Titel: Neue Gasmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1892, Band 284 (S. 85–91)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj284/ar284022

Neue Gasmaschinen.

(Patentklasse 46.) Mit Abbildungen.

Die Gasmaschine von F. Wertenbruch in Nottingham England (* D. R. P. Nr. 59341 vom 22. Februar 1891) besitzt einen Doppelkolben, welcher in zwei Cylindern von ungleichen Durchmessern läuft. Fig. 1 zeigt die Maschine im Längsschnitt.

In dem Cylinder ab mit einer weiteren und einer engeren Bohrung bewegen sich die mit einander verbundenen Kolben c und d, welche beide an ihren unteren Enden mit Kolbenringen abgedichtet sind, während sie im Uebrigen lose an die Cylinderwandungen anschliessen.

In dem schwächeren Kolben d ist ein Hohlraum f ausgespart, welcher unten durch ein sich nach oben öffnendes Ventil mit dem Cylinderraum unter dem Kolben d, oben durch Seitenkanäle mit der grösseren Cylinderbohrung in Verbindung steht. Als Ventil dient der Kolbenring e, welcher in der Achsenrichtung verschiebbar ist. Unterhalb des Kolbenringes e ist der Kolben d dünner gedreht, um die Verbindung mit den in den Raum f führenden Kanälen herzustellen. Wenn der Kolben nach oben geht, so legt sich der Kolbenring auf seine untere Fläche auf, und das Ventil ist geschlossen. Geht umgekehrt der Kolben nach unten, so öffnet sich das Ventil. Der Hohlraum f dient als Verdichtungs- und Zündraum für die Gase.

Textabbildung Bd. 284, S. 85
Wenn der Kolben von seinem tiefsten Standpunkt aufwärts geht, so schliesst sich das Ventil e und das zur Erzeugung der bewegenden Kraft dienende Gemisch von Gas und Luft, welches in der Folge einfach als Arbeitsgas bezeichnet werden soll, wird angesaugt und tritt unter den Kolben d. Wenn der Kolben sich dann vom höchsten Stand wieder abwärts bewegt, so schliesst sich die Zuflussöffnung des Arbeitsgases, der Ventilring legt sich mit seiner oberen Fläche an und das Arbeitsgas strömt aus dem Cylinderraum unter dem Kolben d in den Verdichtungsraum f in demselben Maasse, wie der Kolben abwärts geht. Dabei treibt das Arbeitsgas die von der vorhergehenden Explosion vorhandenen verbrannten Gase – die Rückstandsgase – vor sich her in den weiteren Cylinderraum, aus dem sie durch ein am tiefsten Punkt des letzteren angebrachtes Ausblaserohr g nach aussen abströmen.

Es soll im Allgemeinen nur ein Theil der Rückstandsgase ausgetrieben werden. Deshalb wird bei einem bestimmten Punkt des Hubes das Ausblaserohr g durch ein zwangläufig bewegtes Austrittsventil h geschlossen. Beim Weitergang des Kolbens werden dann die im weiteren Cylinderraum und im Raum f noch befindlichen Rückstands- und Arbeitsgase, sowie die in den letzteren Raum aus dem Saugraum fortdauernd durch das Ventil e eintretenden Arbeitsgase zusammengepresst. Die Rückstandsgase treten aus der weiteren Cylinderbohrung in den Raum f um so mehr, je weiter der Kolben nach abwärts geht. Beim tiefsten Stand des Kolbens befinden sich sämmtliche Gase, die schädlichen Räume abgerechnet, in dem Raum f im Zustand der grössten Verdichtung. Nun erfolgt die Zündung durch eine kleine Bohrung über dem Kolbenring c, welche beim tiefsten Stand des Kolbens dem Zündkanal gegenübersteht.

Durch Ausdehnung und Explosion bei der Zündung werden die Gase an den oberen Seitenkanälen des Verdichtungsraumes herausgetrieben, sie treten unter die Arbeitsfläche des grossen Kolbens c und treiben bei geschlossenem |86| Ausblaseventil den Kolben in die Höhe. Es beginnt dann das Spiel von neuem.

Die Menge der Rückstandsgase, welche beim Abwärtsgang des Kolbens im Cylinder verbleiben, hängt ab vom Zeitpunkt des Schlusses des Austrittsventils im Ausblaserohr. Für jede bestimmte Maschine und die festgesetzte Arbeitsleistung wird dieser Zeitpunkt ein bestimmter sein. Der Abschluss in dem geforderten Augenblick und die Dauer des Abschlusses kann in einfacher Weise durch eine centrische Erhöhung auf der Scheibe k, oder auch durch andere bekannte Einrichtungen erreicht werden. Durch Auswechselung der Scheibe k lässt sich der Abschluss auf einen anderen Zeitpunkt verlegen.

Es lässt sich auch bei der gewählten Lage des Ausblaserohres am unteren Ende des Cylinders d der Abschluss des Ausblaseventils so festsetzen, dass sämmtliche oder fast sämmtliche Rückstandsgase durch die Arbeitsgase herausgetrieben werden.

In der Lagerung und Mischung der Arbeits- und Rückstandsgase bei der vorbeschriebenen Kolbenbewegung und gleichzeitig der Festsetzung der im Cylinder zurückbleibenden Menge von Rückstandsgasen durch Lage des Ausblaserohres und Abschluss desselben in einem bestimmten Zeitpunkt liegt in der Hauptsache das Wesen der Erfindung. Durch die Einrichtung des Hohlraumes f in Verbindung mit der Ausblasesteuerung ist eine Lagerung und Mischung der Arbeits- und Rückstandsgase erreichbar, welche möglichst nahe übereinstimmt mit der Lagerung und Mischung der Arbeits- und Rückstandsgase in einem Otto'schen Viertactmotor im Augenblick der Zündung, und wie bei diesem erfolgt auch die Zündung an der Eintrittsstelle der Arbeitsgase in den Verdichtungsraum.

Die erwähnte Uebereinstimmung der Schichtung und Mischung der Gase ergibt sich aus dem Verfolg der Strömung der letzteren beim Rückwärtsgang des Kolbens. Zunächst treiben im Anfang des Hubes die durch das Ventil e in den Raum f tretenden Arbeitsgase die in letzterem befindlichen Rückstandsgase vor sich her. Dann nach Abschluss des Ausblaserohres werden in der Verdichtungsperiode die Rückstandsgase durch die freien oberen Oeffnungen des Raumes f in diesen gedrängt, während fortdauernd Arbeitsgas von der anderen Seite durch das Ventil e eintritt. Die relative Lage der Arbeits- und Rückstandsgase gegen einander bleibt also die gleiche, wie in der genannten Viertactgaskraftmaschine, in den Hauptmassen im Verdichtungsraum hinter einander, an den Berührungsstellen dabei sich mehr oder weniger vermischend. An der Zündstelle befindet sich das an entzündbarem Gas reichste Gemenge. Erfahrungsmässig ist die so erreichte Lagerung und Mischung der Gase für Kurbelmaschinen die günstigste.

Auch die in Fig. 2 und 3 dargestellte Gasmaschine von R. Bayer in München (* D. R. P. Nr. 59322 vom 3. Mai 1890) arbeitet mit einem Doppelkolben, durch dessen Gestaltung ein eigenartiges Arbeitsverfahren bewirkt wird; es wird eine doppelte Expansion der Gase ermöglicht.

Um das Verbundverfahren durchzuführen, soll die Explosion und ein Theil der Expansion auf der einen Seite des Kolbens, die weitere Expansion auf der anderen Seite desselben bewirkt werden, und zwar in der Weise, dass ein Differentialkolben für den ersten Hub seine kleinere, für den zweiten die grössere Fläche dem Gasdruck bietet. Zweck dieser Einrichtung ist, möglichst weitgehende Expansion und grössere Gleichförmigkeit des Ganges unter Beibehaltung des Viertactes in der eincylindrigen Gasmaschine zu erreichen. Die Maschine besteht der Hauptsache nach aus einem Cylinder und einem eigenthümlich gestalteten Kolben KP, dessen Kolbenstange in einer im Boden des Cylinders befindlichen Stopfbüchse dicht geführt und durch eine Pleuelstange mit der Antriebskurbel der Maschine verbunden ist. In dem Theile K des Kolbens befindet sich ein Ventil v, dessen Ventilstange s gasdicht in der hohlen Kolbenstange geführt ist und durch dieselbe hindurch nach einer Steuervorrichtung geht. Die letztere hat den Zweck, dass das Ventil v sich bei jedem beliebigen Aufgange des Kolbens zum ersten Male und dann bei jeder zweiten Umdrehung der Maschine öffnen kann; sie besteht aus einem Stein h, auf welchem eine Platte g ruht. Der Stein h wird auf und ab gehoben, relativ zur Kreuzkopfbewegung, durch das obere Ende der Stange k, die so mit der Pleuelstange in Verbindung steht, dass sie beim Kurbelaufgang dem Kreuzkopfe voreilt und dadurch den Stein h gegenüber der Pleuelstange bezieh. dem Kolben hebt, beim Abwärtsgang wieder voreilt und dadurch den Stein h gegenüber der Pleuelstange sinken macht. Stein h ist durchlocht und mit der Platte g abgedeckt, die ebenfalls durchlocht ist und über h so hin und her geschoben werden kann, dass die Bohrung in h bald offen, bald verdeckt ist. Ist dieselbe verdeckt, so wird das Ventil v beim Aufgange des Kolbens in Folge der Voreilung der Stange k hochgedrückt bezieh. geöffnet, ist jedoch die Bohrung frei, was immer beim nächsten Aufgange der Fall sein muss, so tritt die Ventilstange s in die Bohrung von h ein, und das Ventil p bleibt geschlossen.

Textabbildung Bd. 284, S. 86

Das Hin- und Herschieben der Platte g, welche die Bewegung von h mitmacht, geschieht durch eine weichenartige Rinnenführung mn, die hier in den Linealen der Kreuzkopfführung sitzt. Platte g trägt an ihren Enden Steine ll, die abwechselnd in den Rinnen m und n auf und ab gehen, der senkrechten Bewegung |87| der Platte g folgend, und dabei die letztere von links nach rechts oder umgekehrt wagerecht verschieben.

Die Unischaltung der Steine Z, so dass sie einmal in den Rinnen m und einmal in denjenigen n auf und ab gehen, geschieht durch eine einfache Vorrichtung. An dem unteren, spitz zulaufenden Ende jeden Steines l sitzen zwei Blattfedern, und zwar an jeder Seite eine. Diese werden beim Einlaufen von l in eine der Rinnen, z.B. m gespannt, beim Hochgehen von l wird beim Einlaufen in den Kreuzungspunkt der Rinnen nur die eine Feder gespannt bleiben, und zwar so lange, bis die Spitze von l den Kreuzungspunkt überschreitet, in welchem Momente die gespannte Feder zur Wirkung kommt und den Stein von links nach rechts schleudert, so zwar, dass derselbe in Folge der nachwirkenden lebendigen Kraft über seine Mittelstellung hinausgeht. In demselben Momente aber erfolgt der Niedergang der Platte g, es gelangt der Stein in die Rinne n und zieht nun die Platte g noch weiter nach rechts. Beim folgenden Auf- und Niedergange der letzteren erfolgt das umgekehrte Spiel der Steine l, welche dieselbe dann wieder nach links ziehen. Auf diese Weise bewirken also die Steine ll beim Hoch- und Niedergange des Kolbens ein Verdecken der Bohrung in h durch die Platte g, beim nächsten Hoch- und Niedergange dagegen ein Freigeben derselben. Eine Feder f am unteren Ende der Ventilstange s ist bestrebt, die Stange s gegen die Platte g zu pressen.

Die soeben beschriebene Steuerung des Ventiles v arbeitet wie folgt: Der Kolben PK ist im Niedergange begriffen, die Steine l befinden sich in den Rinnen n. Ist der Kolben an seinem unteren Todtpunkte angekommen, so ist die Platte g durch die Steine l so weit nach rechts gezogen, dass die Bohrung von k durch die Platte g verdeckt ist. Beim nun folgenden Hochgange des Kolbens wird mittels der Voreilung der Stange k der Stein h gegenüber dem Kolben gehoben und bewirkt dadurch ein Oeffnen des Ventils v. Bei der Ankunft des Kolbens im oberen Todtpunkt ist die Stange g von dem Steine l so weit nach links gezogen, dass ihre Bohrung mit derjenigen von h correspondirt und die Stange s unter Mitwirkung der Feder f in die letztere eintritt, das Ventil v also schliesst. Die Steine l treten in die Rinnen m ein. Beim zweiten Niedergange des Kolbens und der Steine l bleibt v geschlossen, da die Stange k wieder voreilt und h sinken macht, desgleichen beim zweiten Hochgange, und öffnet sich erst wieder, wenn der Kolben beim nun folgenden Niedergange in seinem untersten Todtpunkt angelangt ist, also die Steine l sich in der tiefsten Stellung in n befinden und s auf g aufsitzt und nun wieder hochgeht.

Der Gang der Maschine ist folgender: Die Theile K und P des Differentialkolbens sind in fester Verbindung mit einander. Auf der Seite A des Kolbens findet Explosion statt, diese wirkt auf die Ringfläche KP des Kolbens und treibt ihn bei geschlossenem Ventil v nach abwärts. Die Füllung mit Gasgemisch war dabei so bemessen, dass bis zum unteren Todtpunkte dieses Hubes erst die Hälfte der Explosionskraft verbraucht ist. Ist der Kolben unten angelangt, so wird das Ventil v durch die Steuerung Tc h g geöffnet, die Gase treten durch den Kolben K hindurch, expandiren in den freien Raum B hinein und treiben in Folge des ihnen noch innewohnenden Expansionsvermögens den Kolben aufwärts, indem sie nur auf die Fläche des Kolbens P wirken können, da auf beiden Seiten A und B des Kolbens K bei offenem Ventil v gleiche Spannung herrscht.

Im oberen Todtpunkte des Kolbens ist die Kraft völlig erschöpft, das Ventil v wird durch die Steuerung geschlossen, und der nächste durch das Schwungrad bewirkte Hub lässt auf Seite A Einsaugen neuen Gemisches und auf Seite B Ausblasen der Verbrennungsgase entstehen. Hierbei wird das in den Raum B einmündende Austrittsventil e geöffnet, und die Abgase gelangen in das Auspuffrohr.

Der nun folgende Hub hat auf A Compression des neuen Gemisches zur Folge, während für Seite B ein Leergang sein würde. Es werden jedoch bei diesem Hube die eben verdrängten Abgase noch einmal zurückgeholt, um den Cylinderraum B warm zu halten. Hierbei wirkt Ventil e selbsthätig als Saugventil. Im oberen Todtpunkte dieses letzten Hubes erfolgt auf Seite A Explosion und dann Expansion, der Kolben wird herabgetrieben und die Abgase auf B endgültig ausgeblasen. Das Spiel der Maschine wiederholt sich nun von neuem in der beschriebenen Weise.

Statt die Abgase nach vollendeter Arbeitsleistung ein erstes Mal auszustossen, zurückzuholen und endgültig auszublasen, kann man auch in B comprimiren, dann im nächsten Hub expandiren lassen und endlich ausblasen. Die Arbeitsweise ist also folgende:

auf Seite A Einsaugen des Brenngemisches
auf Seite B Ausstossen der Verbrennungsreste
Hub I,
der folgende Kolbenaufgang:
auf Seite A Compression
auf Seite B Zurückholen der ausgestossenen
Verbrennungsgase
Hub II,
der zweite Kolbenniedergang:
auf Seite A Explosion und Expansion
auf Seite B endgültiges Ausstossen der Abgase
Hub III,
der nächste Kolbenaufgang:
auf Seite A
auf Seite B
weitere Expansion in beiden Räu-
men durch v hindurch
Hub IV,

und endlich, nach Schluss von r, im oberen Todtpunkte wieder getrennt auf A Einsaugen des frischen Gasgemisches und auf B Ausstossen der verbrauchten Gase. Die Steuerung des Auspuffventiles e, welches einmal von der Maschine aus bethätigt wird und einmal selbsthätig als Saugventil wirkt; ist folgende: Auf der Antriebswelle der Maschine sitzt ein Excenter, das mit einer Excenterstange gekuppelt ist. Am Ende dieser Stange ist eine Hülse angebracht, in der sich die Ventilstange des Ventiles e führt, welche durch eine Spiralfeder gegen die Hülse gedrückt wird, so dass sie die auf und ab gehende Bewegung der letzteren mitmachen muss. Wird also die Hülse mittels des Excenters gehoben, so wird Ventil e geöffnet. Eine selbsthätige Oeffnung von e kann erfolgen, wenn im Raume B eine Saugwirkung stattfindet, welche die Spannkraft der Ventilfeder überwindet. In diesem Falle bewegt sich die Ventilstange unabhängig von der Hülse.

Die Umsteuerung erfolgt durch die Vertauschung der Stange h mit einer symmetrisch an der Schwinge angebrachten Stange k1, die, mit k vollkommen gleich, nur zu wechselnden Zeiten wirkt, wenn sie statt k zum Eingriff gebracht wird. Der Uebergang von k auf k1 ist mittels Coulisse und Stein h ausgeführt. Die Umsteuerung ist ausreichend und vollständig durch Umlegen der genannten |88| Coulisse und vollzieht sich bei einer Zwillingsanordnung dieses Motors zu jeder Zeit ohne weiteres.

Man kommt mit dieser Maschine ohne Nebenapparat dem Gleichförmigkeitsgrad der Zweitactmaschine nahe. Mit dem Aufwand, den man sonst für den Zweitact macht, wird der Eintact oder die doppeltwirkende Kraftabgabe erreicht.

Soll die Maschine für flüssige Brennstoffe eingerichtet werden, so wird der Theil P des Kolbens PK, welcher schon aus constructiven Gründen immer ein Hohlkörper sein und wegen seines Eintauchens in den Explosionsraum beim Gange der Maschine bedeutende Erwärmung erfahren wird, als Verzehrer benutzt. So, wie in Fig. 3 oder ähnlich geformt, wirkt der Verdampfer wie folgt: G sei ein Gefäss, aus dem z.B. Erdöl tropfenweise auf ein Ventil c im Deckel des Verdampfers P niederfällt. Ventil c öffnet sich nach innen und lässt während des Saughubes der Maschine und durch dessen Wirkung Oel und Luft so eintreten, dass beide zerstäubt und innig gemischt in den heissen Hohlraum von P gelangen. Hier verdampfen die Oeltheilchen alsbald, und es treten durch Ventil d bei den Saughüben der Maschine nur die gasförmigen Gemische in den Cylinder. Auf das Ventil d ist ein Rohr aufgesetzt, welches den bei der Oelverdampfung sich bildenden Schlamm und die noch nicht verdampften schweren Oeltheilchen zurückhalten soll. Um bei der Verwendung flüssiger Brennstoffe die Fortpflanzung der Entzündung der Gase bis in den Vorrathsraum der Brennstoffe zu verhindern und um die Verbindung der Erwärmungsstelle der Gase mit dem Vorrathsraum der entzündlichen Brennstoffe feuersicher zu unterbrechen, ohne den Zufluss der letzteren vom Vorrathsraume zu hemmen, ist ein Gefäss in die Leitung eingeschaltet, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die unentzündlich ist und kleineres oder grösseres specifisches Gewicht besitzt als die zu vergasende Flüssigkeit, so dass letztere durch erstere tropfenweise nach unten bezieh. nach oben hindurchgelangen kann. Diese Tropfen bewegen sich in solchen Zwischenräumen, dass eine Entzündung des einen nicht auf den anderen sich fortpflanzen kann. In Fig. 3 ist z.B. a das Leitungsrohr von einem Erdölgefässe her, welches in ein mit Wasser gefülltes Gefäss G nach unten geführt ist. Das Erdöl tritt durch das Leitungsrohr unten aus, steigt in Tropfen im Wasser hoch, sammelt sich oben wieder und tropft durch das Rohr b nach dem Verdampfer ab. Eine Entzündung der Dämpfe in P hat mindestens an der Wasseroberfläche ihre Grenze, und eine dabei eintretende Spannungserhöhung treibt höchstens das Wasser in das Rohr a und vergrössert dadurch die Entfernung nach der Oelgrenze im Vorrathsraume noch mehr.

Das Ventil v vermittelt Schwächungen und Verstärkungen der Explosionen bei Beibehaltung des einmal angenommenen Mischungsverhältnisses zwischen Gas und Luft. Die Kolbenseite B hatte, während auf A Compression und dann Explosion und Expansion hervorgebracht werden, zwei freie Hübe, und diese benutzen wir. Vorhin wurden die Abgase noch einmal zurückgeholt, um dann im nächsten Hub ausgeblasen zu werden. Der Normalbetrieb habe das für jeden Hub von der Seite A eingesaugte Volumen als Verbrauchsgrösse. Die Schwächung wird hervorgebracht, indem weniger als dies Volumen, die Verstärkung, indem mehr für die Arbeitsperiode verbrannt wird; es wird zu dem Zwecke brennbares Gemisch wieder hinaus- bezieh. noch hineingeschafft, und eben dies besorgt die Seite B. Wird nach Zurückbewegung des Saughubes auf A das Kolbenventil v geöffnet, um erst nach einem Wegstück im nächsten Hub geschlossen zu werden, so wird dadurch das zur folgenden Explosion und Expansion gelangende Gemisch verringert um die durch v übergetretene Menge, welche ihrerseits nach Schluss von v auf dem noch übrigen Wegstück aus einander gezogen wird, um auf dem nächsten Hub verdichtet und wieder herausgeschafft zu werden zu späterer Verwendung. Die Verstärkung geschieht in der Weise, dass während des Compressionshubes auf A die Seite B frisches Gemisch ansaugt und während des nächsten Hubes verdichtet; zu Ende dieses Hubes tritt Oeffnung von v ein, so dass jetzt die brennenden Gase von A her sich mit den neu comprimirten vereinigen zu einer zweiten Explosion. Hieraus erhellt, dass man auch folgenden Arbeitsgang erzeugen kann, kleinen Compressionsraum vorausgesetzt:

Seite A Einsaugen des Gemisches, Seite B Ausblasen der Abgase, nächster Hub v eine Zeitlang geöffnet, also zuerst Uebertreten eines Theiles des Brenngemisches von A nach B, dann v geschlossen, auf A Compression, B Erniedrigung der Dichte. Im Todtpunkt auf A Explosion und im darauffolgenden Hub A Expansion, auf B Compression des übergetretenen Brenngemisches. Zweiter Todtpunkt: v geöffnet, auf B Explosion. Im Hub B Expansion und Uebertritt der Gase von A nach B. Im Rückgang endlich wieder auf A Ansaugen frischen Brenngemisches, v geschlossen und auf B Ausblasen der Abgase. Es erfolgen wieder beide Explosionen bei constanten Volumen. Gänzliches Ausfallen der Explosionen wird hervorgebracht, indem, wie üblich, während des Saughubes nur Luft angesaugt wird. Die Einführung verschiedener Füllungen gibt, wie erwähnt, verschiedene Compression. Um nun aber die Compressionsendspannung nicht zwischen grossen Grenzen schwanken zu lassen, werden in den Compressionsraum ein oder mehrere Kammern eingeschaltet, die durch Steuerorgane mit dem Cylinderinnern in Verbindung gebracht werden können. Bei grösseren Füllungen werden eine oder mehrere dieser Kammern geöffnet, so dass das Brenngemisch auch in sie hinein comprimirt werden kann, darin mitentzündet wird und daraus mitexpandirt, wobei natürlich die Grösse dieser Kammern so bemessen ist, dass die jeweilige Füllung die Normalcompression erhält.

Gasmaschine mit zwei Kolben von D. Clerk in Sutton Coldfield, England (* D. R. P. Nr. 55481 vom 16. April 1890). Eigenartig für die Maschine ist ein Gelenksystem, welches zur Steuerung des als Hilfskolben dienenden zweiten Kolbens dient.

Das Gelenksystem wird durch ein im Kurbelschub bewegtes Kniegelenk gekennzeichnet, dessen schwingendes Glied mit dem bewegten, an die Hilfskolbenstange angreifenden Gliede oder dem Lenker durch eine der Streckung entsprechende Mittellage derart hindurchschwingt, dass der Hilfskolben während der Arbeitsperiode des Hauptkolbens nahezu stillsteht, während im Uebrigen eine zwangsweise Antriebsverbindung zwischen der rotirenden Hauptkurbel und dem Hilfskolben geschaffen ist.

In dem mit Kühlmantel umgebenen Cylinder A1, Fig. 4, ist ausser dem Arbeitskolben A der Hilfskolben G wirksam. Der Arbeitskolben A schliesst mittels der Pleuelstange A2 an die Kurbel oder Kröpfung B der Welle B1 welche dem an derselben Welle sitzenden Kurbelzapfen |89| bei C für den Hilfskolben voreilt. Letztgenannte Kurbel veranlasst mittels der Kuppelstange C1 den Antrieb des Hebelarmes D an der Welle D1, so dass das mit derselben Welle verbundene Glied E des Kniegelenks EE1 eine schwingende Bewegung erhält. Der mit diesem Glied E in Verbindung stehende Lenker E1 greift am anderen Ende an das axial geführte Querhaupt F der zum Hilfskolben G gehörigen Kolbenstange F1.

Textabbildung Bd. 284, S. 89
Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Stellung steht der Arbeitskolben im unteren Hubwechsel, wobei sich die Ladung in comprimirtem Zustande zwischen diesem und dem Hilfskolben G befinden soll; in dieser Stellung erfolgt die Zündung, und der durch die Explosion hervorgerufene Druck treibt den Arbeitskolben vorwärts.

Das Gelenksystem ist nun darauf berechnet, dass während des grösseren Theils dieser Hubbewegung des Arbeitskolbens der Hilfskolben nahezu seine Endstellung beibehält, nämlich so lange, bis der Arbeitskolben den Auspuff H freilegt und so der Cylinderinhalt in die freie Atmosphäre ausströmen kann; dann bewegt sich der Hilfskolben G vorwärts, indem er die verbrannten Gase vor sich her zum Auspuff H heraustreibt, während er hinter sich eine neue Ladung des Explosionsgemenges in den Cylinder – durch das Luft- und Gaseinlassventil J – ansaugt. Die beiden Kolben kehren nun, indem sie einander beliebig nahe bleiben, ohne sich jedoch zu berühren, zur Ausgangsstellung zurück, wobei die Ladung hinter dem Hilfskolben G und zwischen diesem und dem Cylinderdeckel K verdichtet wird. Das unter Feder- oder Gewichtswirkung stehende Lufteinlassventil J schliesst sich selbsthätig, sobald das Ansaugen der Ladung aufhört.

In dem Maasse, wie sich der Arbeitskolben dem Ende seines Einwärtshubes nähert, entfernt sich der Hilfskolben von ihm, so zwar, dass beide Kolben ziemlich gleichzeitig ihre Hubgrenze erreichen. Die verdichtete Ladung tritt durch das Ventil L im Kolben G vor denselben, je mehr sich der Zwischenraum zwischen diesem und dem Arbeitskolben erweitert, und füllt genannten Zwischenraum aus.

Gerade bei seiner Hubgrenze legt der Kolben G den Kanal G1 frei, der nach dem rohrförmigen Glühzünder oder der Zündkammer G2 führt, so dass die unter Compression stehende Ladung explodirt wird. Der Abstand des glühenden Theiles des Rohres G2 von dem Explosionsgemisch ist so gewählt, dass ein genügender Verzug im Entzünden Platz greift, um den Kolben G seinen Hub vollenden und ebenso das Ventil L zur Ruhe kommen zu lassen, ehe die Explosion stattfindet.

Unter Einwirkung der Explosion bewegt sich der Arbeitskolben vorwärts, und der ganze Vorgang wiederholt sich in der beschriebenen Weise.

In der Stellung der Fig. 4 ist das Verdichtungsspiel gerade abgeschlossen und die Kolben stehen für die Zündung bereit. Bei Fig. 5 hat. sich der Arbeitskolben A etwas vorbewegt, und der Arm D, sowie das Glied E an der schwingenden Welle D1 nehmen eine Grenzstellung ein, welche der etwas vorgeschobenen Stellung des Hilfskolbens G entspricht.

In Fig. 6 steht der Arbeitskolben weiter nach vorn und im Begriff, den Auspuff zu eröffnen, während der Arm D nebst Glied E seine Stellung, wie ersichtlich, geändert hat und der Hilfskolben G bereit steht, seinen Hub zu beginnen. In Fig. 7 hat der Arbeitskolben seine Hubgrenze erreicht und schon ein Stück seines Rückganges zurückgelegt, so dass der Auspuff H gerade geschlossen ist. Der Hilfskolben G hat zu dieser Zeit seinen Hub vollendet, dabei die Auspuffgase ausgetrieben und eine frische Füllung durch das Ventil J eingesogen. um nun gleichzeitig mit dem Arbeitskolben zurückzugehen. Der Abstand der beiden Kolben kann auf eine beliebige untere Grenze eingestellt werden und wird zweckmässig so klein, wie es die constructive Ausführung gestattet, gewählt, damit die Auspuffgase so vollständig wie möglich ausgetrieben werden.

Textabbildung Bd. 284, S. 89
Der Kolben G vollendet seinen Einwärtshub, wenn das Glied E in solcher Lage ist, dass der Mittelpunkt des Kniegelenkzapfens E2, derjenige des Querhauptzapfens F2 in einer Richtung liegen (Fig. 4). Der Arm D und das Glied E sind ferner so gegen einander versetzt, dass dieses Zusammenfallen in eine Richtung dann oder ziemlich zu der Zeit stattfindet, wenn der Treibkolben A seinen Einwärtshub vollendet hat; durch gehörige Abpassung der Längen der Theile D und E und ihrer Stellungen an der schwingenden Welle D1 kann jede gewünschte Verzögerung in der Bewegung des Kolbens G eingerichtet werden, so dass derselbe sich nur ganz wenig verschiebt, während der Hauptkolben seinen Arbeitshub ausführt.

Auf diese Weise erhalten die beiden Kolben die gewünschten Bewegungen, und alle die Vorgänge des Ladungs-, Auspuff-, Verdichtungsspiels und der Zündung werden in einem Cylinder so durchgeführt, dass je ein Bewegungsantrieb auf jede Umdrehung kommt.

Das für den Zutritt von Gas und Luft vorgesehene Ventil J kann wie das Ventil L am Hilfskolben in bekannter Weise eingerichtet sein, und es kann auch erforderlichenfalls |90| ein besonderes Gaseinlassventil angebracht werden. Eine besondere Ladungszuführung durch seitliche, mit Ventilen oder Schiebern eingerichtete Kanäle ist ebenso an Stelle der directen Zuführung durch den Hilfskolben, welche vom Erfinder vorgezogen wird, anwendbar.

Der Explosionsvorgang bleibt auf den Raum zwischen den Kolben beschränkt; eine Anzahl von geeigneten Ringen am Hilfskolben macht denselben fähig, den Explosionsdruck in gleicher Weise wie der Arbeitskolben auszuhalten.

Die Gasmaschine von A. Bergl, H. Lentz, F. Czermak und L. Streitmann in Wien (* D. R. P. Nr. 57677 vom 21. December 1890) arbeitet im Zweitact.

Der Arbeitskolben wird in dem mit einem beiderseits offenen Führungscylinder verbundenen, gegen Wärmeausstrahlung geschützten Arbeitscylinder hin und her bewegt und überträgt die Bewegung mittels einer elastischen Pleuelstange auf eine auf der Schwungradwelle sitzende unrunde oder excentrische Scheibe; dieser Arbeitscylinder ist mit einem besonderen Explosionsraum verbunden und mit einem Auspuffventil versehen, welch letzteres im geeigneten Zeitpunkt von der den Kolben bewegenden unrunden Scheibe geöffnet wird.

Fig. 8 ist ein Längsschnitt der Maschine.

Auf dem Bett der Maschine ist ein Gehäuse A montirt, welches mit dem Lager für die Schwungradwelle a und dem beiderseits offenen Führungscylinder B aus einem Stück hergestellt ist. Der letztere ist so angeordnet, dass er möglichst mit der Aussenluft in Berührung steht, um eine rasche und vollkommene Ausstrahlung der etwa aufgenommenen Wärme zu ermöglichen.

Mit dem Cylinder B ist der Arbeitscylinder C verbunden, dessen Länge gleich ist einem Kolbenhub und dessen innerer Durchmesser etwas grösser ist als der des Führungscylinders. An der Verbindungsstelle der beiden Cylinder ist eine Isolirschicht, bestehend aus auf einander folgenden schlechten und guten Wärmeleitern cdc, eingelagert; durch welche die Fortpflanzung der in den Wandungen des Arbeitscylinders sich ansammelnden Wärme auf den Führungscylinder B hintangehalten wird.

Mit dem Arbeitscylinder ist durch einen Kanal f ein besonderer Explosionsraum D in Verbindung gebracht, in welchen die mit Luft gemischten Betriebsgase durch einen Gasventilkopf F einströmen und durch eine geeignete Zündvorrichtung E zur Explosion gebracht werden.

Der Gasventilkopf enthält (Fig. 8a) ein leichtes Luftventil g, ein durch eine Schraubenfeder h auf seine Sitze niedergedrückt erhaltenes Doppelsitzventil i für die Mischung von Gas und Luft und ein Einlassventil k.

Eine andere Form des Gasventilkopfes zeigt Fig. 8, bei welcher das Doppelsitzventil i1 gleichzeitig Einströmventil ist.

Die Zündvorrichtung kann aus einer Gasflamme (Bunsenbrenner) bestehen, welche durch den Zündkanal l in den Explosionsraum hineinschlägt, doch kann eine elektrische Reibungs- oder Percussionszündung verwendet werden.

In den beiden mit einander in vorbeschriebener Weise verbundenen Cylindern B und C bewegt sich der zwecks leichterer Abkühlung rohrförmig gestaltete Kolben G, dessen in den Arbeitscylinder C hineinragender Kopf m durch eine Wärme schlecht leitende Schicht n vom Kolben isolirt ist, um die Uebertragung der in dem Arbeitscylinder herrschenden Temperatur auf den Kolben zu verhindern. Mit dem letzteren ist eine Pleuelstange H gelenkig verbunden, in der eine Volutfeder o angeordnet ist, um den bei jeder Explosion plötzlich auftretenden Stoss als gleichmässigen Druck auf die Schwungradwelle a zu übertragen. Zu dem Zwecke ist der in einer rahmenartigen Führung der Pleuelstange verschiebbare und durch die Volutfedern bewegte Kurbelzapfen p in einer auf der Welle a aufgekeilten, excentrisch abgedrehten oder unrunden Scheibe I befestigt, welche gleichzeitig im geeigneten Zeitpunkt auf einen Hebel K einwirkt, durch welchen das Gasauspuffventil L gesteuert wird. M ist das Schwungrad der Gasmaschine.

Textabbildung Bd. 284, S. 90
Um die Maschine in Gang zu setzen, wird die Zündvorrichtung E (in diesem Falle der Bunsenbrenner) und der Gasventilkopf F mit einer Gasleitung verbunden, das aus dem Brenner strömende Gas entzündet, hierauf die Gasleitung zum Ventilkopf geöffnet und das Schwungrad M in der Richtung des Pfeiles in rasche Umdrehung versetzt, bis die erste Explosion stattfindet.

Bei der Drehung des Schwungrades bewegt sich der Kolben G nach auswärts, und es entsteht, da das Doppelsitzventil i1, Fig. 8, bezieh. i, Fig. 8a, durch die Spannung der Feder geschlossen gehalten wird, hinter dem Kolbenkopf m im Arbeitscylinder C ein Vacuum. Dieses Vacuum wird in Folge der Weiterbewegung des Kolbens so gross, dass der Gas- und Atmosphärendruck im Ventilkopf die Spannung der Feder überwindet. Das Ventil i bezieh. i1 wird in Folge dessen plötzlich geöffnet und das Gas- und Luftgemisch tritt rasch in den Explosionsraum D, worauf, da hierdurch der Aussendruck auf das Doppelsitzventil vermindert und geringer wird als die Spannung der Feder h, diese das Ventil sofort wieder schliesst.

In Folge des Vacuums wird die Flamme durch den Zündkanal l eingesogen und bringt das Gasgemisch zur Explosion, wodurch ein plötzlicher Stoss auf den Kolben ausgeübt und der Kolben weiter nach auswärts getrieben wird. Hierbei wird dieser plötzliche Stoss zunächst von der in der Pleuelstange gelagerten Volutfeder o aufgenommen und als gleichmässiger Druck auf die unrunde |91| Scheibe I übertragen, welche auf diese Weise die Welle a sammt dem Schwungrad in gleichmässige Umdrehung versetzt.

Ist der Arbeitskolben in seiner äussersten Stellung angelangt, so drückt die unrunde Scheibe I den Hebel K nach abwärts und öffnet dadurch das Gasauspuffventil L, so dass die ausgenutzten Verbrennungsgase beim Rückgang des Kolbens entweichen können; bei jeder Umdrehung des Schwungrades wiederholt sich der beschriebene Vorgang.

Durch die beschriebene Herstellung eines Vacuums und das dadurch erfolgende plötzliche Eintreten des Gasgemenges wird ein inniges Mischen von Gas und Luft behufs besserer Explosionsfähigkeit bewirkt.

Die Gasmaschine von W. H. Green in London (* D. R. P. Nr. 57814 vom 9. Juli 1890) soll zur Leistung geringer Arbeit, etwa als Modellmaschine, Benutzung finden; es ist deshalb mehr auf äusserste Einfachheit der Ausführung als auf zweckmässige Gasausnutzung Rücksicht genommen (Fig. 9 bis 11).

Textabbildung Bd. 284, S. 91
In dem Cylinder A, welcher an seinem unteren Ende eine Luftkammer enthält, bewegt sich der Kolben B, der unter Vermittelung der Pleuelstange C auf den Kugelzapfen D der Antriebswelle E eingreift. F ist das den Abwärtsgang des Kolbens vermittelnde Schwungrad. Der Gasschieber H und der Luftsteuerkolben P werden gemeinschaftlich von der Stange G aus bethätigt, welche ihren Antrieb von einer Kurbelscheibe der Schwungradwelle empfängt. J ist der Kanal, durch welchen das Gas- und Luftgemisch in den Cylinder A eintritt und die Explosionsproducte aus dem Cylinder heraustreten. Der Kanal J steht einestheils mit dem Kanal I des Schieberspiegels, andererseits durch Kanal R mit dem Gehäuse O des Luftkolbens P in Verbindung. Q ist der Auslass für die Verbrennungsproducte. Die Entzündung des Gases in dem Zündkanal I erfolgt mittels der wagerechten Speiseflamme L, welche durch eine Leitung mit Gas gespeist wird und durch eine nach oben schlagende kräftige Flamme L3, welche in den Schornstein L5 hineinschlägt, erhalten wird. Das zum Speisen der Maschine dienende Gas gelangt in das Gehäuse des Gasschiebers H und wird hinsichtlich seiner Menge entsprechend der Umdrehungszahl der Gasmaschine durch einen Centrifugalregulator geregelt. Der Gasschieber enthält zwei Bohrungen, eine weitere und höher liegende, rechtwinklig im Schieber H abgebogene H2, durch welche das Gas aus dem Schiebergehäuse H3 in den Gaskanal J überführt wird, sowie eine darunter liegende engere Bohrung H1, durch welche das Gas mittels der Flamme L entzündet wird. Der Zündkanal J ist an seinem inneren, dem Kanal 1 zugekehrten Ende durch ein nach innen schlagendes Kugelventil K bedeckt, welches den Kanal I bei der Rückwirkung der Explosion abschliesst. Der Luftsteuerkolben P ist in seinem Innern hohl, hat eine seitliche, dem Kanal R zugekehrte Oeffnung, ferner an seinem oberen hohlen Ende eine Anzahl kleinerer Bohrungen, welche durch seinen Hohlraum mit der Oeffnung communiciren. An seinem unteren Ende ist der Luftsteuerkolben P abgeschlossen, so dass eine Verbindung zwischen Kanal R und dem Auslass Q nur dann stattfindet, wenn der Luftsteuerkolben P bis zu dem Rande des höher gelegenen Kanals R gehoben ist. Der Gasschieber H und der Luftsteuerkolben P werden mit gleichmässigem Hube von der Excenterstange G aus angetrieben; diese beiden Steuerorgane haben eine Nacheilung von ungefähr 35 bis 40° gegen den Arbeitskolben.

(Fortsetzung folgt.)

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