Titel: Neue Gasmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 291 (S. 204–206)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj291/ar291057

Neue Gasmaschinen.

(Fortsetzung des Berichtes S. 178 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Die Maschine von H. Beck in Chemnitz arbeitet nach dem Compoundsystem, indem die Abgase der beiden Hauptcylinder abwechselnd in einen Nebencylinder eintreten und hier weiter wirken.

Textabbildung Bd. 291, S. 204
An das gemeinschaftliche Maschinengestell a (Fig. 14) sind die drei Cylinder b c und d parallel neben einander befestigt. Die Hauptwelle e hat drei Kurbelkröpfungen in gleicher Richtung, und die Kolben b1 c1 und d1 der Cylinder b c und d sind mittels der Schubstangen b2 c2 und d2 mit den Kurbeln der Welle so verbunden, dass diese Kolben b1 c1 und d1 stets gleiche Bewegungsrichtungen aufweisen und immer gleichzeitig, bald in der hinteren, bald in der vorderen Todtpunktstellung ankommen. Die beiden Cylinder b und c bilden die Hauptkraftcylinder und der Hilfscylinder d ist möglichst eng zwischen beiden angeordnet. Zur Einführung der Kraftmittel und zur Zündung der Ladung sind an den freistehenden hinteren Enden der beiden Cylinder b und c Cylinderköpfe befestigt, welche die Einlass- und Zündorgane, beispielsweise Zünd- und Steuerungsschieber, tragen, und ferner ist der Hilfscylinder d mit einem grossen Kopfschlusstück versehen, welches als gemeinschaftliches Traversenstück alle drei Cylinder b c und d verbindet. In diesem Traversenstück sind auch die Zwischenventile b6 und c6 und die Auslassventile b8 und c8 angeordnet. Die von der Hauptwelle e aus in der halben Umdrehungszahl getriebenen Steuerwellen k und k1 sind an den beiden Langseiten der Maschine gelagert und werden durch die Stirnräderpaare h bezieh. h1 die konischen Räderpaare i bezieh. i1 bewegt. Von diesen Steuerwellen k und k1 werden einestheils Einlass- und Zündorgane und anderentheils die Zwischenventile b6 und c6, sowie die Auslassventile b8 und c8 gesteuert.

Die Hauptkraftkolben b1 und c1 lassen in ihren inneren Stellungen noch die Kammern b3 und c3 frei und werden in diesen Compressions- oder Explosionskammern die angesaugten und zusammengefassten Gasgemische in einer üblichen Weise entzündet. Durch die rasche Verbrennung entstehen die hochgespannten Kraftgase, welche die Kolben auswärts treiben.

Jeder Kraftcylinder b und c arbeitet im Viertakt, und da die Steuerungsorgane so gestellt sind, dass Cylinder b zündet und Kraft gibt, wenn Cylinder c ansaugt und ladet, und umgekehrt, so wirkt bei jeder Wellenumdrehung abwechselnd bald der eine, bald der andere Cylinder. Zur besseren Ausnutzung der in den Hauptcylindern b und c entstehenden hochgespannten Kraftgase werden nun zur Zeit der Zündung und Entwickelung der grössten Energie einem Theil dieser Kraftgase durch möglichst weite und kurze Zwischenkanäle, Seitenwege in dem naheliegenden Hilfscylinder d geöffnet, wodurch den Kraftgasen grössere Expansionsräume und Kolbenflächen zur Verfügung gestellt werden, als dies sonst in den Hauptcylindern allein geschehen kann.

Zu diesem Zwecke wird der Hilfscylinder d bei jeder Umdrehung durch ein Zwischenventil b6 oder c6 mit dem Kraftcylinder b oder c verbunden, welcher gerade den kraftgebenden Aushub und den ausstossenden Einhub macht, während der andere Kraftcylinder c oder b für sich abgeschlossen den ansaugenden Aushub und den zusammenpressenden Einhub bewerkstelligt.

Saugt also z.B. Cylinder c beim Aushub seines Kolbens c1 an und presst beim Einhub zusammen, so sind Zwischenventil c6 und Ausstossventil c8 geschlossen; Cylinder b und Hilfscylinder d sind aber bei Beginn dieses Aus- und Einhubes durch Oeffnen des Zwischenventils b6 in Verbindung gebracht; die rasch auftretenden und viel Raum verlangenden hochgespannten Kraftgase verbreiten sich auch durch Kanal b5, Ventil b6 und Kanal d3 expansirend und kraftgebend in den Hilfscylinder d auf Kolben d1; ja es können sich auch durch Verbrennung von mit übergerissenen Gasgemischen Kraftgase in diesem Cylinder bilden.

Nach Vollendung dieses gemeinschaftlichen Krafthubes öffnet das Ausstossventil b8, die verbrauchten Gase aus Cylinder b werden direct ausgestossen und die aus dem Cylinder d gehen denselben Weg, sobald sie das Zwischenventil b6 passirt haben.

Bei Beginn der zweiten Umdrehung und während ihres Umlaufes (nachdem also Cylinder c während der ersten Umdrehung für sich angesaugt und zusammengepresst hat) |205| haben die Ventile gewechselt, b6 und b8 haben sich geschlossen und c6 hat sich geöffnet, so dass nun die Cylinder c und d beim zweiten Kraftaushub und Ausstosseinhub zusammenarbeiten.

Während also bei jeder Umdrehung abwechselnd ein anderer Hauptcylinder kraftgebend wirkt, wirkt der Hilfscylinder d bei jedem Aushub kraftgebend bald mit dem einen Kraftcylinder b, bald mit dem anderen c gemeinschaftlich.

Zu einer noch besseren Ausnutzung der Kraftgase in dem Hilfscylinder d kann die Maschine noch in der Weise ausgebildet werden, dass in den Hilfscylinder d noch ein besonders gesteuertes Ausblaseventil eingesetzt wird. Wird dann nach einem jeden Krafthub dasjenige Zwischenventil (durch welches soeben die Kraftgase in den Cylinder d übergetreten waren) geschlossen und das Ausblaseventil noch ein Stück des nun beginnenden Einhubes geschlossen gehalten, so werden die in diesem Cylinder d befindlichen Auspuffgase durch Condensation ein gewisses Vacuum bilden und der Kolben d1 wirkt eine Strecke unter Depression, einwärts kraftgebend. Nach Zurücklegung von etwa 6/10 dieses Einhubes, wo die Depression nachlässt, wird etwa 3/10 des Einhubweges das Ausblaseventil geöffnet, Auspuffgase ausgelassen und beim letzten 1/10 des Einhubweges das Ventil wieder geschlossen, damit zur Verbindung mit dem anderen Hauptcylinder die erforderliche Compression hergestellt wird. Bei einer solchen Maschine müssen grössere Hub- und Durchmesserverhältnisse gewählt werden. Auch kann das Zwischenventil b6 bezieh. c6 schon ein gutes Stück vor Vollendung des betreffenden Krafthubes geschlossen werden, wodurch der Hilfscylinder d weniger Kraftgase bekommt, dadurch letztere länger für sich abgeschlossen bleiben und ein besseres Vacuum ergeben. Der Hilfscylinder d wird in diesem Falle auch kräftiger gekühlt werden müssen; auch wird die Einspritzung eines Sprühregens von Wasser fördernd sein. Das im Hilfscylinder d eingesetzte Ausblaseventil thut auch dann gute Dienste, wenn die gegenseitigen Abmessungen der Cylinder b c und d und ihre Hubverhältnisse ein brauchbares Vacuum im Hilfscylinder d nicht ergeben. Oeffnet dann das Ventil während der Dauer des fast ganzen Einhubes, so wird der Austritt der Auspuffgase aus Cylinder d leichter erfolgen, als wenn diese erst die Zwischenventile b6 und c6 passiren müssten.

Bei der Construction der Gasmaschine von T. Griffiths in St. Davids und T. H. W. Beddols in Bristol (* D. R. P. Nr. 70347 vom 8. August 1891) ist besonders auf die Umsteuerbarkeit Werth gelegt. Zur Bethätigung der umständlichen Steuerung dient Druckluft, welche in einer Pumpe der Maschine erzeugt wird. Bezüglich der näheren Construction verweisen wir auf die Patentschrift.

Steuerungen und Regulirvorrichtungen.

Zweck der Regulirungsweise von L. König in Berlin (* D. R. P. Nr. 70771 vom 1. Januar 1893) ist der, Regelmässigkeit des Ganges der Maschine und geringen Gasverbrauch dadurch zu erzielen, dass die Zusammensetzung der Cylinderladung für alle Kraftleistungen der Maschine gleichbleibend gehalten wird.

Zur Veränderung der Kraftleistung der Maschine wird ein grösseres oder geringeres Volumen Explosionsgemenge dem Cylinder zugeführt, indem das Einströmventil später oder früher geschlossen wird; ausserdem wird aber die im Cylinder vor Eintritt der neuen Ladung befindliche Menge Verbrennungsrückstände variabel gemacht, indem man durch längeres oder kürzeres Offenhalten des Ausströmventils vor Eintritt der Ladung, also zu Anfang der Ansaugeperiode, Verbrennungsproducte zurücksaugt.

Textabbildung Bd. 291, S. 205
Textabbildung Bd. 291, S. 205
Fig. 15 und 16 stellen den Vorgang schematisch dar. m p stellt den ganzen Cylinderraum am Ende eines Kolbenaushubes vor, und zwar ist m n der Compressionsraum, n p der vom Kolben bestrichene oder Ansaugeraum.

Arbeitet die Maschine mit voller Kraftleistung, so werden während des ersten Theiles n o des Ansaugehubes Verbrennungsproducte zurückgesaugt; im Punkt o schliesst sich das Ausströmventil, und es öffnet sich das Einströmventil, das bisher geschlossen war, es wird dann bis zum Ende des Kolbenhubes, also auf dem Wege o p Explosionsgemenge eingesaugt. Die Cylinderladung besteht also aus zurückgebliebenen Verbrennungsproducten im Raum 1, eingesaugten Verbrennungsproducten im Raum 2 und Explosionsgemenge im Raum 3. Soll dagegen die Maschine mit geringerer Kraftleistung arbeiten (Fig. 16), so werden nur während eines kleineren Theiles n o1 der Ansaugeperiode Verbrennungsproducte zurückgesaugt, und es wird durch früheren Schluss des Einströmventils nur ein kleineres Volumen o1 q Explosionsgemenge eingeführt.

Die Cylinderladung besteht also aus den im Compressionsraum zurückgebliebenen Verbrennungsproducten 1, den eingesaugten Verbrennungsproducten 21 und dem Explosionsgemenge 31. Während der Kolben den Raum 41 freilegt, werden keinerlei Gase eingesaugt, sondern nur die im Cylinder enthaltenen verdünnt. Die Menge der zurückgesaugten Verbrennungsproducte muss nun so bemessen werden, dass das Verhältniss des gesammten Volumens Verbrennungsproducte zum Volumen des eingesaugten Explosionsgemenges dasselbe bleibt, also

(1 + 2) : 3 = (1 + 21) : 31.

Textabbildung Bd. 291, S. 205
Die zurückgesaugte Menge Verbrennungsrückstände (2 oder 21) muss daher mit abnehmender Kraftleistung kleiner werden, und die Grenze der Regulirung ist erreicht, wenn überhaupt keine Verbrennungsproducte zurückgesaugt werden.

Nach der Erfindung der Gasmotorenfabrik Deutz in Köln-Deutz (* D. R. P. Nr. 71904 vom 5. Mai 1893) wird die Spannung der Gase im Arbeitscylinder zur Steuerung des Auspuffs und damit zur Regulirung benutzt.

Das Einströmventil q (Fig. 17), welchem von l Luft |206| und von m Gas zugeführt wird, ist selbsthätig, das Ausströmventil f wird durch das auf der Motorachse sitzende Excenter, die Stange b, Schneide c und den von der Membran g h beeinflussten Stichel e bewegt. Wie in dem Patent Nr. 53906 des Näheren erläutert, wird die Viertaktsteuerung des Ausströmventils dadurch hervorgebracht, dass in der Saugperiode die mit dem Saugraum o verbundene Membran abgelenkt und dadurch der Stichel e ausser Eingriff mit der Schneide c gebracht wird, so dass während des folgenden Kolbeneinhubes das Ausströmventil nicht aufgestossen, sondern die in dem Cylinder enthaltene Ladung verdichtet wird. Am Ende dieses Verdichtungsziels wird durch irgend eine bekannte Zündvorrichtung die Ladung entzündet, und beim nächsten Kolbenaushube expandiren die Gase, indem sie Arbeit leisten. Die in dem Saugspiel der Maschine abgelenkte Membran ist während dieser Zeit unter Einwirkung der Feder x wieder in den gezeichneten Ruhestand zurückgekehrt, da nach dem Ende des Saughubes in o wieder Atmosphärenspannung eingetreten war und sich durch die Leitung k der Membran mitgetheilt hatte. In Folge dessen wird beim nächsten Kolbeneinhube durch Schneide c und Stichel e das Ausströmventil aufgestossen, die Verbrennungsgase entweichen, und der Viertakt kann sich wiederholen.

Nun ist zur Ermöglichung der Regulirung in die Membranleitung k ein Rückschlagventil i und eine verstellbare Luftöffnung t eingeschaltet. Es wird dann nach wie vor die Membran während der Saugperiode abgelenkt (indem sich Ventil i lüftet), so dass beim nächsten Kolbeneinhub ein Verdichtungs- und beim Kolbenaushub ein Arbeitsspiel stattfindet. Beim Aufhören der Depression in o schliesst sich nun das Ventil i und lässt keine Luft aus der Membranleitung in das Membrangehäuse g zurücktreten, es wird jedoch durch die feine regulirbare Oeffnung t so lange Luft von aussen in das Gehäuse einströmen und im gleichen Maasse sich der Stichel e senken, bis im Membrangehäuse wieder Atmosphärenspannung herrscht, und bis der Stichel an seinem Anschlage anliegt. Die Grösse der Oeffnung t ist nun so bemessen, dass beim normalen Gange der Maschine der Stichel e noch vor Beginn der Ausströmperiode in seine gezeichnete Stellung zurückkehrt und das Oeffnen des Ausströmventils ermöglicht. Läuft die Maschine jedoch schneller, so wird die mit gesteigerter Geschwindigkeit bewegte Schneide c den Stichel e, welcher nach Ende des Ansaugespiels mit stets gleichbleibender Geschwindigkeit in seine Ruhelage zurückkehrt, beim Beginn des Ausströmspiels noch nicht in seiner Ruhelage antreffen und ihn daher verfehlen. In Folge dessen bleibt das Ausströmventil geschlossen, und es werden die im Cylinder enthaltenen gespannten Verbrennungsrückstände zusammengedrückt und beim nächsten Aushube wieder ausgedehnt, so dass also keine neue Ladung angesaugt und entzündet werden kann. Dieses Spiel wird sich so oft wiederholen, bis die Umlaufzahl der Maschine iu Folge des Ausfalls von Explosionen auf das normale Maass zurückgekehrt ist, so dass der Stichel e wieder rechtzeitig in seiner Ruhelage ankommt; alsdann wird die Maschine im regelmässigen Viertakt weiter arbeiten.

Durch Vergrösserung oder Verkleinerung der Oeffnung t ist die Geschwindigkeit der Maschine nach Belieben zu ändern.

Man kann die verstellbare Oeffnung t statt in die äussere Luft auch in den Theil der Membranleitung münden lassen, welcher über dem Rückschlagventil liegt, da in diesem Theil nach Abschluss des Ventils i ebenfalls Atmosphärenspannung herrscht. Ferner kann man die verstellbare Oeffnung dadurch herstellen, dass man das Ventil i durch einen verstellbaren Anschlag hindert, sich ganz zu schliessen, so dass durch den schmalen Spalt zwischen Konus und Sitz die Luft aus der Membranleitung langsam in das Membrangehäuse zurückströmt.

(Fortsetzung folgt.)

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