Neue Gasmaschinen. (Fortsetzung des Berichtes S. 149 d. Bd.) Mit Abbildungen. Neue Gasmaschinen. Die Herabsetzung der mittleren und der Endtemperatur erstrebt A. Meyer in Cannstatt (D. R. P. Nr. 90281) durch hohen Anfangsdruck und niedrigen Enddruck, also durch thunlichst weitgehende Expansion einer gering bemessenen Ladung. Das Admissionsvolumen, das bei den bisherigen Viertactmaschinen durch den Compressionsraum dargestellt ist, kleiner zu machen, ist vielfach versucht, jedoch wegen praktischer Schwierigkeiten nur bis zu einer gewissen Grenze erreicht worden. Grosser Compressionsraum ergibt einen directen Verlust an Arbeit, der darin besteht, dass diejenigen Verbrennungsgase, die am Hubende noch 3 at Ueberdruck haben und welche den Compressionsraum einnehmen, durch ihr Ausströmen bei Ventilöffnung nicht zur Vergrösserung des Diagramms beitragen, also die Fläche ofec als direct verlorene Arbeit bezeichnet werden muss. Am deutlichsten ist dies in Fig. 8 ersichtlich. In d ist der ganze schädliche Raum mit Verbrennungsgasen von 3 at gefüllt; beim Oeffnen des Auspuffventils fällt der Druck auf o, so dass beim Kolbenrückgang von der entstandenen Arbeitsfläche dace nur die Fläche daof für Vergrösserung des Diagramms gewonnen wird. Die verlorene Arbeitsfläche ofec ist nun um so kleiner, je kürzer co, d.h. je kleiner das Compressionsvolumen und je niedriger of, d.h. je niedriger der Enddruck gemacht wird. Textabbildung Bd. 305, S. 177 Herabsetzung der mittleren und der Endtemperatur von Meyer. In neuester Zeit sind Motoren mit langsamer Verbrennung entstanden, welche die erste Hauptbedingung, kleinen Compressionsraum, dadurch erreicht haben, dass sie denselben in eine eigene Pumpe verlegt haben, so dass schon bedeutende Erfolge erzielt wurden. Diese Verbrennungsmaschinen arbeiten mit einer bestimmten Admission. Von Beginn der Admission, d.h. von Beginn des Kolbenhubes an, wird Pressluft und zu gleicher Zeit Brennstoff zugeführt, der sich auf beliebige Weise entzündet und verbrennt. Zur Verbrennung ist aber eine gewisse Zeit nöthig (vgl. „Calorimetrische Untersuchungen an der Gasmaschine“ von Prof. Dr. Slaby), so dass diejenigen Brennstofftheilchen, die kurz vor Ende der Admissionszeit eingeführt werden, noch „nachbrennen“ und Wärme noch abgeben, nachdem die Luftzufuhr bezieh. die Admissionszeit schon beendet ist. Dies in der Verbrennungsmaschine zu vermeiden, ist unmöglich, wenn man die Brennstoffzufuhr früher abschliessen würde als die Pressluft, was aber durchaus unrationell wäre, da jedes Luftquantum, welches noch eingeführt wird, nachdem der Brennstoff abgeschlossen ist, am Process nicht theilnimmt und als todtes Volumen zu betrachten ist. Die Folge des vorhergehenden Satzes ist, dass am Ende der Admission nicht direct die adiabatische Expansion beginnt, wie sie durch den Carnot'schen Process für die wirthschaftlichste Maschine vorgeschrieben ist, sondern der Beginn der Expansion wird durch das oben genannte Nachbrennen zu einer Isotherme oder, wie Untersuchungen von bereits vorhandenen Diagrammen zeigen, liegt sogar über der Isotherme. Die oben angeführten Nachtheile der bisher bekannten Explosionsmaschinen werden vermieden durch Erreichung eines beliebig kleinen Admissionsvolumens von beliebig hoher Spannung, ferner die genannten Nachtheile einer Verbrennungsmaschine durch vollständige Vermeidung des Nachbrennens bei Beginn der Expansion, worin hauptsächlich die Eigenart der Erfindung besteht, indem die Verbrennung des explosiblen Gemisches nahezu plötzlich, und zwar nicht am Ende, sondern innerhalb der Admissionszeit stattfindet. In Fig. 9 ist eine Ausführung oben gekennzeichneter Maschinen in Längsschnitt gezeichnet und in Fig. 10 das Diagramm angegeben, wie es entstehen soll. Die Maschine arbeitet im Zweitact. In einer Pumpe wird die Luft möglichst isothermisch hoch comprimirt und tritt in das Rohr R, indem sie die Verbrennungsrückstände nach dem Kessel K vordrängt. Im inneren Todtpunkte des Kolbens öffnet sich Ventil F, und die in R befindliche Luft wird hinter den Kolben gepresst. Zu gleicher Zeit wird in diesen Luftstrom durch Q Brennstoff eingeführt, so dass hinter dem Kolben explosibles Gemisch entsteht. Nach 3 bis 4 Proc. Admission wird das. Brennstoffventil abgeschlossen und das Gemisch entzündet. Bei grosser Kolbengeschwindigkeit oder entsprechend gewählter Form des Explosionsraumes wird eine wesentliche Drucksteigerung kaum stattfinden, sollte dies doch der Fall sein, so können die Verbrennungsproducte in das Rohr R entweichen. Die Gase werden beim weiteren Vorwärtsbewegen des Kolbens wieder aus dem Rohr ausströmen und wird nach bestimmter Admission das Ventil V (15 bis 20 Proc.) geschlossen. Die Gase expandiren und werden ausgestossen. Wenn hier (wie die Untersuchungen von Prof. Dr. Slaby zeigten) auch ein Nachbrennen stattfindet, so ist dies absolut nicht schädlich und hat keinen Einfluss auf die Expansionslinie, indem dieselbe erst nach 20 Proc. Admission beginnt, die Entzündung des explosiblen Gemisches schon z.B. nach 3 bis 4 Proc. Admission stattgefunden hat, d.h. das Nachbrennen fällt in die Zeit der Admission und nicht in die Zeit der Expansion. Die Expansionslinie wird also, wenn man den Einfluss der Wandungen ausser Acht lässt, adiabatisch verlaufen. Für in diesem Sinne arbeitende Zweitactmotoren ist eine Luftpumpe nothwendig. Will man dieselbe vermeiden, d.h. die Pumpe in den Arbeitscylinder verlegen und nahezu isothermisch comprimiren, so muss man den Mehrtact (in diesem Falle mit 14 Abschnitten in jedem Tacte) wählen. Der Gang des Diagramms einer Ausführungsart dieser Maschine ist in Fig. 11 gegeben. I. Vorgang: 0, 1 Ansaugen von Luft. II. Vorgang: 1, 1' Compression im Cylinder bis zur Höhe des Gefässdruckes im Compressionstheile A des Cylinders. In 1' öffnet der Schieber. 1', 2 Hinausschieben der comprimirten Luft nach A. In A wird die Luft durch Wasser gekühlt. In 2 Abschluss des Ventils, so dass die 2, 3 Compression auf 25 at steigt. III. Vorgang: 3, 4 Admission von K mit Brennstoffzufuhr durch gg. Nach 3 bis 4 Proc. Admission wird die Brennstoffzufuhr abgeschlossen und das Gemisch in 4 entzündet. 4, 5 Zurücktreten der eventuell nach dem Rohr R entwichenen Explosionsgase. 5 Abschluss von Ventil V. 5, 1 Expansion. IV. Vorgang: 1, 0 Ausstossung. V. Vorgang: 0, 1. VI. Vorgang: 1, 1'; 1', 2; 2, 3. VII. Vorgang: 3, 4; 4, 5; 5, 1. VIII. Vorgang: 1, 0. IX. Vorgang: 0, 1. X. Vorgang: 1, 1': 1', 2'; Compression nach A. XI. Vorgang: 2', 6 Füllung des ganzen Cylinders mit Luft aus A. XII. Vorgang: 6, 7 Compression im Cylinder auf die Spannung im Gefäss K. 7, 3 Hinausschieben des Compressionsvolumens. XIII. Vorgang: 3, 4; 4, 5; 5, 1. XIV. Vorgang: 1, 0. I. Vorgang: wie oben. Das Ventil muss gesteuert sein und kann mit Hilfe des Indicators das Oeffnen genau gestellt werden, so dass ein zu spätes Oeffnen oder ein zu frühes Oeffnen verhindert und dadurch eine schädliche Vergrösserung des Diagramms vermieden wird. Der Druck in A regulirt sich von selbst, indem drei Cylindervolumina hineingepumpt werden und immer ein Cylindervolumen wieder entnommen wird. Der Druck wird sich einstellen auf ungefähr 2½ at Ueberdruck. Denkt man sich im obigen Diagramm (Fig. 11) die zweistufige Compression nicht nothwendig, sondern eine isothermische Compression bis zu dieser Höhe möglich, so erhält man das Diagramm in Fig. 12, in welchem nur der Deutlichkeit halber obige Voraussetzungen angenommen sind. 0, 1 Ansaugen von Luft. 1, 2 Compression (isothermisch). 2, 3 Hinausschieben der Luft nach K. 3, 4 Wiedereintreten dieser Luft mit Brennstoffbeimischung. 4 Entzündung und Austreten der Explosionsgase nach K. 4, 5 Zurücktreten dieser Gase aus K. 5 Abschluss von K. 5, 6 Expansion. 6, 1, 0 Ausstoss. Auf dem Wege, den nun der Kolben macht, um von 2 über 3 nach 4 zu kommen, wird das Arbeitsdiagramm nicht vergrössert, also nur Reibungsverluste verursacht, die dadurch zu umgehen sind, dass man das Volumen co im Compressionsraum ausbildet. In obiger Maschine ist dieser Reibungsverlust mit in den Kauf genommen, um eine innige Mischung von Luft und Brennstoff während dieses Weges zu erzielen. Will man diesen Reibungsverlust vermeiden und auf isothermische Compression verzichten, so wählt man den Compressionsraum so, dass, nachdem beim ersten Hub 0, 1 eine bestimmte Menge explosibles Gemisch angesaugt wird, dasselbe bei seiner Compression 1, 2 die Zündtemperatur in 2 gerade erreicht. Am Hubende wird das Ventil V geöffnet und das Gemisch zur Entzündung gebracht. Der Druck der Explosionsgase stellt sich auf die Höhe des Kesseldruckes in K (2,5 at). Von 2, 5 bis 2, 4 erfolgt Admission von A. In 2, 4 wird der Rückfluss der Explosionsgase abgeschlossen und erfolgt Expansion und Ausstoss. Das im Luftkessel K nach Abstellen des Motors verbleibende Luftquantum dient zum Anlaufenlassen. Die Regulirung der Maschine geschieht durch Veränderung der Admission von K. Wird dieselbe verkürzt, z.B. von 20 auf 15 Proc. so wird der Druck im Kessel K steigen, da weniger Verbrennungsproducte dem Kessel entnommen werden, als dem bei jedem Hub zugeführten explosiblen Gemisch entspricht. Diese Drucksteigerung wirkt auf die Brennstoffzufuhr, indem sie dieselbe vermindert. Die Gemische werden dadurch ärmer, es werden also per Hub weniger Verbrennungsproducte gebildet und der Druck in K wird fallen bezieh. sich auf ein bestimmtes Niveau einstellen. Die eben angegebene Regulirung geschieht also durch Veränderung der Admissionslänge. Textabbildung Bd. 305, S. 178 Fig. 13.Herabsetzung der mittleren und der Endtemperatur von Köster. Will man constante Admissionslänge, so regulirt man durch Veränderung der Admissionshöhe, indem man die Brennstoffzufuhr früher oder später abschliesst. Es entstehen ärmere Gemische, so dass ein grösseres Volumen dem Kessel entnommen wird, als dem jeweilig zugeführten explosiblen Gemisch entspricht. Der Druck in K sinkt, bis er sich auf eine der zugeführten Brennstoffmenge entsprechende Höhe einstellt. Wird in den angeführten Maschinen Kohlenstaub als Brennstoff benutzt, so tritt derselbe ebenfalls durch Q ein, indem Luft oder Gas als Träger desselben zu Hilfe genommen werden. Die gleiche Wirkung sucht H. Köster in Bremen (D. R. P. Nr. 90285) dadurch herbeizuführen, dass den entzündeten Gasen eine besonders grosse Raumausdehnung ermöglicht wird, um dadurch die ausgiebige Expansion herbeizuführen. Fig. 13 erläutert eine bezügliche Ausführung. Die hintere Seite des Cylinders A kann wie eine Viertactmaschine arbeiten. Ausser den üblichen Vorrichtungen zum Einsaugen, Ausblasen und Zünden enthält die hintere Cylinderseite aber noch ein Ventil v, dessen Zweck darin besteht, im Augenblick der Zündung eine gewisse Menge Verbrennungsproducte entweichen zu lassen. Die hintere Seite des Cylinders A saugt durch das Ventil e Luft und Gas ein, beim Rückgang des Kolbens wird das Gemisch comprimirt, z.B. auf 6 at, sodann erfolgt im Kolbentodtpunkt die Zündung. Ein Theil der Verbrennungsproducte entweicht durch das Ventil v in den Behälter R, der andere im Verdichtungsraum verbleibende Theil treibt den Kolben vorwärts und wird beim Rückgange desselben durch das Ventil h ausgetrieben. Die andere Seite des Cylinders A saugt nur Luft ein, verdichtet dieselbe und drückt sie direct in den Behälter R, wirkt also wie ein Luftverdichter. Aus dem Behälter R entnimmt der Kraftcylinder B das Gemisch von Luft und verbrannten Gasen, im Cylinder B Arbeit verrichtend, indem es expandirt. Durch richtige Wahl der Cylinderverhältnisse kann man erreichen, dass im Behälter immer eine nahezu unveränderliche Spannung herrscht, sobald der Beharrungszustand – hergestellt ist, und dass diese Spannung höher ist als die Verdichtungsspannung im Explosionscylinder. Wenn in letzterem die Gase vor der Explosion z.B. auf 6 at verdichtet werden, so kann man durch passende Wahl der Grösse des Cylinders B oder seiner Füllung erreichen, dass im Behälter die Durchschnittsspannung z.B. 10 at beträgt. Wenn unter diesen Verhältnissen im Verdichtungsraume die Explosion erfolgt, so steigt die Spannung auf 10 at, und bei weiterem Steigen tritt der grössere Theil der verbrannten Gase, nachdem das Ventil V (oder ein anderes Abschlussorgan) aufgedrückt ist, durch dasselbe in den Behälter, während der zurückbleibende Theil in der vorher beschriebenen Weise, wie bei anderen Gasmaschinen, Arbeit verrichtet und dann ausgetrieben wird. Mit dem grösseren Theil der verbrannten Gase wird auch der grössere Theil der Verbrennungswärme aus dem Cylinder herausgeführt, und dadurch, dass dieser Theil der verbrannten Gase sich mit der verdichteten Luft im Behälter R mischt, wird auch die Wärme auf die Luft übertragen. Die Spannung der Luft wird vergrössert und damit auch ihre Arbeitsfähigkeit. Die Temperatur liegt in Folge dieser Mischung etwa 500 bis 800° tiefer als bei den üblichen Gasmaschinen. Schon wegen dieser niedrigeren Temperatur sind die Kühlverluste geringer. Das Wesentliche ist aber, dass bei diesem beschriebenen Vorgang die Wärme nutzbar auf die nachher im Cylinder B arbeitende Luft übertragen wird, während sie bei anderen Gasmaschinen in Folge des langen Verbleibens in dem kleinen Verdichtungsraum, dessen Wände gekühlt sind, in das Kühlwasser übertritt und verloren ist. Die Wärmeentwickelung ist in Folge der Ausdehnung durch das Ventil V hindurch so günstig wie bei den atmosphärischen Maschinen, und die Wärme wird nicht an das Kühlwasser abgegeben und verloren, sondern theilt sich nutzbar der verdichteten Luft mit. Wenn man die Grösse und Füllung des Kraftcylinders B richtig wählt, so kann man die Gase mit wenig höherer Spannung als 1 at in die Luft auspuffen lassen. Damit ist dann auch die möglichste Ausnutzung der Gase bei der Expansion bewirkt. Durch passende Wahl der Cylindergrössen ist die Möglichkeit gegeben, beliebige Spannungen zu wählen. Bei höheren Verdichtungsspannungen kann man schwächere Gemische nehmen und dadurch Temperatur und Gasverbrauch herunterziehen. Eine eigenartige Zusammenstellung zur Erzielung einer Zwillingsarbeit wird von J. Landry, G. Beyroux und R. de Montaignac in Paris (D. R. P. Nr. 78287) vorgeschlagen. Die Maschine besitzt vier zu Paaren gekuppelte und mit einander einen zwischen 0 und 180° zu wählenden Winkel einschliessende Cylinder DD und D1D1. Bei der in Fig. 14 dargestellten Maschine beträgt der von je zwei Cylindern eingeschlossene Winkel 90°. Je zwei Cylinder DD bezieh. D1D1 sind durch eine Explosionskammer A bezieh. A1 mit Wasserkühlung vereinigt. Die beiden Explosionskammern sind mit dem Maschinengestell derart verschraubt, dass die Lage der vier Cylinder in Rücksicht auf die Gesammtanordnung der Maschine unveränderlich ist. In den Cylindern laufen die Kolben E bezieh. E1 mit den Pleuelstangen F bezieh. F1. Mittels letzteren wird die Kraft auf zwei gekröpfte Wellen M und M1 übertragen, welche mit der centralen, das Schwungrad tragenden Welle H entweder durch Galle'sche Gelenkketten oder durch Pleuelstangen g und g1 verbunden sind. Letztere haben gegen einander etwas Voreilung, um den todten Punkt zu überwinden. Das Maschinengestell besteht aus zwei Theilen B und B1, welche durch Versteifungen verbunden sind und sämmtliche Organe des Motors tragen. Die Steuerung ist beliebig. Textabbildung Bd. 305, S. 179 Fig. 14.Maschine von Landry, Beyroux und de Montaignac. Die Pleuelstangen der Kolben E und E1 greifen an Kurbeln an, die auf den Wellen M und M1 zusammen Winkel von 90° bilden. Die Kolben EE arbeiten also gemeinsam unter der Wirkung ihrer gewöhnlichen Explosionskammer A und ebenso die Kolben E1 E1, welche der Explosionskammer A1 unterworfen sind. Die rechts liegenden Kolben gehen in der Pfeilrichtung aufwärts, wodurch in die Kammer A1 durch das sich öffnende Ventil n Gas durch das Ventil m angesaugt wird, nachdem es sich mit der durch die Oeffnung T eintretenden Luft gemischt hat. Unterdessen hat in der linken Kammer A die Explosion stattgefunden und die Kolben sind in der Pfeilrichtung vorwärts gegangen, wodurch sie den beiden Kolben E1 die zum Ansaugen erforderliche Kraft verleihen. Die vier Kolben kommen also zu gleicher Zeit in ihre äusserste Endstellung und laufen mit einander gegen die Explosionskammern. Die beiden Kolben E1 verdichten die angesaugte Ladung, während die Kolben E die Verbrennungsproducte gegen das Auslassventil pressen, welches sich unter dieser Wirkung öffnet. Nachdem die Kolben E1 am Ende ihres Hubes angekommen sind, hat die Explosion in A1 stattgefunden und den Lauf der Kolben in entgegengesetztem Sinne bewirkt, während die Kolben E das Gemisch ansaugen, welches ihnen gestatten wird, die bewegende Kraft nach einer neuen Explosion in der Kammer A auf das folgende Spiel zu übertragen. Die Maschine kann in einem Gehäuse untergebracht werden. Für den Fall, dass gewöhnliches Gas zum Betriebe verwendet wird, enthält das Gehäuse ausser der Maschine noch einen Kühlwasserbehälter, einen Werkzeugbehälter, einen Auspufftopf und die Zündmittel. (Fortsetzung folgt.)