Titel: | Neue Gasmaschinen. |
Fundstelle: | Band 284, Jahrgang 1892, S. 121 |
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Neue Gasmaschinen.
(Patentklasse 46. Fortsetzung des Berichtes S. 85
d. Bd.)
Mit Abbildungen.
Neue Gasmaschinen.
Bei der Gasmaschine von C. White und A. R. Middleton in Baltimore (* D. R. P. Nr. 60548 vom
15. October 1890) werden die Abgase durch ein Ventil im Arbeitskolben ausgetrieben.
Fig. 12 und 13 zeigt die
Maschine.
Textabbildung Bd. 284, S. 121Gasmaschine von White und Middleton. Die im hinteren Theile des Cylinders bei E
befindliche Explosionskammer dient auch zu gleicher Zeit dazu, das Gemisch von Luft
und Gas zu comprimiren. Der Kolben ist röhrenförmig und das hintere Ende
geschlossen, jedoch ist eine Oeffnung a vorgesehen,
welche von der Explosionskammer in den Kanal b führt,
der sich bis ungefähr zur Mitte des Kolbens hin erstreckt und mit seiner lang
gestreckten Oeffnung mit dem Ausströmungsrohre c in
Verbindung ist. Die Oeffnung in der Hinterwand des Kolbens ist mit einem Ventil d versehen, welches unter gewissen Bedingungen den
Auspuff öffnet oder schliesst. Das Ventil wird durch die Spindel e gehalten, welche in den Wänden der Oeffnungen, durch
welche sie hindurch geht; geführt ist; das vordere
Ende dieser Spindel trägt eine Feder f, welche zwischen
der Schraube g und Wand h
gehalten wird. Durch die auf der Spindel verstellbare Schraube g kann die Spannung der Feder beliebig geändert
werden.
Nachdem eine Explosion stattgefunden hat, wird der Kolben vorwärts getrieben, bis
sein hinterer Theil die Auspufföffnungen erreicht. Bei diesem Vorwärtsgange ist das
Ventil d dicht auf seinen Sitz gedrückt. Bei dem
Rückgange des Kolbens wird das Ventil heftig von seinem Sitz abgehoben und auf
diese Weise ein Ausgang durch den Kanal b zu dem
Auspuff geöffnet, wo die Verbrennungsproducte ausströmen können; es bleibt ein ganz
geringer Betrag dieser Producte zurück, was ermöglicht, durch die Explosion einer
frischen Ladung mehr Kraft zu gewinnen, als aus einer Ladung, die aus verbrauchtem
Gemisch zusammengesetzt ist, wie gewöhnlich in der Explosionskammer
zurückbleibt.
Das Gas wird durch die Oeffnungen der Explosionskammer zugeführt, die durch das
Ventil i geschlossen sind. Dieses Ventil wird
gewöhnlich durch eine Feder geschlossen, aber durch die saugende Wirkung des Kolbens
geöffnet, um neue Ladung aufzunehmen, wenn er sich vorwärts bewegt, nachdem die
Kammer von dem Explosionsgemisch geleert ist.
Das Gas wird in dem hinteren Theile der Explosionskammer durch die Röhre j zugeführt, welche in passender Weise mit dem
Vorrathsraume verbunden ist. Die Einströmung wird durch das Ventil k unterbrochen, welches selbsthätig durch einen
Regulirmechanismus bewegt wird, der selbsthätig die Anzahl der Explosionen der
Arbeitsabnahme entsprechend steuert.
Die Zündvorrichtung ist an dem Ende des Cylinders angebracht (Fig. 13). Die Esse l ist auf dem Cylinder befestigt und mit der Gasröhre
m oder anderer Heizquelle in Verbindung. In ihrer
Mitte ist die Zündröhre n, deren Inneres eine
Fortsetzung der Oeffnung bildet, welche in den Cylinder hineinführt. Die Röhre n wird unter der Wirkung der Flamme heiss und kann
durch die Oeffnung o die Ladung entzünden.
Diese Oeffnung o ist gewöhnlich durch ein Ventil
geschlossen, welches aus einem federnden Ring besteht, der an einer Gleitröhre q sich befindet, die in eine Dille oder Bohrung passt.
Letztere verläuft in der Cylinderwandung parallel der Cylinderachse und schneidet
die Oeffnung o. Der federnde Ring bildet in Folge
seiner Elasticität ein vollkommenes Ventil und schliesst jede Gefahr oder Leckwerden
und in Folge dessen zu frühes Entzünden absolut aus. Die Röhre q wird durch einen Klotz x
gehalten, welcher normal durch die Feder s vorwärts
gedrückt wird. Dieser Klotz hat eine Spindel t, welche
in den Cylinder hineinragt und in der Bahn einer gleichen Spindel u liegt, welche sich an der hinteren Wandung des
Kolbens befindet.
Um die Gleitröhre q und die anderen im Cylinderdeckel
liegenden Theile schmieren zu können, ist der Oelbehälter v vorgesehen, welcher mit dem Ventile w
ausgestattet ist, welches durch den Gegendruck geschlossen, aber bei dem
Vorwärtsgange des Kolbens geöffnet ist und Oel abgibt. Eine Röhre x verbindet den Oelzufluss mit der Gleitröhre q und ragt zum Theil in dieselbe hinein. Diese Röhre
q ist an ihrem vorderen Ende mit einer oder mehreren Oeffnungen
versehen, durch welche das Oel dringen kann.
Ein Ventil y steht mit der Explosionskammer in
Verbindung und öffnet sich bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens, bei der
Rückwärtsbewegung schliesst es jedoch und verhindert das Herausblasen des Oeles aus
dem Behälter. Der Kanal, in welchem dies Ventil liegt, geht nach hinten und dann
nach aufwärts, so dass sein oberes offenes Ende über der Linie der Oel liefernden
Röhre und Röhre g ist, und verhindert so, dass das Oel
bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens herausgesaugt wird. Die Saugwirkung des Kolbens
wird dazu benutzt, die Höhlung, welche durch den Entzünder gebildet wird, sowie die
arbeitenden Theile von dem Oel, welches darin enthalten ist; zu entleeren, auf welche Weise jene Theile immer
sorgsam geschmiert sind.
Das Oeffnen und Schliessen des Ventils in dem Kolben, zu dem Zwecke, das explodirte
Gemisch bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens herauszubefördern und das Entweichen
der frischen Ladung oder der explodirenden bei der Vorwärtsbewegung zu verhindern,
wird selbsthätig durch die Schwingungen der Pleuelstange bewirkt. Die Pleuelstange
hat unten eine mit Schraubengewinden versehene Bohrung, mit der sie mit dem
Gelenkstück b1
verbunden ist; dieses ist an eine Stange a1 angelenkt, welche quer durch die Kolbenwandungen
geht.
Zwischen den Seiten des Gelenkstückes und dem Ende der Kolbenstange ist ein Sternrad
c1 angebracht,
welches eine verlängerte Nabe hat, auf der sich ein Sperrad d1 befindet. Das Sternrad ist frei auf dem
Zapfen des Gelenkstückes b1 gelagert, doch verhindert die Reibung ein zufälliges Gleiten dadurch,
dass Bolzen durch Federn nach aussen gepresst werden, die sich gegen das Ende der
eigentlichen Pleuelstange legen. Ein im Inneren des Kolbens angebrachter Vorsprung
f1 trägt eine
federnde Sperrklinke, welche in die Zähne des Sperrades d1 bei der Auf- und Abbewegung der
Pleuelstange eingreift, das Sperrad und mit diesem das Sternrad dreht.
Dieses Sternrad hat eine Reihe von Vorsprüngen, die mit Lücken abwechseln, und das
Rad und die Spindel des Ventils d sind so angeordnet,
dass die Ventilspindel von dem Sternrade bei seiner Bewegung niedergedrückt wird,
sobald ein Vorsprung des Sternrades über ihr steht, dagegen das Ventil durch die
Feder geschlossen bleibt, sobald der Spindel eine Lücke des Sperrades
gegenübersteht.
Eine Stange i1 befindet
sich zwischen der Maschine und dem Regulator; das hintere Ende derselben wird in
Lagern aufgenommen, die durch einen Theil des Cylinders gehen. Eine Feder j1, welche gegen den
Bund k1 sich lehnt,
presst die Stange beständig nach vorn und den Arm c
derselben von der Spindel des Ventils des Gaszuführungsrohres, welches gewöhnlich
durch die Feder m1
geschlossen gehalten wird. Das vordere Ende der Stange i1 ist mit einem Schieber n1 verbunden, welcher
sich in Führungen bewegt, die in dem an dem Lager o1 befindlichen Consol gebildet sind. Zwischen dem
Schieber und dem antreibenden Daumen der Kurbelwelle ist ein zweiter Schieber q1 mit einer Feder, die
sich zwischen den beiden Schiebern befindet und den Zweck hat, die Stösse
aufzunehmen, und zu gestatten, dass die Einwirkung des einen Schiebers auf den
anderen abwechselnd stattfindet.
Der Schieber q1 trägt an
seinem vorderen Ende einen Bolzen s1 und dieser eine Scheibe t1, welche
frei auf ihm gelagert ist und nach aussen durch eine Feder gedrückt wird. Diese
Scheibe läuft gegen eine Daumenscheibe n1, die an der Biegung
der Kurbelwelle angebracht ist. Diese Daumenscheibe treibt den Schieber q1 vor, bewegt unter
Vermittelung des zweiten Schiebers n1 die Stange i1, öffnet auf diese Weise das Ventil in der
Gaszuführung und lässt eine Ladung in die Explosionskammer mit Hilfe des Armes l1, welche mit der
Spindel genannten Ventils in Berührung kommt. Die Daumenscheibe u1 wird mit einer
kleinen Erhöhung ausgebildet, welche allmählich ansteigt, um Stösse und zu grosse
Abnutzung zu vermeiden. Während die Scheibe t1 durch diesen niedrigen Theil der Daumenscheibe
angetrieben wird, wird nur wenig Kraft gebraucht, da der Schieber q1 einfach gegen den
Schieber n1 bewegt
wird. Allmählich wird mehr Kraft benöthigt, den Schieber n1 und seine Stange zu bewegen, zu welchem
Zweck der hohe Theil der Daumenscheibe die Scheibe angreift. Die Daumenscheibe uv ist so
angeordnet, dass sie nach jedem zweiten Kolbenvorwärtsgange eine Explosion
hervorruft; aber da es sich oft ereignet, dass so viele Explosionen nicht benöthigt
werden, ist ein selbsthätiger Regulator vorgesehen, der die Anzahl der Explosionen
dadurch regulirt, dass er die Bewegung der Stange i1, welche das Gaseinlassventil steuert,
verändert.
An der Biegung der Kurbelwelle bei v1 wird ein Consol angebracht, welches einen
durchbohrten Vorsprung hat, in dem ein Bolzen liegt; dieser dient einem Hebel als
Drehpunkt, dessen eines Ende belastet ist.
An der Biegung des Hebels ist eine Stange x1 vorgesehen, welche durch ein Gewicht hindurch geht
und mit einer Schraubenmutter und einer Feder versehen ist, welche sich zwischen der
Mutter und der Wand der Höhlung befindet, welche in dem durch die Feder
beeinflussten Gewichte gebohrt ist.
Das andere Ende des Hebels ist abgedreht und passt in einen geneigten Schlitz eines
Führungsklotzes, dem in einem sich in der Basis des Consols v1 befindlichen Kanal seitliche Bewegung
gestattet ist. Dieser Klotz hat abgeschrägte Enden, und sobald die Tourenzahl der
Maschine zu hoch wird, bewegt die Centrifugalkraft des belasteten Hebelendes das
innere Ende und veranlasst durch den geneigten Schlitz den Block, sich seitlich zu
bewegen, welcher auf diese Weise sein abgeschrägtes Ende in den Weg der Scheibe
schiebt und diese seitwärts aus dem Eingriff mit der Daumenscheibe bringt.
Hierdurch setzt die Maschine ihre regelmässige Explosion aus; dies geschieht so oft,
als der Regulator von den Arbeitsveränderungen beeinflusst wird. Da die
intermittirende Bewegung des Sternrades gleichmässig ist und immer auf eine Lücke im
Vorsprung in den Weg der Ventilspindel d tritt, so ist
klar, dass die Stange, welche. das Ventil in der Gaszuführung öffnet, durch den
Regulator abhängig von der Bewegung des Sternrades bewegt werden muss, da sonst bei
der Auslassung einer Explosion die Bewegungsordnung geändert würde und eine Ladung
bei falschem Kolbenhube eingelassen werden würde.
Um die Bewegung der Stange nur zur richtigen Zeit in Beziehung auf die Stellung des
Sternrades zu veranlassen, wird der Schieber n1 mit einer Scheibe versehen, welche auf ihrem
Umfange Höhlungen oder Taschen hat und auf einer kurzen Welle befestigt ist, welche in
den Backen des Schiebers n1 gelagert ist. Auf dem anderen Ende der Welle befindet sich ein Zahnrad,
dessen Zähne von einer langen Sperrklinke 5, welche
sich an dem Schieber q1
befindet, angegriffen werden. Der Schieber q1 ist noch mit einem zugespitzten Dorn versehen, der
in seinen Bewegungen durch eine Oeffnung des Schiebers n1 geführt wird. Die Taschen der Scheibe
sind von verschiedener Tiefe, eine flache mit einer tiefen abwechselnd. Bei normalem
Betriebe bewegt der Mechanismus die Stange, welche das Ventil in der Gaszuführung
steuert, und der Schieber q1 wird, wie vorher beschrieben, durch die Daumenscheibe vorwärts
getrieben, bis der Dorn in eine der Taschen der Scheibe einstösst. Ist diese Tasche
flach, so ist die Grösse der Bewegung hinreichend, den Schieber n1 und seine Stange zu
bewegen und auf diese Weise das Einlassventil zu öffnen. Bei derselben Bewegung des
Schiebers q1 dreht
dessen Klinke das Sperrad, wodurch eine tiefe Tasche in die Bahn des Dornes kommt,
und bei der folgenden Bewegung des Schiebers q1 tritt der Dorn in die Tasche, und da diese
hinreichend tief genug ist, die ganze Dornenlänge aufzunehmen, so wird der Schieber
n1 nicht
angetrieben und der Maschine keine Ladung eingelassen. Die Sperrklinke jedoch dreht
das Sperrad um einen weiteren Zahn und bringt auf diese Weise dem Dorn wieder eine
flache Tasche gegenüber.
Hierdurch wird also bei jedem zweiten Kolbenhube eine Explosion hervorgerufen, und
hängen diese Explosionen von der Bewegung des Kolbens, nicht von der Umdrehung der
Kurbelwelle ab. Die Stellung des Kolbenventils wird durch das Sternrad bestimmt, und
ist die Zusammengehörigkeit so getroffen, dass, wenn ein Vorsprung des Sternrades in
Berührung der Kolbenventilspindel ist, eine tiefe Tasche dem Dorn gegenüberliegt,
und wenn eine Lücke des Sternrades der Kolbenventilspindel gegenüberliegt, eine
flache Tasche in die Bahn des Dornes kommt und so das Gaszuführungsventil
angetrieben wird.
Für wenig häufigeren Antrieb dieses Ventils ist eine zweite Scheibe u2 neben der Scheibe
u1 angebracht.
Hierdurch wird die Scheibe t1, wenn sie aus der Bahn der Scheibe u1 gebracht wird, von
der Scheibe u2
getrieben, welche nicht so grossen Hub hervorbringt als die benachbarte Scheibe.
Dieser Hub wird dem Schieber q1 übertragen und ist so gering, dass der Schieber
q1 dem Schieber n1 keine Bewegung
überträgt, obgleich eine flache Tasche dem Dorn gegenübersteht; trotzdem ist der Hub
hinreichend gross, das Sperrad zu bewegen und die mit Taschen versehene Scheibe
weiter zu drehen, und wird so die relative Stellung des Sternrades und der Scheibe
beibehalten. Ein Bolzen begrenzt die Aufwärtsbewegung der Klinke des Schiebers q1.
Fig. 14 zeigt eine Gasdampfmaschine von A. v. Ihering in Hagen i. W. (* D. R. P. Nr. 59480 vom
26. März 1891), bei welcher das treibende Gemisch in einem besonderen Behälter
bereitet wird und im Arbeitscylinder nur expandirt.
In eine einfach wirkende Saug- und Druckpumpe A wird
durch den Ansatz B ein Gemisch von Luft und Brenngas
(Steinkohlengas, Erdöl-, Benzin-, Spiritus- u.s.w. Dämpfe) eingesaugt und beim
Rückgang des Kolbens C verdichtet und durch die Ventile
D und E in die
Zündkammer F gedrückt. Hier wird dasselbe durch eine
Zündflamme G, welche durch die mit Schieber H verschliessbaren Oeffnungen J1, J2 schlägt, entzündet. Das Explosionsproduct hebt in
Folge seines hohen Druckes das Ventil K und expandirt
in den Gassammelkessel L. Derselbe ist durch einen
Blechmantel aus gut Wärme leitendem Metall von dem ringförmigen Dampferzeugungsraum
M getrennt. Die bei der Explosion frei gewordene
Wärme wird theilweise zur Temperatur- und Druckerhöhung der Luft verwendet, der Rest
vom umgebenden Wasser aufgenommen. Zu diesem Zwecke ist auch die Zündkammer mit
einem Wassermantel umgeben. Beide Räume, der innere Raum L und der Dampferzeuger M, communiciren durch
eine Anzahl Oeffnungen O (oder ein einziges
Verbindungsrohr), so dass in beiden Räumen stets gleicher Druck herrscht.
Textabbildung Bd. 284, S. 123Fig. 14.Gasdampfmaschine von A. v. Ihering. Durch den Wärmeüberschuss wird das Wasser theilweise verdampft. Die
Nachfüllung desselben erfolgt aus dem äusseren ringförmigen Wasserraum P, welcher den Dampferzeuger M umgibt. In diesen wird das Wasser von aussen eingefüllt und durch eine
kleine Speisepumpe oder auf irgend welche andere Weise in den Raum M geschafft. In dem Wasserraum P liegt eine Rohrschlange (Spirale) Q, durch
welche die aus der Maschine abziehenden Gase streichen und die in ihnen noch
enthaltene Wärme an das Wasser abgeben. Den äusseren Wasserraum P umgibt der mit Asche oder einem anderen schlechten
Wärmeleiter angefüllte, aussen durch einen Holzmantel R
abgeschlossene Raum S, wodurch Wärmeverluste möglichst
ausgeschlossen sind.
Die im Gassammler enthaltene erwärmte Luft (Verbrennungsgase) wird entweder allein
durch das Rohr T1 in
den Arbeitscylinder U1
geleitet, worin dieselbe bis zum atmosphärischen Druck expandirt und dadurch Arbeit
verrichtet, während der Wasserdampf des Raumes M durch
das Rohr T2 nach dem
Cylinder U2 strömt und
dort expandirt, oder es werden die Gase mit dem Wasserdampf vermischt und einem
einzigen Arbeitscylinder zugeführt.
Der Zweck der Erfindung ist die möglichst vollkommene Ausnutzung der bei der
Explosion oder Verbrennung eines beliebigen Gasgemisches frei gewordenen Wärme und
Aufsammlung der Gase in einem geschlossenen Cylinder. verbunden mit einem
Dampferzeuger zur Aufnahme der überschüssigen Wärme und Verwendung derselben zur
Dampferzeugung.
Das * D. R. P. Nr. 60835 vom 30. September 1890 – J.
F. Preisler in Altpaulsdorf, Böhmen – betrifft ein Verfahren, um das für
jede einzelne Explosion einer Gasmaschine zugeführte Gemisch von Gas und Luft
beständig gasreicher werden zu lassen, so dass an der unmittelbar bei der
Einströmungsöffnung des Cylinders befindlichen Zündvorrichtung die gasreichste
Schicht zu liegen kommt, von der aus, gegen den Kolben zu, der Gasgehalt dann
allmählich abnimmt. Hierdurch soll eine bessere Ausnutzung des Gases erreicht
werden. Das Verfahren besteht im Wesentlichen darin, dass in dem Maasse, in welchem
das Organ, welches den Gaskanal schliesst, geöffnet wird, dasjenige Organ, welches
sich im Luftkanal befindet, eine Verengung des letzteren verursacht.
Textabbildung Bd. 284, S. 124Fig. 15.Zündvorrichtung von Preisler. Die Absperrung zwischen dem Cylinder C (Fig. 15) und dem Lufteinlasstutzen B, die durch Schieber, Ventil oder andere Organe
erfolgen kann, ist in der Zeichnung vernachlässigt, während in unmittelbarer
Nachbarschaft des Lufteinlassstutzens die Zündvorrichtung D und in seiner Mitte das Gehäuse A des
Ventils a angeordnet ist. Hinter bezieh. über letzterem
verengt sich der Stutzen B dergestalt, dass in dem
Maasse, in dem sich das Ventil a von seinem Sitz im
Gehäuse A hebt, eine Verengung des Luftkanals eintritt
und die Luft gedrosselt wird. Hat sich das Ventil a in
seine höchste Stellung begeben, so ist der Zufluss von Gas der grösste, derjenige
von Luft der kleinste während des ganzen Ventilspiels, so dass die nunmehr
erfolgende Zündung in der gasreichsten Schicht stattfindet.
Das Arbeitsverfahren von H. Hölljes in New York (* D. R.
P. Nr. 57611 vom 6. August 1889) bezweckt, mit niedrigeren Temperaturen bei dem
Betrieb von Gasmotoren zu arbeiten und so die Anwendung von Kühlmänteln zu
beseitigen. Zur Erreichung dieses Zieles wird Druckluft angewendet, und zwar so,
dass sich die Luft vor der Entzündung des explosiven Gasgemenges nicht mit letzterem
vermischen kann, und soll die Druckluft die bei der Entzündung verursachte Wärme
absorbiren. Hierbei wird der Arbeitskolben durch den Druck der stark erwärmten Luft,
sowie den Druck der Verbrennungsgase des explosiven Gasgemenges bewegt.
Zur Erreichung dieses Zweckes wird die Luft in einem besonderen, mit Ventilen oder
Schiebern versehenen Behälter oder in dem Arbeitscylinder selbst comprimirt und in
diese Luft das explosive Gasgemenge eingeführt und gleichzeitig entzündet, wobei
alsdann die Temperatur der comprimirten Luft bedeutend erhöht wird, ohne dass eine
besonders starke Erhitzung der Cylinderwände eintritt.
Um die Spannungen in den Zuleitungen auszugleichen, wird nach dem Vorschlage von C. Möhle in Dresden (* D. R. P. Nr. 57645 vom 2.
December 1890) an das Rohr oder die Leitung, welche die beiden Gummibeutel oder an
Stelle derselben andere geeignet geformte Rohrerweiterungen mit einander verbindet,
ein Zwischenbehälter gleicher Art angeschlossen, der sich bei der Gasentnahme durch
die Maschine entleert und in den Ruhepausen wieder füllt. Vor und hinter jenem
Zwischenbehälter werden geeignete Drosselvorrichtungen angeordnet, durch welche der
Uebertritt des Gases verlangsamt und geregelt wird. Anstatt eines einzigen
Zwischenbehälters und zweier Drosselvorrichtungen können deren auch mehrere
benutzt werden, indessen erzielt man bei geeigneter Grösse des Zwischenbehälters
auch schon bei engen Gaszuleitungen einen genügenden Ausgleich der Spannungen.
Mischkammer von R. Rucktäschel in Dresden (* D. R. P.
Nr. 56407 vom 28. Februar 1890), Fig. 16 und 17.
Textabbildung Bd. 284, S. 124Fig. 16.Mischkammer von Rucktaschel. Neben dem Einströmungskanal nach dem Cylinder A ist die Gaszuleitung B angeordnet, von
welcher mehrere Abzweigungen b mit ebensolchen Kanälen
im Schieber G und im Schieberdeckel F in Verbindung stehen. Letztere münden in die
Mischkammer C, welcher die atmosphärische Luft
zugeführt wird. Der Kanal E im Schieber ist gebogen,
einmal um einen längeren Weg und ferner um Aufstossflächen zum Zweck innigerer
Durchmischung des Gases und der Luft zu erzielen. Weiter ist dem Kanal E aber noch ein verschieden grosser Querschnitt
gegeben, indem sich derselbe nach dem Cylinder zu verengt, nach dem Schieberdeckel
erweitert. Sein kleinster Querschnitt am Cylinder ist um etwas grösser als der des
Einströmungskanals A, ebenso ist sein grösster
Querschnitt am Schieberdeckel grösser als der der Mischkammer C. Bei Beginn der Oeffnung des Einströmungskanals A kann vorerst nur reine Luft aus der Mischkammer C einströmen, da die Verbindung der Gaszuführungskanäle
noch nicht geöffnet ist. Sobald dies geschehen, saugt der Cylinderkolben Gas und
Luft gleichzeitig an, wobei ersteres behufs inniger Vermischung von mehreren Seiten
in die Mischkammer tritt, hier von oben und unten. Durch die Verengerung des Kanals
E steigert sich die Forteilungsgeschwindigkeit nach
dem Cylinder zu, wodurch in Verbindung mit dem gebogenen Weg die Gas- und
Lufttheilchen behufs inniger Mischung durch einander gewirbelt werden.
Textabbildung Bd. 284, S. 124Fig. 17.Mischkammer von Rucktaschel. Nachdem der Gaszutritt abgeschlossen, bleibt der Zutritt für die Luft noch
einen Augenblick geöffnet, damit reine Luft nacheilen kann. Wenn hierauf der
Schieber G auch den Cylinderkanal A abgeschlossen hat, steht in Folge seines grösseren
Querschnittes an dieser Seite der Kanal E noch mit der
Mischkammer C bezieh. der Luftzuleitung in Verbindung.
Es wird dadurch ermöglicht, dass reine Luft in dem Kanal E und den Gaszuleitungskanälen b verbleibt,
welche beim Oeffnen des Cylinderkanals A zuerst
angesaugt werden muss und damit die vorbeschriebene Vor- und Nacheilung reiner Luft
unterstützt. In Wirklichkeit wird durch die Schnelligkeit der Schieberbewegung sich
der Vorgang so gestalten, dass zuerst reine Luft und hierauf ein allmählich
gasreicheres Gemisch angesaugt wird, worauf letzteres wieder gasärmer und zuletzt
durch reine Luft ersetzt wird.
Steuerungen.
Bei der Gasmaschine von F. W. Lanchester in London (* D.
R. P. Nr. 59672 vom 8. October 1890) ist jede äussere Steuerung vermieden; die
Steuerung erfolgt nur durch die Druckunterschiede im Cylinder.
Luft und Gas werden dem Cylinder durch Saugventile zugeführt, welche während der
Compression der Füllung und während der Arbeits- und Ausblasehube der Maschine
geschlossen werden. Es kommt bei der Maschine ein Auslassventil zur Anwendung,
welches nur am Ende des Arbeitshubes nach einer Explosion geöffnet und durch eine
Feder oder ein Gewicht am Ende des Auspuffhubes geschlossen wird. Ein Regulir- und
Zündventil, welches durch Gasdruck bethätigt wird, regelt die Zündung in der Weise,
dass, wenn die Geschwindigkeit der Maschine ein festgesetztes Maass überschreitet,
eine Zündung nicht mehr eintritt, während die Füllung des nächsten Hubes expandirt,
um wieder comprimirt zu werden u.s.f., wobei schliesslich bei dem ersten Hub nach
aussen, bei welchem die Geschwindigkeit der Maschine auf oder unter das festgesetzte
Maass gesunken ist, die Zündung wieder eintritt. Das Auslassventil, dessen Spindel
mit einem zweiten als Kolben ausgebildeten Auspuffventil verbunden ist, hebt sich
von einem Raum ab, der im Folgenden als Auspuffkammer bezeichnet werden soll, und
vermittelt deren Verbindung mit dem Ende des Arbeitscylinders bezieh. der
Compressionskammer. Die Auspuffkammer ist unmittelbar mit dem Cylinder durch einen
Kanal verbunden, über welchen der Arbeitskolben gegen das Ende seines Hubes
fortläuft. Das Ventilgehäuse für jenes zweite und direct nach aussen führende
Auspuffventil ist in die Auspuffkammer eingebaut und die beide Ventile zu gleicher
Bethätigung verbindende Spindel geht durch eine dichtschliessende Führung oder
Bohrung desselben hindurch. Der in der Auspuffkammer auftretende Druck, wie er sich
nach dem Ueberlaufen bezieh. Freilegen des zurückführenden Kanals durch den
Arbeitskolben einstellt, hebt und öffnet nach jeder Explosion das Auslassventil
zunächst zur Auspuffkammer und von hier unter Vermittelung des zweiten seinen Sitz
verlassenden Ventilkolbens ins Freie. Das Auslassventil wird während des
Ausblasehubes durch den Druck offen gehalten, welcher durch die entweichenden Gase
auf den Ventilkolben ausgeübt wird; die entweichenden Gase werden dabei an diesem
Punkte gedrosselt und das Ventil durch sein Eigengewicht oder eine Feder
geschlossen. Das Speiseventil ist ein einfaches Hubventil, welches Luft direct
zulässt und mit sich das Gasmischventil hebt. Zwischen den Zündapparat, der in einem
einfachen Glührohrzünder bestehen kann, und in die Compressionskammer wird
behufs Regelung des Maschinenganges ein Ventil eingeschaltet, welches die Oeffnung
einer Ausgleichkammer und den Kanal zum Zündrohr abschneidet, wenn die
Geschwindigkeit der Maschine und in Folge dessen diejenige der eintretenden Gase ein
gewisses Maass überschreitet.
Textabbildung Bd. 284, S. 125Fig. 18.Auslassventil der Gasmaschine von Lanchester.Textabbildung Bd. 284, S. 125Fig. 19.Auslassventil der Gasmaschine von Lanchester. Für das in Fig. 18 angedeutete und in Fig. 19 in grösserem Maasstabe dargestellte
Auslassventil C gilt Folgendes: Der Arbeitskolben V überläuft in Folge des Explosionsantriebes jedesmal
am Ende seines Hubes einen Kanal W, der bei A in die Auspuffkammer B
mündet. Da nun der im Cylinder noch herrschende Ueberdruck einen Rückschlag der Gase
durch den Kanal A in die Kammer B veranlasst, so wird der Ventilkolben E, der
vor dem Auspuffkanal H angeordnet ist, in seiner
cylindrischen Bohrung G nach aussen geschoben bezieh.
gehoben, so dass auch das mit ihm durch die Spindel D
verbundene Tellerventil C geöffnet wird. In dieser
Weise wirkt der beim Hubende vorhandene Druck im Cylinder auf Erhöhung des Druckes
in der Auspuffkammer und vermittelt den Ausgleich von Druck und Gegendruck bei dem
Ventil C, welches nun während des Kolbenrückganges
offen gehalten wird, indem der mit ihm verbundene Ventilkolben E durch den Druck der die Auspuffkammer B durchströmenden und hier nach H austretenden Auspuffgase emporgehalten wird. Es ist hiernach
ersichtlich, dass, wenn sich einmal der Kolben E unter
dem steigenden Druck in der Kammer B genügend gehoben
hat, der Auspuff durch das Rohr H freigelegt ist, und
dass diese Offenstellung beider Ventile so lange anhält, als noch der Ueberdruck
über den äusseren Luftdruck im Stande ist, dem Anzug der auf Schliessung wirkenden
Feder F das Gleichgewicht zu halten. Das Auslassventil
C, dessen Hub etwa gleich der Hälfte seines
Durchmessers ist, und der Kolben E nehmen hierbei die
in Fig. 19 punktirte Stellung ein, und die
Auspuffgase folgen dem durch die Pfeile bezeichneten Weg von dem Cylinder an dem
Ventil C vorbei durch die Kammer B nach der Kolbenbohrung G, um unterhalb des Kolbens E in den Auspuff
H überzutreten. Der Arbeitskolben geht unter diesen
Umständen frei zurück, wobei er die Auspuffgase mit gerade genügendem Druck
austreibt, um den Kolben E in der Eröffnungslage
entgegen der Wirkung der Feder F zu halten. Der Hub des
Ventils C ist dagegen ausreichend gross, so dass eine
auf Schliessung wirkende Kraft hier nicht auftritt; derselbe bestimmt sich einfach nach der
Entfernung zwischen der unteren Kante E1 des Kolbens E und der
oberen Kante G1 der
zugehörigen Einpassbohrung G. Bevor das Ventil nicht um
diesen Abstand EG gehoben ist, können keine Auspuffgase
aus der Auspuffkammer B austreten. Wenn der Kolben den
Ausblasehub vollendet hat, so schliesst die Feder F das
Auslassventil. Um diesen Stoss bei dem schnellen Oeffnen des Ventils C durch Auftreffen des Kolbens gegen das untere Ende
der gebohrten Spindelführung J zu vermeiden, ist ein
Luftkissen oder eine Bremsvorrichtung zwischen dieser und dem Kolben E anzuordnen, welche in diesem Falle durch eine
cylindrische Büchse K am Ventilkolben E gebildet ist. Die Feder F wird zweckmässig, wie dargestellt, in einem entsprechend ausgesparten
Deckeltheil L untergebracht, der mit eingeschliffenem
Aufpassflansch an das Gehäuse anschliesst.
Textabbildung Bd. 284, S. 126Fig. 20.Einlassventil für Gas und Luft von Lanchester. Die Fig. 20 veranschaulicht das
Einlassventil für Gas und Luft mit dem Uebergangsventil M und dem am Ende derselben Spindel O
angebrachten Gasventil N. Wenn sich der Arbeitskolben
bei seinem Ansaugehub nach vorn bewegt, so hebt sich das Ventil M selbsthätig und nimmt das Gasventil N mit, durch Kanäle P
tritt Luft nach und vermischt sich auf dem Wege nach dem Cylinder mit dem Gas, beim
Vorübergang an den Löchern QQ1 u.s.w., welches bei dem Ventil N aus dem
Zuführungsrohr R in den Raum a übertritt und von dort in den ringförmigen Kanal b, sowie die Vertheilungslöcher QQ1 u.s.w. gelangt. Das Ventil N ist mit kleinem Spielraum auf der Spindel O
verschiebbar, so zwar, dass es dasselbe gasdicht umschliesst, und steht unter der
Wirkung der Feder c, wobei sich das Ventil M unabhängig an die Sitzfläche anschliessen kann. Die
Schraubenfeder c bringt das Gasventil N zum Schluss, während das Gas- und Luftventil M bis dicht über seinen Sitz herab bewegt wird.
Fig. 21 veranschaulicht die Einrichtung des nach Fig. 18 am Cylinderende angeordneten Regulir- und
Zündventils. Aus dem Querschnitt (Fig. 21) ist der
dem Eintrittsstutzen g gegenüberliegende Stutzen und
Kanal S ersichtlich, welcher unter Vermittelung des
Ventilkörpers T, der in der cylindrischen Kammer leicht
verschiebbar ist, mit dem Rohrzünder z (Fig. 18) Verbindung herstellt.
Die obere ebene Fläche des Ventils T passt gegen den
unteren Theil einer Ausgleichkammer U1 um dieselbe in dem Falle sofort dicht
abzuschliessen, wenn ein auf Hebung des Ventils wirkender Druck auftritt. In der
Mitte des Ventilkörpers T ist eine ringförmige Nuth
oder Auskehlung d angebracht, und unterhalb derselben
ist der Bund i um so viel abgedreht, dass er einen
etwas geringeren Durchmesser zeigt, als ihn der Ventilkörper an den anderen Stellen
hat. Solange das Ventil T sich in der Stellung der Fig. 21 befindet, ist freie Verbindung hergestellt
zwischen dem die Entzündung veranlassenden Glührohr, welches bei dem Stutzen S anschliesst, und dem Explosionsraum des
Maschinencylinders, und zwar auf dem Wege durch die Auskehlung d, die Kanäle ef und die
weitere Bohrung g; in Fig.
21 eingezeichnete Pfeile lassen erkennen, wie hiernach das Gasgemisch
im Cylinder mit dem bei 8 anschliessenden Rohrzünder in
Berührung tritt und wie ein Theil des Gases auch durch den abgezweigten Kanal h in die Ausgleichkammer U
(vor oder über dem Ventil T) gelangt. Der Querschnitt
der Durchschnittskanäle ist so bemessen, dass er ein freies Hindurchschlagen der
Flamme, ohne dass dieselbe erlischt, gestattet, und in dieser Weise erfolgt die
Zündung regelmässig bei Vollendung jedes Compressionshubes und an der durch die
Einrichtung des Glührohres bedingten Stelle.
Das Glührohr ist in diesem Zusammenhang zu den bekannten Glührohrzündern zu rechnen,
welche dauernd nach dem Cylinderraum offen stehen und bei denen der Zeitpunkt der
Zündung ohne Zuhilfenahme von zur bestimmten Zeit bethätigten Ventilen allein durch
die Stellung des glühenden Theiles des Rohres geregelt wird. Diese Stellung ist
derart einzurichten, dass das Explosionsgemisch den betreffenden Theil nur erreicht,
wenn die Compression eine maximale oder nahezu eine solche ist.
Textabbildung Bd. 284, S. 126Fig. 21.Regulir und Zundventil von Lanchester. Solange die Maschine die normale Geschwindigkeit nicht überschreitet;
durchströmt das Gasgemisch während der Compression die Kanäle g, f und e, sowie die
Auskehlung d, um bei S in
das Zündrohr zu münden. Gleichzeitig strömt das Gasgemisch durch die Kanäle g, f und h zum oberen
Theil des Cylinders T1
und in die Kammer U; es sind nun, normale
Geschwindigkeit vorausgesetzt, diese Löcher weit genug, um das Gas die Kammer U fast ebenso schnell ausfüllen zu lassen, wie es vom
Arbeitskolben comprimirt wird, so dass der Druck in der Kammer U während des Compressionshubes ziemlich derselbe
bleibt wie im Cylinder, und dass der Druck über und unter dem Ventil T in praktischer Hinsicht gleich ist. Das Ventil T bleibt mithin an seiner Stelle oder bewegt sich dort
zu wenig, um Deckung des Kanals e bei der Auskehlung
d herbeizuführen. Wenn indessen die Geschwindigkeit
der Maschine das vorbestimmte Maass überschreiten sollte, so wird die
Geschwindigkeit der Compression so gross, dass die Löcher fh, welche die Kammer U mit der weiteren
Bohrung g verbinden, unzureichend werden, um die Kammer
U schnell genug zu speisen; in Folge dessen steigt
der Druck in g und unter dem Ventil T über den Druck in der Kammer U, so dass das Ventil T nach oben gedrückt
wird und sich gegen den unteren Theil der Kammer anlegt. Hierdurch wird also die
Kammer U geschlossen und der Druck unter T hält das Ventil gegen den Sitz gepresst, bis die
Füllung wieder expandirt und der rückwirkende Druck in U ausreichend hoch wird, das Ventil niederzudrücken.
Der Durchmesser des Ventilkörpers ist bei d etwas geringer, und durch
den vorhandenen Spielraum können die entflammbaren comprimirten Gase aus dem
Cylinder nach dem Zündrohr gelangen. um dort entzündet zu werden. Indessen ist der
freie Zwischenraum derart bemessen, dass die Flamme wie sie in dem Zündrohr zu
Stande kommt, nicht durch den engen Raum zurücktreten kann, welcher zwischen der
äusseren Wandung des Bundes i und der inneren des
Cylinders gelassen ist. Die Zündung erreicht deshalb nicht die Gase in dem
Maschinencylinder, und solange das Ventil T in seiner
oberen Lage bleibt, wird das Gemisch in dem Cylinder bei jeder Umdrehung nur
comprimirt. Die Zündung ist auf den Raum des Zündrohres allein beschränkt; der
Cylinder aber ist, obwohl eine freie Druckübertragung nach demselben stattfinden
kann, nicht in solcher Verbindung mit dem Zünder, dass eine Zündung der
Cylinderfüllung eintritt. Wenn die Geschwindigkeit genügend nachlässt, um zu
verhindern, dass das Ventil T gegen seinen oberen Sitz
gedrückt wird, so beginnt die Zündung wieder, das Auslassventil wird durch den
Enddruck in dem Cylinder bethätigt, worauf der Kolben seinen Arbeitshub vollendet
und der ganze Kreis der Vorgänge vollzogen ist. Ein Antrieb kommt sonach auf je zwei
Umdrehungen, bis die Geschwindigkeit die Grenzen wieder überschreitet und durch
Dazwischentreten des Ventils T die Zündung der Füllung
im Cylinder zeitweise gehindert wird. Die Schraube k
geht durch die Stopfbüchse l und dient zur Regelung der
Lage des Kolbenventils im Verhältniss zu dem Kanal h
und dem oberen Sitz. Wenn das Ventil genügend gehoben ist, so dass der Kanal h zum Theil gedeckt ist, kann nur wenig comprimirtes
Gemisch seinen Weg durch h nach der Kammer U finden, so dass eine langsame
Compressionsgeschwindigkeit eine schnelle Steigerung des Druckes unter dem Ventil
T veranlasst und dieses schliesslich gegen den
oberen Sitz drückt.
Es kann danach die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine an der Schraube k innerhalb gewisser Grenzen geregelt werden. Die
Regelung kann in anderer Weise durch eine Schraube oder ein Ventil bewirkt werden,
durch welches man die Durchtrittsöffnung bei h
controlirt; indem man dieselbe mehr oder weniger schliesst, vermindert man in
entsprechendem Grade die Gasmenge; welche in die
Kammer U aus dem Compressionsraume des Cylinders
übertreten kann.
Das Ventil T kann auch durch Vermittelung einer Feder
geregelt werden, welche auf Abheben des Ventils von dem Sitze wirkt und in ihrer
Spannung entsprechend der gewünschten Geschwindigkeit der Maschine geändert
wird.
Fig. 18 veranschaulicht die Gesammteinrichtung und
Anordnung einer nach der Erfindung construirten Maschine, bei welcher auch der
selbsthätige Schmierapparat ersichtlich ist. Der Kolben V hat seine äusserste Lage nach aussen inne, in welcher er den Kanal W freigelegt hat, der bei A mit dem Gehäuse A1 des Auslassventils in Verbindung steht.
Nach Vollendung des Arbeitshubes wirkt der Druck j in
dem Cylinder durch die Kanäle W und A auf den Ventilkolben E
und öffnet das Auslassventil C genügend, um die
Verbrennungsproducte bei dem gehobenen Kolben E
auszublasen. Solange der Kolben V seinen Auspuffhub
fortsetzt, wird der Ventilkolben E und mit ihm das
Ventil C
emporgehalten, wobei die Auspuffgase gerade unter dem dies ermöglichenden
Drucke austreten. Wenn der Kolben V seinen Ausblasehub
nach innen beendigt, so wird das Auslassventil C durch
die Feder F geschlossen, und sobald der Ansaugehub
anfängt, öffnet sich das Gas- und Lufteinlassventil M;
aus dem Gasventil N und durch die Kanäle b und Q tritt nun das Gas
bei M, mit Luft vermischt, in den Cylinder X über und bildet hinter dem Arbeitskolben das
explosible Gas- und Luftgemisch. Wenn der Kolben V
seinen Compressionshub nach innen beginnt, bleibt das Auslassventil C geschlossen, da kein auf Oeffnung wirkender Druck
(der ja denjenigen der Atmosphäre überschreiten muss) bei Freilegung des Kanals W vorhanden ist. Wenn der Compressionshub ganz oder
nahezu vollendet ist, so entzündet das Zündrohr Z die
Füllung auf dem Wege durch die Kanäle und die Auskehlung bei dem Ventil der
Regelungsvorrichtung Y, und dies ergibt einen Antrieb
bei jeder zweiten Umdrehung der Maschine ununterbrochen so lange, bis etwa die
vorbestimmte Geschwindigkeit überschritten wird. Dann tritt das Kolbenventil T in der Vorrichtung Y
derart in Wirksamkeit, dass die in dem Zündrohre Z
erzeugte Flamme den Cylinderraum nicht erreicht; das Gemisch expandirt also einfach
bei dem Hub nach aussen und wird bei dem entgegengesetzten Hube comprimirt, bis die
Geschwindigkeit genügend gesunken ist, um wieder Zündung eintreten zu lassen.
Kurbel und Pleuelstange sind in dem Gehäuse m
eingeschlossen. Der Boden des Gehäuses hat eine derartige Form, dass er bei n Oel aufnehmen kann, in welches bei jeder Umdrehung
Kurbel und Pleuelstange tauchen; um dadurch
geschmiert zu werden.
Textabbildung Bd. 284, S. 127Fig. 22.Gasmaschine von Dürr. Auch wird eine Menge Oel gegen das Gehäuse geschleudert; ein Theil dieses
Oeles fliesst nach dem Napfe o ab, von wo es durch ein
Rohr p nach dem Schmierbehälter q gelangt, den es gefüllt hält, während der Ueberschuss über den Rand des
Napfes o abtropft. Die Höhenlage dieses Randes ist
derart bemessen, dass der Schmierbehälter bis zu einem gewissen Grade gefüllt
bleibt. Die Schraube r dient dazu, die Oelzuführung für
den Cylinder, die in sichtbarer Weise erfolgen kann, zu
regeln. Der Cylinder X ist durch einen Deckel s abgeschlossen, um das Ausschleudern von Oel nach vorn
zu verhindern. Die Pleuelstange hat in einem Schlitze des Deckels Spielraum.
Mit einer einzigen Nocke wird die Steuerung des Gas- und Luftventils und des
Auspuffes bei der Ausführung von F. Dürr in München (*
D. R. P. Nr. 59685 vom 24. October 1890) bewirkt. Fig.
22 zeigt die Construction.
Auf einem Bolzen b des Ständers ist eine Nocke N
aufgekeilt oder
aufgeschraubt, welche durch die bekannte Räderübersetzung 1 : 2 von der Hauptwelle
aus bewegt wird. Fig. 22 zeigt den Motor im Moment
der Compression, die Ventile sind sämmtlich geschlossen, der Regulator R, welcher im Ruhezustande mit dem Röllchen m an die Nocke anlehnt, befindet sich in leicht
schwingender Bewegung, d.h. die Mikrometerschraube m1 kommt bei der Bewegung nicht ganz bis an den
vorderen Theil der drehbaren Klinke k. Bei einer
Weiterdrehung um 45° erfolgt die Explosion, und wenn die Nockenscheibe nochmals 45°
zurückgelegt hat, hebt sich das Auspuffventil. Die Nocke schiebt sich keilförmig
unter das Röllchen r11
welches einerseits mit dem Hebel h1 und andererseits mit der Zugstange z1 durch einen kleinen
Bolzen verbunden ist. Der Hebel h1 ist um den feststehenden Punkt D drehbar, kann also nur nach der Seite hin ausweichen,
nach der ihn die Nocke N drückt; in Folge dessen wird
Röllchen r zurückgeschoben und zieht durch Zugstange
z1 und Winkelhebel
w1 das
Auspuffventil in die Höhe. Nach Zurücklegen eines Weges von weiteren 45 ° gelangt
die Nocke N an das Röllchen r und es wiederholt sich hier ein analoger Vorgang. Gleichzeitig mit dem
Heben des Luftventils wird jedoch durch einen Hebel u2, welcher
fest mit Winkelhebel w verbunden ist, das Gasventilchen
i aufgezogen und Gas und Luft können gleichzeitig
einströmen. Die Function der Nocke N bei der Regulirung
des Ganges ist folgende:
Im Zustande der Ruhe liegt Röllchen m an der Nocke N an bezieh. wenn die Nocke sich in anderer Stellung
befindet, ragt das Röllchen m so weit in diese Richtung
hinein, dass die Nocke bei Inbetriebsetzung so stark streift, dass der Regulator R in pendelnde Bewegung gesetzt wird. Die Pendelzeit
kann durch das Gewicht g fixirt werden, die Entfernung
des Röllchens m von der Nocke N durch eine mit Gewinde versehene Schiebevorrichtung n (Gegenmutter). Entgegengesetzt von dem Röllchen m befindet sich eine Mikrometerschraube m1, durch welche
ebenfalls ein früherer oder späterer Anschlag an den vorderen Theil der Klinke k des Gasventilchens i
justirt werden kann.
Durch Gewicht g, Gegenmutter n und Mikrometerschraube m1 kann ein gleichmässiges Pendeln des Regulators
erzielt werden. Läuft der Motor zu rasch, so ist der Anschlag der Nocke N ein bedeutend stärkerer, das Röllchen m wird stärker weggeschleudert, die Mikrometerschraube
m1, welche bei
normalem Gange den vorderen Theil der Klinke k nicht
ganz erreicht, schlägt jetzt fest an diese an und hebt sie auf. Je nach Gewicht
desselben und je nach Heftigkeit des Anschlages wird diese mehr oder weniger gehoben
bezieh. in die Höhe geschleudert. Der Zeitpunkt des Anschlages muss in der Weise
ausprobirt sein, dass Klinke k noch nicht
zurückgefallen ist, wenn die Ansaugeperiode beginnt. Es wird in diesem Falle dann
lediglich das Luftventil gehoben und kein Gas angesaugt, d.h. die Regulirung des
Ganges ist eingetreten.
(Fortsetzung folgt.)