DE110805C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

-JVIl 10805-

Verdichtung arbeitet.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Explosionskraftmaschine, welche mit veränderlicher Ladungsmenge aber unveränderlicher Verdichtung arbeitet.

Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet sich von bekannten Maschinen dieser Art (vergl. z. B. die Patentschriften 42067 und 90751) dadurch, daß behufs Erzielung einer unveränderlichen Verdichtung und einer unveränderlichen Füllung in den weitesten Grenzen ein Hülfskolben in einer Kammer von veränderlichem Fassungsraume sich verschiebt , in welcher das Explosionsgemisch nach dem Ansaugen während des Saughubes theilweise einströmt und selbstthätig während der Explosion, der Expansion und des Auslassens von dem arbeitenden Theile des Gemisches getrennt gehalten wird.

Auf den Zeichnungen ist in

Fig ι ein horizontaler Längsschnitt durch diese Maschine dargestellt.

Fig. 2 ist ein Verticalschnitt.

.Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie x-y von Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt durch eine andere Ausführungsform.

An dem einen Ende des Cylinders ist eine Verdichtungskammer 1 angeordnet, in welcher sich ein Hülfskolben 3 verschiebt. Letzterer ist mit Durchlässen 4 versehen, die durch ein Ventil 5 abgeschlossen werden können. Die Stange 6 . des Ventils 5, welche durch die Stange des Hülfskolbens 3 hindurchgeht, steht unter dem Einfluß einer Feder 7 und eines Hebels 8, auf welchen eine durch den Regler gemäß der Geschwindigkeit der Maschine auf der Welle IO verschobene Curvenmuffe 9 wirkt.

Diese Vorrichtung wirkt bei Viertaktmaschinen in folgender Weise:

Das frische Gemisch tritt durch das selbstthätig wirkende Ventil 11 ein, welches am Cylinderdeckel angeordnet ist (Fig. 2). In diesem Augenblicke befindet sich der Hülfskolben 3 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung, d. h. am Ende seines Hubes nahe beim Arbeitskolben. Während des Ansaugens, also während eines ganzen Hubes des Arbeitskolbens, hält das Ventil 5 unter der Einwirkung des auf die Stange 6 drückenden Hebels 8 die Durchbrechungen 4 offen, so daß das Gemisch durch das Ventil. 11 in die Kammer 1 und von dieser in den Arbeitscylinder eintreten kann. Sobald der Arbeitskolben am Ende seines Hubes nach außen angelangt ist, sind sowohl der Arbeitscylinder als auch die Kammer 1 mit Explosionsgemisch angefüllt. In diesem Augenblicke schließt sich das Einlaßventil 11 und das Explosionsgemisch wird beim Rückhube des Arbeitskolbens verdichtet. Bei maximaler Füllung (nicht zu verwechseln mit dem angesaugten Volumen, welches sich niemals ändert) wird die Curvenmuffe 9 auf der Welle so verschoben, daß sie am Ende des Saughubes aufhört, auf den Hebel 8 zu wirken. Dieser Hebel entfernt sich daher von der Stange 6 des Ventils 5", welches sich als^

(2. Auflage, ausgegeben am 22. Okiober 1904.)

dann unter der Einwirkung der Feder 7 schließt. Beim Rückgange des Arbeitskolbens verschiebt sich unter der Einwirkung des Druckes und bei Erhöhung desselben im Arbeitscylinder der Hülfskolben 3 in der Kammer ι nach rechts (Fig. 1), indem er seinerseits das in dieser Kammer eingeschlossene Explosionsgemisch verdichtet. Hierbei werden sich die Drucke, im Arbeitscylinder und in der Kammer 1 stets ausgleichen. Wenn daher das Volumen der Kammer 1 beispielsweise fünfmal kleiner ist als das Gesammtvolumen, des Arbeitscylinders und der Kammer 1 und das Gesammtvolumen am Ende der Verdichtung gleich dem Volumen der Kammer 1 ist, so wird der am Ende der Verdichtung erzielte Druck sowohl in dem Arbeitscylinder als auch in der Kammer 1 fünfmal so groß sein als am Anfange, d. h. er wird 5 Atmosphären betragen. Wenn der Rauminhalt des Cylind.erS; == 8. und der Rauminhalt der Kammer ι = 2 gewählt ist, so ist ein Gesammtvolumen von 8 -|- 2 = IO angesaugt. Am Ende der Verdichtung nimmt dieses Volumen 10 nur , einen Raum ein, welcher gleich dem Rauminhalt der Kammer 1 ist, also 2 beträgt, so daß der Druck nunmehr 10:2= 5 Atmosphären ist. Das. Volumen 8 wird auf 8:5 = 1,6 verringert und befindet sich zwischen dem Arbeitskolben und dem Hülfskolben 3. Das Volumen 2 vermindert sich auf 2:5= 0,4 und befindet sich zwischen dem Hülfskolben 3' und dem Boden der Kammer I.

Bleibt nun das Ventil 5, nachdem es während des ganzen Saughubes offengehalten ist, durch die Einwirkung des vom Regler beeinflußten Hebels 8 noch während der ersten Hälfte des Verdichtungshubes offen, so bleibt bis zu diesem Augenblicke der Kolben 3, dessen Durchbrechungen 4 offen sind, in seiner Anfangsstellung (Fig. 1), da er auf beiden Seiten gleichen Druck erleidet. Bis zu dem Augenblicke, wo das Ventil 5 sich schließt, erfolgt die Verdichtung, als ob der Hülfskolben 3 nicht vorhanden wäre. W⁷ird nun am Ende der ersten Hälfte des Verdichtungshubes das Ventil 5 geschlossen, so erleidet der Hülfskolben 3 wiederum den Druck des Explosionsgemisches, welches αμΓΰη den Arbeitskolben weiter verdichtet wird;. Der Hülfskolben 3 bewegt sich also nach dem Boden der Kammer 1. Im Augenblicke des Schlusses des Ventils 5, also am Ende der ersten Hälfte des Verdichtungshubes, ist der Druck in dem Arbeitscylinder und in der Kammer 1 gleich der Summe der Volumina des Arbeitscylinders und der Kammer 1 dividirt durch das Volumen, welches das angesaugte Explosionsgemisch in dem angenommenen Augenblicke einnimmt, 8 + 2

——r—— = 1,666.

das ist

Das bei diesem Drucke in der Kammer 1 enthaltene Gemisch würde bei atmosphärischem Drucke, wie er beim Ansaugen herrscht, ein Volumen einnehmen, welches gleich demjenigen der Kammer 1 multiplicirt mit dem augenblicklich in der Kammer 1 herrschenden Drucke ist, das ist 2 · 1,666 =3,333. Hieraus folgt also, daß während der ersten Hälfte des Verdichtungshubes noch 3,333 — 2 = 1,333, Mengeneinheitendes Explosionsgemisches in die Kammer 1 eingetreten sind. Diese Menge muß selbstverständlich von dem im Arbeitscylinder enthaltenen Theile abgenommen sein, so daß die dort befindliche Menge um 1,333 vermindert sein muß. Im Arbeitscylinder befinden sich also noch·8— 1,333 — 6,667 in dem Augenblicke, wo das Ventil 5 sich schließt.

Sobald das Ventil 5 geschlossen ist, setzt der Arbeitskolben die Verdichtung fort. Der Hülfskolben 3, dessen öffnungen durch das Ventil 5 verschlossen sind, bekommt auf seiner nach dem Arbeitscylinder hin gelegenen Seite durch den Fortgang der Verdichtung Druck und bewegt sich in der Kammer 1 nach rechts, indem er zwischen sich und dem Boden dieser Kammer das eingeschlossene Explosionsgemisch verdichtet. Die Drucke auf beiden Seiten des Hülfskolbens3 gleichen sich wieder aus. Da man auf der einen Seite des Hülfskolbens 3 die Gasgemischmenge 6,667 und auf der anderen Seite (in der Kammer 1) die Gasgemischmenge 3,333 hat, so beträgt die Gesammtmenge wieder nach wie vor 6,667 + 3,333 = 10, das ist also die ganze angesaugte Menge. Nun nimmt aber am Ende der Verdichtung diese Menge 10 nur den Raum der Kammer 1 ein, welcher gleich 2 ist, der Druck des Explosionsgemisches ist in diesem Augenblicke also 10:2 = 5. Die Stellung, welche der Hülfskolben 3 dabei einnimmt, läßt sich leicht ermitteln; das durch 6,667 dargestellte Explosionsgemisch nimmt bei dem angegebenen Drucke von 5 Atmosphären ein Volumen von 6,667 ^: 5 = 1,333 ein und das in der Kammer 1 eingeschlossene Gemenge hat das Volumen 3,333 : 5 = 0,666.

Für den Fall, daß die Füllung auf Null herabgebracht werden soll, bleibt das Ventil 5 während der ganzen Dauer des Verdichtungshubes offen. Das gesammte angesaugte Explosionsgemisch 10 befindet sich dann am Ende des Verdichtungshubes vollständig in der Kammer i, und der Hülfskolben wird sich während der ganzen Dauer ,dieses Hubes des Arbeitskolbens überhaupt nicht bewegen.

Am Ende der Verdichtung wird das die Füllung bildende Explosionsgemisch entzündet. Da die Wirkung der Explosion des Hülfskolbens 3 gegen die Stirnwand der Kammer 1 zu werfen strebt, so ist es erforderlich, den Hülfskolben genau im Augenblicke des Endes der Verdichtung zu sperren.

Dieses kann auf beliebige Weise geschehen. Vorzugsweise erfolgt, wie die Zeichnung veranschaulicht, die Sperrung mittels eines zweiten Kolbens 12, welcher sich in einem Cylinder 13 bewegt, der eine genügend leichtflüssige und unter der Einwirkung der Erhitzung nicht zu leicht verdampfende Flüssigkeit enthält. Diese Flüssigkeit könnte beigpielsweise ein nicht zu zähes schweres OeI sein, welches den Kolben 3 während der Explosions- und Expansionsperiode sperrt. Um aber dem Kolben 3 während der Verdichtung bei geschlossenem Ventile 5 die Verschiebung zu gestatten, kann die ;Flüssigkeit-^ durch einen Kanal 17 entweichen, der mit einem Ventile 18 ausgestattet ist, welches während der ganzen Dauer des Auslaßhubes, des Saughubes und des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens geschlossen gehalten wird und sich unter der Einwirkung einer Curve genau in dem Augenblicke selbstthätig schließt,' in welchem der Verdichtungshub beendet ist.

Beim Beginn des Auslaßhubes öffnet sich das Ventil 18 von Neuem. Der Hilfskolben 3 kehrt unter dem Einflüsse des in der Kammer 1 herrschenden Druckes in seine Anfangslage (Fig. 1) selbstthätig zurück, wobei der Kolben 12 von Neuem die für die nächste Sperrung erforderliche Flüssigkeit ansaugt. . Der Hilfskolben 3 befindet sich also am Ende jedes Auslaßhubes genau in der Stellung, welche er bei Beginn des Ansaugens einnehmen muß.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 befindet sich das die Kammer 1 mit dem Arbeitscylinder verbindende Ventil 5 im Hülfskolben 3. Dasselbe könnte indessen auch anders angeordnet sein, und zwar beispielsweise in einem Kanäle, welcher die Räume vor und hinter dem Kolben 3 mit einander in Verbindung setzt. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist das Ventil 5 in einem Kanäle 14 angeordnet, welcher die Kammer 1 mit dem Arbeitscylinder während des ganzen Saughubes und dem ganzen oder einem Theile des Verdichtungshubes verbindet. Der Hilfskolben 3 wird auch hier am Ende des Verdichtungshubes in der beschriebenen Weise mittels des Kolbens 12 gesperrt. Bei dieser Anordnung wird die Vorwärtsbewegung des Hülfskolbens 3 durch einen Anschlag 15 begrenzt, wie es auch bei" der Ausführungsform nach Fig. ι bis 3 der Fall ist, wo aber dieser Anschlag nicht dargestellt ist. Die Leitung 14 kann auch für den Auslaß benutzt werden, zu welchem Zwecke ein gesteuertes Ventil 16 eingeschaltet wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Explosionskraftmaschine, welche mit veränderlicher Ladungsmenge aber unveränderlicher Verdichtung arbeitet, gekennzeichnet durch eine Kammer (1), deren Fassungsraum durch einen beweglichen Hülfskolben (3), welcher zwischen dem Arbeitscylinder und der Kammer (1) sich verschiebt, dadurch verändert wird, daß dieselbe mit dem Arbeitszylinder während eines regelbaren Theiles des Verdichtungshubes in Verbindung steht.

2. Eine Explosionskraftmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülfskolben mit einem Ventil zusammen wirkt, welches während der ganzen Dauer des Saughubes geöffnet bleibt und durch seinen unter der Einwirkung eines Reglers in einem gewissen Augenblicke des Verdichtungshubes bewirkten Schluß diejenige Ladungsmenge bestimmt, welche in dem eigentlichen Verdichtungsraume des Arbeitscylinders zur Entzündung gelangen soll, worauf der zurückgehende Kolben die Verschiebung des beweglichen Flülfskolbens bewirkt, bis derselbe am Schlüsse des Verdichtungshubes gesperrt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gedruckt in der reichsdruckerei.