsenluft hinter den saugend wirkenden Kolben des Motors.
In Folge der abwechselnden Erweiterung und Verengung dieser Leitung, sowie in der
Hauptsache dadurch, daſs beim Auspuff die Gase durch die Oeffnung zwischen den
Windungen der Federn a vertheilt in das Freie gelangen,
wird das Geräusch gedämpft.
Die gemeinschaftliche Verwendung von Gasexplosionen und Wasserdampf in derselben
Maschine wird neuerdings wieder mehr gepflegt. A. B. Drautz in
Stuttgart (* D. R. P. Nr. 50771 vom 13. Juni 1889) läſst beide Kraftmittel in
demselben Cylinder auf mehrere Arbeitskolben wirken (Fig. 21).
Die Maschine besitzt zwei verschieden groſse steuernde Arbeitskolben, die in
entsprechenden Cylindern, welche mittels zweier Vertheilungskanäle verbunden sind,
arbeiten. Die zwischen den beiden Kolben liegenden Cylinderräume, sowie der eine
kleinere Kanal dienen zum Ansaugen, Verdichten und Entzünden des Explosivgemenges,
während der vor dem kleineren Kolben liegende Cylindertheil, sowie der dazugehörige
hohl geformte Cylinderdeckel als Explosionsraum verwendet wird, welcher durch eine
selbsthätig wirkende Wassereinspritzung abgekühlt und zur Erzeugung von Dampf von
hoher Spannung verwendet wird. Der erzeugte Dampf sammt dem explodirten Gemenge wird
gegen Ende des einen Kolbenlaufes mittels des gröſseren Vertheilungskanals der
rechtsseitigen Hälfte des gröſseren Cylinders zugeführt und expandirt daselbst bei
entgegengesetztem Kolbenlauf weiter, um gegen Schluſs des letzteren mit geringer
Spannung zu entweichen, d.h. ins Freie auszuströmen oder eventuell zu weiterer
Ausnutzung einem Condensator zugeführt zu werden.
Denkt man sich die beiden Kolben A und A1 in der bezeichneten
Lage und in der angegebenen Pfeilrichtung fortschreitend, so wird zunächst die
rechtsseitige Kanalmündung von h1 durch Kolben A1 abgeschlossen und das zwischen dem Cylinderdeckel
C und dem Kolben A1 befindliche Explosivgemenge durch den mittels
Gasflamme erhitzten Zündstift t entzündet. Letzteres
wird dadurch bewirkt, daſs in einer bestimmten Lage der Kolben der Zündstift t, der an einem Stängchen k1 mit Rolle r befestigt ist, welches in dem Zündcylinder E beweglich gelagert ist und durch eine Schraubenfeder p1 in einer bestimmten
Lage auſserhalb des Zündkanals o festgehalten wird,
mittels von einer Excenterstange S auf einen
Winkelhebel k3
ausgeübten Zuges der Röllchen r1 sammt Stängchen k1 und Zündstift t in
den Zündkanal o und Kanal h1 einstöſst und das Gemenge entzündet.
Die durch die Explosion erzeugten Gase von hoher Spannung schleudern den
Differentialkolben D d nach links und pressen das
zwischen den beiden Ventilen i1 und i2 befindliche Wasser durch die geöffnete
Ventilmündung von i1
und durch die kleinen Oeffnungen des Vertheilers l in
den Explosionsraum b. Die heiſsen Gase bewirken eine
sofortige Verdampfung des eingespritzten Wassers und eine starke Abkühlung der
Verbrennungsgase und der Explosionsraumwandungen, wodurch eine Abkühlung derselben
auſserhalb unnöthig wird. Das Gemisch von Verbrennungsgasen und Dampf treibt nun
beide Kolben so lange in der Pfeilrichtung, bis die linksseitige Kanalmündung von
h durch den Kolben A1 freigegeben ist und das
Gas-Dampfgemisch durch den Kanal h in den
rechtsseitigen Cylinderraum von B eintritt und
Druckausgleich in Beziehung auf die beiden Kolben A und
A1 stattfindet. In
Folge der Flächendifferenz der letzteren werden die Kolben nunmehr nach links
getrieben und das Gas-Dampfgemenge expandirt auf der rechtsseitigen Kolbenhälfte von
A so lange weiter, bis der Auslaſskanal J vom Kolben A freigegeben
wird und derselbe ins Freie entweicht oder eventuell in einen Condensator ausströmt,
während auf der linksseitigen Kolbenseite von A1 Compression stattfindet bezieh. frisches
Gasgemenge eingepreſst wird.
Während somit links und rechts der beiden Kolben A1 und A die arbeitenden
Gase bezieh. Dämpfe wirken, wird zwischen beiden Kolben bei der Bewegung derselben
von links nach rechts zuerst die rechtsseitige Kanalmündung von h1 durch Kolben A1 abgeschlossen und in der Weiterbewegung der Kolben
in den Cylindertheilen zwischen den Kolben ein Vacuum erzeugt, das Speiseventil v geöffnet und Gas und Luft angesaugt. Beim
Kolbenwechsel wird das Ventil v geschlossen, das
Gasluftgemenge verdichtet und endlich durch den Kanal h1 in den Verbrennungsraum B1
C eingepreſst und nach wiederum stattgehabtem
Kolbenwechsel bei entsprechender Lage der Kolben und vorherigem Abschluſs der
rechtsseitigen Kanalmündung von h1 durch das Excenter der Zündstift t wieder in den Kanal h1 eingestoſsen und das Gemenge entzündet, worauf die
eben beschriebenen Wirkungen von neuem auftreten. Zur Regulirung des Motors dient
das Speiseventil des Gasgemenges v selbst, welches,
wenn überschüssige Kraft vorhanden, vom Hebel d, der
durch eine Stange r mit dem Regulator in Verbindung
steht, entweder theilweise oder vollkommen zugehalten wird, wodurch nur geringe oder
gar keine Ansaugung von explosiblem Gemenge stattfinden kann, und dementsprechend
nur eine geringe oder gar keine Explosion, d.h. eine geringe oder gar keine
Kraftentwickelung stattfindet. Der belastete Hebel d1 dient dazu, die Reibungswiderstände des
Ventilstängchens s im Deckel m und in der Stopfbüchse m1 des Ansaugetopfes G,
sowie des Gewichtes des Ventils v genügend
auszubalanciren. Der lose eingelegte Conus y hat nur
den Zweck, den Ansaugeraum möglichst zu verringern.
Damit eine Einspritzung von Wasser nur bei einer jedesmaligen Explosion stattfindet,
ist in dem hohlen linksseitigen Cylinderdeckel C von
Cylinder B1 ein hohler
Differentialkolben D d derart beweglich gelagert, daſs
derselbe mittels einer Schraubenfeder f in einer
bestimmten normalen Lage gehalten wird. In dem Hohlkolben D
d ist das Druckventil i1 während das Saugventil i2 in einem an den Deckel angegossenen
senkrechten Saugstutzen, der mit dem Saugrohr n
verbunden ist, liegt. Der Lufthahn e dient zur
Regulirung des Weges des Kolbens D d bei einer
stattfindenden Explosion und damit der Menge des eingespritzten Wassers. Wird
nämlich der Kolben D zurückgeschleudert, so muſs
derselbe den Widerstand der Feder f überwinden und
auſserdem die zwischen dem Kolben D und seinem Cylinder
befindliche Luft comprimiren. Diese Comprimirung kann nun mittels des Hahnes e regulirt werden. l ist
ein Wasservertheiler, der am gröſseren Kolben D
festgemacht ist. l1 ist
ein am Cylinderdeckel C festgemachter Ring, gegen den
der Kolben D durch die Spiralfeder f gepreſst wird. Beim Zurückschleudern der Kolben D d wird durch Ventil i1 Wasser in den Explosionsraum gespritzt und beim
Zurückdrängen beider Kolben D d mittels der Feder f Wasser nachgesaugt in den Raum c2 aus dem Saugraum c3. (Vgl. Nebenfigur zu
Fig.
21.)
Zum Betriebe von Straſsenbahnwagen benutzt E. Capitaine in
Berlin (* D.
R. P. Nr. 48302 vom 12. Juli 1888) vier zu je zwei gekuppelte Gasmaschinen. An den Enden
dieses Wagens sind unter den Sitzbänken vier Motoren durch Wände und Sitzbrett
allseitig dicht eingeschlossen angebracht. Das Sitzbrett, welches an dieser Stelle
etwas erhöht ist, läſst sich mit der Wand drehen bezieh. heben, so daſs der einzelne
Motor vom Wageninneren aus leicht zugänglich ist. Die Wellen der beiden vorderen
Motoren einerseits und der beiden hinteren andererseits sind mit einander verbunden
und ragen seitlich vom Wagen heraus, zum Zwecke eines Andrehens der Motoren mittels
einer auf das Wellenende gesteckten Handkurbel. Die Drehbewegung der Motorenwelle
wird durch einen Gummiriemen auf eine gröſsere Scheibe übertragen. Auf der dieser
Scheibe zugehörigen Welle sitzt ein Zahnrad, welches in ein gröſseres Zahnrad
greift. Ersteres sitzt lose auf der Radachse und wird nach Bedarf durch eine
Frictionskuppelung mit derselben gekuppelt. Das Ein- und Ausrücken der Kuppelung
geschieht mittels Winkelhebels von einer Handkurbelwelle aus.
Unter normalen Verhältnissen arbeitet ein Motorenpaar,
und die Verbindung zwischen der zweiten, nicht zu diesem Motorenpaar gehörigen
Kuppelung und dem Bremshebel wird gelöst; das zweite Motorenpaar dient nur zur
Reserve bei irgend welcher Betriebsstörung oder zur Ueberwindung von groſsen
Widerständen, welche im Vorstehenden näher bezeichnet wurden. Es bedarf zur
Inbetriebsetzung des zweiten Motorenpaares nur der Wiederherstellung der Verbindung
zwischen Bremshebel und Winkelhebel.
Um ein Herabsinken der Umdrehungszahl der Motoren bei eintretenden gröſseren
Widerständen, als Befahren von Curven oder Steigungen oder beim Anfahren des Wagens,
zu verhüten, welches eine verhältniſsmäſsig bedeutende Minderleistung des Motors in
Folge der stärkeren Abkühlung der arbeitenden hocherhitzten Gase durch die längere
Berührung mit den stets kälteren Cylinderwandungen und schlieſslich einen Stillstand
der Motoren zur Folge haben würde, ist eine Centrifugalreibungskuppelung
vorgesehen.
Steuerungen.
Dürr und
Krumpelt in München (* D. R. P. Nr. 48 839 vom 12. Februar
1889). Fig. 22 zeigt einen Gasmotor, bei welchem die Luft im vorderen Theile des
Arbeitscylinders verdichtet wird, durch ein Ventil in eine Rohrleitung r r tritt, von dort durch das eingeschaltete Mundstück
m durch den Schlitz des Schiebers S1 in den
Explosionsraum e des Arbeitscylinders gelangt und auf
diesem Wege das in dem Kanal i i befindliche Gas mit
sich reiſst. Die Bewegungsmechanismen sind so angeordnet, daſs kurz bevor der
Arbeitskolben an dem hinteren todten Punkte angelangt ist, das Gasgemisch unter
entsprechendem Druck in die Explosionskammer eintritt. Der Schieber h schlieſst bei Beginn des Hubes den Gaszutritt ab und
wird das Gasgemisch dann entzündet.
Sämmtliche Mechanismen, welche Gaseintritt (Schieber), Gasaustritt (Ventil) und
Zündung (Zündschieber) bewerkstelligen, werden von der Scheibe x der Welle u aus bewegt.
Der Hauptschieber wird von einem Bügel L gefaſst,
welcher auf dem Zapfen X1 der Scheibe X sitzt, das Auspuffventil a wird direkt durch den Ansatz X2 derselben bewegt, während der
Zündschieber durch Anschlagen des verstellbaren Bolzens B an den Winkelhebel K in Zusammenwirkung mit
einer Feder seine Bewegung erhält. Durch diese Anordnung liegen alle genannten
Mechanismen frei, können unabhängig von einander ausgewechselt werden und sind alle
von auſsen zugänglich.
Läſst man in einen mit verdichteter Luft angefüllten Arbeitscylinder verdichtetes Gas
im Bereich einer Zündung einströmen, so gelingt es, auf diesem Wege Gasmengen in
Luft zu entzünden, deren Mischungsverhältniſs weit über die Grenzen der bisher
angewendeten hinausgeht. Dies erklärt sich aus dem Umstände, daſs bei dem fraglichen
Verfahren eine Verbrennung eintritt, bevor das einströmende Gas sich mit der
gesammten im Arbeitscylinder enthaltenen Luft vermischt hat, bevor es sich also z.B.
zu sehr mit Luft verdünnt hat, um bei späterer Zündung noch entzündbar zu sein. Auf
diese Weise werden also auch beliebig geringe Gasmengen noch verbrannt und dadurch
auch beliebig geringe Druckhöhen erzeugt, so daſs man den Motor bei geringerer
Belastung nicht wie bisher durch Aussetzen von Gasladungen und Explosionen, sondern
viel einfacher und vortheilhafter durch Verringerung der einströmenden Gasmenge
regeln kann. Damit aber diese Regelung der einströmenden Gasmenge auch ökonomisch
und praktisch brauchbar werde, und damit sie andererseits nicht nur mit geringen,
sondern auch mit den höchsten, sonst nur bei den sogen. Explosionsmotoren
vorkommenden Druckhöhen arbeiten könne, soll nach dem Verfahren von W. von
Oechelhäuser in Dessau (* D. R. P. Nr. 49935 vom 16. Februar
1889) die Regelung der einströmenden Gasmenge so stattfinden, daſs jede
Gaseinströmung, sowohl die groſser als geringer Gasmengen, momentan oder stoſsweise
bei nahezu constantem Volumen des durch den Arbeitskolben abgeschlossenen
Verbrennungsraumes erfolgt, welche Geschwindigkeit der Arbeitskolben auch an der
betreffenden Stelle des Arbeitshubes haben möge. Dadurch wird jede beliebige
Druckhöhe der Verbrennung ebenso schnell wie bei den explosibelsten Mischungen in
den Motoren nach dem Otto-Typus erreicht und die Expansion durch ein- oder
mehrmalige Gaseinspritzung während eines Arbeitshubes vortheilhaft ausgenutzt.
Während man also bei gleichzeitiger Einströmung und Entzündung des Brennstoffes,
bisher z.B. bei den Motoren Simon, Brayton u.a., eine
Regelung dadurch bewirkt, daſs man bei nahezu constantem Verbrennungsdruck und
veränderlichem Volumen des Arbeitsraumes den Eintritt des Brennstoffes während eines
längeren oder kürzeren Theiles des Kolbenweges andauern läſst und demnach bei constantem
Anfangsdruck mit veränderlicher Expansion arbeitet, so wird hingegen bei der hier
vorliegenden neuen Regelung für jede veränderte Belastung des Motors ein veränderter
Verbrennungsdruck bei nahezu constantem Volumen des Arbeitsraumes direkt durch die
Regulirung selbst erzeugt und beginnt die Expansion jedesmal unmittelbar mit
Erreichung des höchsten Verbrennungsdruckes, bleibt also für jede wechselnde
Belastung und jeden wechselnden Verbrennungsdruck dieselbe.
In Fig. 23 ist
ein Diagramm der neuen Regelungsart dargestellt, und zwar bedeuten p p1
p2
p3 bis p7 die jeweiligen, der
abwechselnden Belastung des Motors entsprechenden veränderlichen Verbrennungsdrucke
von 1, 2, 3 bis 7at, welche für jedes
Mischungsverhältniſs von Gas zur Luft bei nahezu constantem Volumen des
Arbeitsraumes erreicht werden und annähernd dieselbe Expansionsdauer haben. Durch
Verbindung der stoſsweisen, momentanen Gaseinspritzung mit einer in ihrem Bereiche
gelegenen Zündvorrichtung und der zeitlich und örtlich getrennten Einführung von Gas
und Luft werden also zunächst auch die geringsten Gasmengen bei schwacher Belastung
des Motors schnell, d.h. bei nahezu constantem Volumen des Arbeitsraumes zur relativ
höchsten Druckentwickelung gebracht (siehe z.B. die schnell aufsteigenden Curven o p1, op2, welche einem Anfangsdrucke von nur 1 bezieh. 2at entsprechen). In der Praxis tritt aber ferner
noch das Hauptmerkmal zur Unterscheidung der alten von der neuen Regulirung hervor,
daſs bei ersterer der Verbrennungsdruck niemals höher werden kann, als der Druck des
einströmenden, vorher comprimirten Gases, weil sonst ein kürzeres oder längeres
Nachströmen des Brennstoffes in einen Raum mit höherem Drucke nicht möglich wäre,
während bei der neuen Regulirung auch wesentlich höhere Verbrennungsdrucke erzielt
werden können, so daſs, wenn z.B. die Gasverdichtung p
= 3at beträgt, gleichwohl Verbrennungsdrucke von 6
und 7at erreicht werden können (siehe die schnell
aufsteigenden Curven o p6 und o p7).
Bei vorheriger Verdichtung der Verbrennungsluft, welche im Diagramm nicht
dargestellt ist, sonst aber die Regel bildet, können auch dieselben Druckhöhen
erreicht werden, wie bei den sogen. Explosionsmaschinen, also z.B. 10 bis 12at.
Der Erklärungsgrund für diese bisher nicht bekannt gewordene Thatsache, daſs also,
trotzdem die Zündung im Bereiche der Gaseinströmung liegt, dennoch Druckhöhen durch
die Verbrennung erzeugt werden können, welche um ein Vielfaches höher sind als der
Verdichtungsdruck des einströmenden Gases, liegt in Benutzung der erst neuerdings
festgestellten physikalischen Thatsache, daſs die eigentliche
Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung des Leuchtgases selbst in dem
explosibelsten Gemische von Gas und Luft auſserordentlich gering, nämlich nur etwa
1m,25 in der Secunde ist, während man, wie Versuche des Erfinders
beweisen, die Einströmungsgeschwindigkeit des Gases leicht um ein Vielfaches, z.B.
auf 100m in der Secunde, steigern kann, so daſs
die Entzündung zwar im Bereiche der Gaseinströmung stattfindet, stets aber die
Gaseinströmung schneller bewirkt werden kann, als sich die Entzündung durch die
ganze Masse des Verbrennungsraumes fortgepflanzt und damit den höchsten
Verbrennungsdruck erreicht hat. Schon bevor der relativ langsam steigende
Verbrennungsdruck den Einströmungsdruck des verdichteten Gases überschritten und
damit ein weiteres Nachströmen desselben verhindert hat, ist bereits das ganze
Gasquantum eingespritzt, welches, der Belastung des Motors entsprechend, zur
Verbrennung gelangen soll. Die wesentlichsten Kennzeichen dieser Regulirung lassen
sich demnach wie folgt derjenigen der alten Regulirung gegenüberstellen:
bei der alten Regulirung:
bei der neuen Regelung:
allmähliche Einspritzung veränder- licher Mengen eines Gemisches
von Gas und Luft,
stoſsweise Einspritzung veränderlicher Mengen nur von Gas,
bei veränderlichem Arbeitsvolumen,
bei constantem Arbeitsvolumen,
bei constantem Verbrennungsdrucke,
bei veränderlichem Verbrennungs- drucke,
bei veränderlicher Expansion;
bei gleichbleibender Expansion,
und ergeben sich hieraus für die Praxis der Ausführung die
Merkmale:
die Gaseinströmung dauert nach Er- reichung des höchsten
Verbrennungs- druckes noch fort;
die Gaseinströmung ist stets vor Er- reichung des höchsten
Verbren- nungsdruckes beendigt;
der höchste Verbrennungsdruck bleibt stets geringer als die
vorherige Ver- dichtung der Gas- und Luftmischung;
der höchste Verbrennungsdruck kann um ein Vielfaches über den
Druck des einströmenden, vorher verdich- teten Gases gesteigert
werden;
die Expansion ist veränderlich und beginnt bei starker Belastung
später, bei schwacher Belastung früher.
die Expansion ist für jede Belastung des Motors gleich groſs und
beginnt stets unmittelbar mit Erreichung des höchsten
Verbrennungsdruckes.
Zur Ausführung dieses Verfahrens genügt es nicht, den Zufluſs der Gaspumpe bei
geringerer Belastung des Motors einfach zu drosseln und das Gas aus dem todten Raume
der Pumpe in den Arbeitscylinder direkt überzudrücken, weil alsdann die Einspritzung
allmählich, bei veränderlichem Volumen nicht stoſsweise, bei constantem Volumen des
Arbeitsraumes im Motor stattfindet und die Zeitdauer der Gaseinströmung stets von
der verhältniſsmäſsig geringen Geschwindigkeit der Gaspumpe oder ihrer jeweiligen
Kolbenstellung abhängig bleibt. Es wird vielmehr das Verfahren in der Weise
ausgeführt, daſs das Gas vor Eintritt in den Arbeitsraum unter Ueberdruck in einem
Sammelraume aufgespeichert wird, welcher einerseits durch eine gesteuerte
Einlaſsvorrichtung vom Verbrennungsraume und andererseits von der Gaspumpe
abgesperrt ist, so daſs sich die für eine Verbrennung nöthige Gasmenge momentan und
an beliebiger Stelle des Weges vom Arbeitskolben in den Verbrennungsraum entladen
kann.
Die Regelung der einströmenden Gasmenge erfolgt also nicht durch allmähliches
längeres oder kürzeres Ueberdrücken und Drosselung des angesaugten Gases, sondern
durch Veränderung der Spannung des bereits zusammengedrückten Gases und seine
momentane Entladung. Man erzielt auf diese Weise vollkommene Unabhängigkeit der
Regelung von der Geschwindigkeit und Kolbenstellung der Pumpe und der
Einlaſsvorrichtung für das verdichtete Gas in den Arbeitscylinder, ist also in der
Lage, das Regelungsverfahren auch dort anzuwenden, wo während eines und desselben
Hubes der Arbeitscylinder mehrmals mit Gas gespeist wird oder eine Speisung erst
nach dem zweiten, vierten u.s.w. Hub erfolgt.
In Verbindung mit der Spannung im Gassammler könnte man auch die Dauer der Oeffnung
der gesteuerten Einlaſsvorrichtung regeln und vom Regulator beeinflussen; letzteres
erfordert aber complicirtere Mechanismen, weil die ganze Dauer aller Einströmungen
überhaupt nur ungemein kurz ist, indem der Arbeitskolben während dieser Zeit nur
einen so kleinen Theil seines Weges zurücklegt, daſs der Verbrennungsraum in
demselben Sinne und Maſse als constant gelten kann, wie bei der Druckentwickelung in
den sogen. Explosionsmotoren.
Fig. 24
veranschaulicht als Beispiel die wesentlichen Theile eines Gasmaschinencylinders,
soweit derselbe für das Regelungsverfahren in Betracht kommt. In dem Arbeitsraume
A des Cylinders H kann
durch die Oeffnung a Luft von gewöhnlicher
Atmosphärenspannung oder auch verdichtete Luft eintreten; die Oeffnung d dient zum Auslaſs der Verbrennungsproducte. Der
Einlaſs des verdichteten Gases erfolgt durch Vermittelung der von der Maschine
gesteuerten Einlaſsvorrichtung b (Ventil, Schieber,
Hahn), wobei die im Bereiche der Gaseinströmung gelegene Zündung beim Einströmen des
Gases in den mit Luft erfüllten Arbeitsraum A,
beispielsweise durch eine elektrische Zündvorrichtung z
bewirkt wird. Das verdichtete Gas kommt mittels Leitung p aus dem Sammelraume g, der von der Pumpe
P aus gespeist wird. Die Verbindung dieses Raumes
mit der Pumpe P und dem Regulator zeigt Fig. 23 in etwas
gröſserem Maſsstabe im Längsschnitte. Die Gaspumpe P
ist hier einfach wirkend angenommen, sie kann indessen auch doppelt wirkend sein und
sowohl mit Ventilen als Schieber- oder Hahnsteuerung arbeiten; sie ist durch r an das Gaszuleitungsrohr l angeschlossen und mit Saugventil s und
Druckventil e versehen. Der Raum oberhalb des letzteren
steht mit dem Sammelraume in Verbindung. Auſserdem zweigt sich von dem Sammelraume
g ein Rohr f ab, das
zu der von dem Regulator beeinfluſsten Absperrvorrichtung t führt, welche es gestattet, aus dem Sammelraume g einen Theil des von der Pumpe P
verdichteten Gases herauszulassen, sobald die Spannung des Gases in diesem Raume
vermindert werden soll. Das auf diese Weise aus dem Sammelraume kommende Gas wird am
zweckmäſsigsten durch ein Rohr q der Saugleitung r der Pumpe wieder zurückgeführt, wobei in der Gasleitung ein
Rückschlagventil s1
angeordnet sein kann.
Bei Zunahme der Geschwindigkeit wird durch den Regulator R die Absperrvorrichtung t selbsthätig so
eingestellt, daſs aus dem Sammelraume g Gas ausströmen
kann, so daſs die Spannung des Gases in demselben abnimmt. Da nun die
Einlaſsvorrichtung b stets während einer gleichen Zeit
geöffnet ist, so wird bei geringerer Spannung im Raume g weniger Gas in den Arbeitscylinder eindringen, die entwickelte Druckhöhe
und Arbeit also auch geringer sein. Nimmt dann die Geschwindigkeit des Motors wieder
ab, so wird die Vorrichtung t weniger und zuletzt gar
kein Gas aus dem Sammelraume g strömen lassen, es wird
also die Spannung in demselben steigen und mehr Gas in den Arbeitscylinder H treten. Bei normalem Gange der Maschine bleibt die
Absperrvorrichtung geschlossen oder doch nur so weit geöffnet, als zur
Aufrechterhaltung der normalen Spannung im Sammelraume g erforderlich ist.
Bei der Geschwindigkeitsregulirung nach G. Röselmüller in
Berlin (* D.
R. P. Nr. 50368 vom 24. Januar 1889) wird die Schwungkraft eines
Gewichtes, dessen Schwerpunkt eine Kreislinie oder annähernde Kreislinie beschreibt,
zur Verschiebung eines Gestänges in der Ebene der Kreisbewegung benutzt; durch diese
Verschiebung werden die zur Regelung der Geschwindigkeit dienenden
Constructionstheile beeinfluſst.
A (Fig. 26) ist der
Mittelpunkt der Kreisbewegung, B das Schwunggewicht,
welches an einer Stange C C mittels der Feder D aufgehängt ist. Gleichzeitig ist die Stange C C die Lenkerstange eines Kurbelmechanismus, durch den
das Auslaſsventil E gesteuert wird. Die
Bewegungsübertragung geschieht durch den Doppelhebel F
G, indem die Stange C den Hebel F, der durch die Feder Q
stets niedergezogen wird, zeitweilig hebt, sobald sie gegen den Ansatz R der Gelenkstange S
stöſst, welche sich der Führung halber in einer Längsbohrung der Stange C schiebt und durch Bolzen P mit dem Hebel G verbunden ist. An der
Stange C befinden sich Führungen, in welchen sich eine
zweite Stange H schiebt, deren oberes Ende
gegebenenfalls von dem Gewichte B beeinfluſst wird,
während das untere Ende auf einen Hebel K L wirkt,
dessen Drehpunkt fest mit der Stange C C verbunden ist.
Das Ende des Hebels L wirkt auf eine Falle N, die sich um einen festen Zapfen O dreht. Am Ende dieser Falle befindet sich eine
Schneide, die einer anderen Schneide M am Ende des
Armes G entspricht, so zwar, daſs, wenn der Hebel L die Falle N nach auſsen
schiebt, die Schneide der letzteren bei niedergedrückter Lage des Hebels G über die Schneide M
greift und dadurch den Hebel G so lange in dieser Lage
hält, als der Hebel L einen Druck auf die Falle N ausübt. Diese Druckausübung hängt ab von der
Geschwindigkeit, mit der die Schwungmasse B kreist.
Sobald die Centrifugalkraft der Masse den Widerstand der Feder D so viel übersteigt, daſs eine Beeinflussung des
Endgliedes J der Stange H
durch das Gewicht D eintritt, erfolgt die Verschiebung
des Gestänges H K L, das Schlieſsen des Auslaſsventils
wird gehindert und dadurch die Kraftäuſserung der Maschine aufgehoben. Hört die
verringerte Geschwindigkeit der Maschine, die Beeinflussung des Gestänges H K L auf, so fällt bei niedergedrücktem Hebel G die Falle N selbsthätig
aus dem Eingriffe mit der Schneide M heraus.
Das Gewicht B kann mit der Stange H auch fest verbunden sein. Anstatt auf das
Auslaſsventil kann die Bewegung des Hebels K L auch auf
das Gaseinlaſsventil wirken.
Derselbe Erfinder (* D. R. P. Nr. 50558 vom 24. Januar 1889) bringt für die Steuerung
ein Schaltwerk in Vorschlag, durch dessen Einwirkung eine von der Hauptwelle
ausgehende Bewegung nur bei jeder zweiten Umdrehung auf die Steuerung übertragen
wird.
In der Fig. 27
ist A die Hauptwelle, B
ein Excenter mit Stange, C der durch die
Excenterbewegung bei jeder mehrfachen Umdrehung der Hauptwelle einmal zu hebende und
zu senkende Hebel für das Auslaſsventil, D das
Schaltwerk mit den Vorsprüngen Y und den Rücksprüngen
X, F ein mit dem Schaltwerke fest verbundenes
gezahntes Drehrad. H ist ein in der Treibrichtung der
Excenterbewegung beweglicher, durch ein Gewicht oder eine Feder L stets gegen das Zahnrad F gedrückter, aber durch einen Anschlag K
zurückgehaltener Treibzapfen oder Treibstock. Hier ist die Beweglichkeit des Zapfens
H dadurch hervorgebracht gedacht, daſs derselbe
sich an einem um einen festen Punkt drehbaren Hebel befindet.
Nur die untere Hälfte der Excenterbewegung dient der Bewegung des Auslaſsventils C, die obere Hälfte und die Seitenbewegung der
Excenterstange dient der Verdrehung des Schaltwerkes in der Weise, daſs ein Zahn des
Rades F sich sanft gegen den Zapfen H legt, wenn das Excenter bei seiner Aufwärtsbewegung
auſser Verbindung mit dem Ventilgestänge gekommen ist. Dies ist der Fall, wenn die
Seitenbewegung der Excenterstange nach der einen Richtung ihr Maximum annähernd oder
genau erreicht hat. Beim weiteren Steigen des Excenters verbleibt der Zapfen H im Eingriffe mit den Zähnen des Rades F und bewegt sich mit denselben nach oben, bewirkt aber
gleichzeitig eine Drehung des Rades F um den Betrag der
ganzen Seitenbewegung der Excenterstange, bis beim Rückgange des Excenters diese
Seitenbewegung wiederum das Maximum nach der anderen Richtung erreicht hat. Durch
den Anschlag K zurückgehalten, löst sich der Treibstock
dann bei weiterem Niedergange des Excenters sanft aus und läſst das Schaltwerk in
der verdrahten Lage stehen, und in dieser Stellung desselben beginnt bei fernerem
Niedergange des Excenters wiederum die Einwirkung der Bewegung des letzteren auf den
Ventilhebel C.
Die Uebertragung der Excenterbewegung auf das Ventil ist hier so dargestellt, daſs
die Excenterstange der Länge nach durchbohrt ist und diese Durchbohrung zur Führung
einer anderen Stange dient, welche Theil des Ventilgestänges bildet.
In einer Erweiterung der Excenterstange liegt das Schaltwerk D mit seinen Vorsprüngen und Rücksprüngen Y
X, welches, wie oben gesagt, bei jeder Drehung der Hauptwelle regelmäſsig
gedreht wird. Trifft nun je nach der Stellung des Schaltwerkes beim Niedergange des
Excenters die innere Stange, die dauernd mit dem Ventil C verbunden ist, auf einen Vorsprung Y, so
wird beim weiteren Niedergange das Ventil gehoben. Trifft sie auf einen Rücksprung
X, so schiebt sich die Stange in diesen hinein und
das Ventil bleibt an seinem Platze und wird nicht gehoben.
(Schluſs folgt.)