Titel: Der Jakovlev'sche Erdölmotor.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 293 (S. 158–161)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj293/ar293038

Der Jakovlev'sche Erdölmotor.

Mit Abbildungen.

Auf mehreren Fachausstellungen in Russland, sowie auf der Weltausstellung in Chicago hat der Erdölmotor der Jakovlev'schen Maschinenfabrik in St. Petersburg das Interesse der Fachleute erregt, und da er sich in der That durch eigenthümliche Einzelheiten und originelle Anordnung auszeichnet, so möge hier eine kurze Beschreibung folgen.

Textabbildung Bd. 293, S. 158
Der Motor wird gewöhnlich in Grössen von 3 bis 8 mit einem stehenden Cylinder, und für grössere Arbeitsleistung mit zwei Cylindern ausgeführt. Ein Bild von der Bauart des eincylindrigen Motors geben die Fig. 1 und 2, welche die Seiten- und Vorderansicht desselben bieten.

Die Fig. 3 bis 6 stellen einige Details vor. – Wir behalten uns die ausführliche Beschreibung eines Zweicylindermotors für später vor.

Von den meisten Constructionen unterscheidet sich der Jakovlev'sche Motor vor allem dadurch, dass die Regulirung nicht durch Auslasser stattfindet; sondern durch Veränderung der Menge des zugeführten Erdöls, ferner, dass nicht eine Pumpe mit ihren empfindlichen Einzeltheilen das Oel herbeischafft, sondern dasselbe selbständig dem Vergaser zufliesst, sowie durch die glückliche Brennerconstruction, die Anwendung einer besonderen Retorte zum Ingangsetzen des Motors und die zweckmässige Verwendung der heissen Abgase zum Vorwärmen der zur Verbrennung erforderlichen Luft. Endlich ist eine Vorrichtung zum Verschluss des Zündröhrchens bemerkenswerth, die dazu dienen soll, eine unzeitige Explosion des Gasgemisches zu verhüten.

Beim Entwerfen seiner Motore hat den Erfinder E. A. Jakovlev hauptsächlich der Wunsch geleitet, eine Maschine zu construiren, welche möglichst einfach und dauerhaft sein sollte mit Rücksicht auf die Verwendung namentlich seitens der Landwirthschaft in Gegenden, wo es nicht sowohl auf ökonomische Leistung (also bei billigen Erdölpreisen, wie z.B. im Wolgagebiet) als auf möglichste Betriebssicherheit ankommt, wo nicht immer kundige Maschinisten zur Verfügung stehen, und wo unter Umständen keine Werkstätten vorhanden sind, um etwaige Reparaturen ausführen zu können. Daher sind empfindliche, leicht verschleissbare Theile möglichst vermieden, alle der Abnutzung unterworfenen Flächen sehr reichlich bemessen und die ganze Maschine sehr dauerhaft und schwer ausgeführt, so dass sie allerdings weniger elegant gebaut erscheint, wie man es sonst wohl an ähnlichen Motoren zu sehen gewohnt ist. Vielleicht wäre es möglich, in Zukunft auch die äussere Seite mehr zu berücksichtigen und den Motor bei aller Dauerhaftigkeit gefälliger zu gestalten, wozu alle Hoffnung vorhanden ist, wenn die noch junge Jakovlev'sche Maschinenfabrik sich in ihren Einrichtungen und Arbeitsmethoden vervollkommnet haben wird.

Der Motor arbeitet im Viertakt und ist einfach wirkend; somit hat man vier Perioden zu unterscheiden während zweier Umdrehungen der Kurbelwelle: 1) das Ansaugen des Gemisches der Erdöldämpfe und Luft; 2) die Compression beim Aufgange des Kolbens; 3) die Explosion des Gemisches und Expansion der Gase beim zweiten Niedergang des Kolbens, und 4) den Auspuff der Verbrennungsproducte. Bei dem Zweicylindermotor greifen die beiden Kolbenstangen derart an dem Halszapfen der gekröpften Welle an, dass die genannten Perioden in den Cylindern um eine Umdrehung verschoben erscheinen; somit findet gleichzeitig im linken Cylinder Ansaugen, im rechten Explosion, im linken Compression, im rechten Auspuff statt. Diese Anordnung bietet den Vortheil grösserer Gleichförmigkeit der Bewegung, da nun bei jeder Umdrehung eine Explosion, also ein neuer Antrieb stattfindet. Da die Mittellinien der Cylinder nicht zusammenfallen, sondern einen Winkel von 40° mit einander bilden, so entspricht der Beginn des Ansaugens in dem einen Cylinder nicht genau dem Zeitpunkte der Explosion im anderen, sondern findet um die zur Drehung der Welle um 40° erforderliche Zeit früher statt. Zwischen je zwei Explosionen in verschiedenen Cylindern dreht sich somit die Welle abwechselnd um 400° und 320°, ein Umstand, der eben durch die Anordnung der Cylinder bedingt wird und bei den sonstigen Vortheilen dieses Aufbaues in Kauf genommen werden muss, wohl auch keinen bedeutenden Einfluss auf die Gleichförmigkeit der Bewegung hat.

Bei der eincylindrigen Maschine (Fig. 1 und 2) ist der senkrechte, behufs Wasserkühlung doppelwandig ausgeführte Cylinder mit dem Ständer und dieser mit dem Sockel 1 verschraubt, welcher auf etwa ⅔ der Höhe durch eine wagerechte Scheidewand in zwei getrennte Kammern getheilt ist. Die untere grössere Kammer dient als Schalldämpfer für die Abgase, welche durch ein gusseisernes Rohr 2 eintreten und durch ein 2½zölliges Gasrohr 3 die Kammer verlassen. Die obere Abtheilung des Sockels |159| dient zum Vorwärmen der Luft durch die Hitze der abziehenden Gase. Durch seitliche Oeffnungen tritt die Luft in die genannte Kammer, steigt durch einen besonderen an das Rohr 2 angegossenen Kanal in den Verdampfer 13 und mischt sich mit den Erdöldämpfen, die sich dort bilden. Der gusseiserne Verdampfer enthält nämlich ein centrales Rohr, durch welches die Verbrennungsgase abwärts zum Rohr 2 strömen, und an welches eine Anzahl schräger Rippen angegossen sind. Das oben eintropfende Erdöl fällt nun von Rippe zu Rippe, wird durch die im Inneren des Verdampfers strömenden heissen Abgase verdampft und mischt sich mit der ebenfalls stark erwärmten Luft. Durch Einstellen eines Dreiwegehahns 8 ist man im Stande, diesem Gemisch noch die erforderliche Menge reiner Luft zuzuführen, um die richtige Mischung zu erzeugen. Dieser secundäre Luftstrom wird dem Rohre 2 entnommen. Das Gasgemisch gelangt nun in die Kammer 19, welche das Einlassventil und das Auslassventil enthält. Diese Anordnung hat den Vortheil, dass das Auslassventil durch das vorbeiströmende Gasgemisch abgekühlt wird. Das Einlassventil ist an einer Spiralfeder 14 aufgehängt und schliesst selbsthätig bei innerem Druck ab. Die Grösse der Eröffnung des Ventils ist nun nicht unveränderlich, sondern hängt von der Stellung des gabelförmigen Keiles 16 ab, welcher vom Regulator 15 mehr oder minder vorgeschoben wird, und auf den die Anschlagleisten der Ventilstange zu ruhen kommen. Der Regulator ist wagerecht angeordnet, eine Stellschraube mit Gegenmutter 17 beschränkt die Wirkung des Regulators auf gewisse Grenzen bei geringen Kraftdifferenzen. Das Auslassventil wird durch eine starke Spiralfeder 18 geschlossen und durch Excenterbewegung geöffnet.

Textabbildung Bd. 293, S. 159
Behufs Zuflusses des Kraftmateriales wird an der Wand ein kleiner Behälter aufgehängt, aus welchem das Erdöl stets unter demselben Druck austritt, was durch eine einfache Vorrichtung bewirkt wird. Das Gefäss C (Fig. 3) ist luftdicht verschlossen und durch einen Hahn b mit dem daran angelötheten Gefäss B verbunden. Bei geschlossenem Hahn b füllt man das Gefäss C durch den Trichter und den Hahn d mit Erdöl und schliesst den Hahn d. Da der Behälter B oben einen leicht abzunehmenden Deckel hat, kann man den Hahn b öffnen, und es fliesst nun das Erdöl aus C nach B über, bis das Oel bis zum Niveau des Hahnes b steigt. Auf diesem Niveau wird sich nun das Erdöl im Behälter B während des Ganges der Maschine halten. Soll C, während der Motor in Betrieb ist, gefüllt werden, so lässt man durch Oeffnen des Hahnes d so viel Oel nach B überfliessen, dass dieser Behälter bis zum Rande gefüllt ist (verzichtet also für kurze Zeit auf die Vortheile des constanten Niveaus), schliesst dann den Hahn b und verfährt wie oben. Der Behälter enthält etwa 20 k und ist in einer Höhe von etwa 1,25 m über dem Motor aufgehängt. Die Vorrichtung zur Constanthaltung der Zuflussgeschwindigkeit hat für gewöhnlich keine besondere Bedeutung, wohl aber in dem Falle, wenn man, wie es schon versucht worden ist, die erforderliche Erdölmenge unmittelbar dem Fass entnimmt, welches zur Vermeidung der Feuersgefahr in einem Nebenraume stehen kann. Eine derartige Einrichtung war auf der Jakovlev'schen Fabrik für einen 8pferdigen Motor getroffen; das Fass enthielt einen Vorrath für drei Tage und war mit der genannten Vorrichtung versehen.

Textabbildung Bd. 293, S. 159
Aus dem Behälter fliesst das Erdöl durch ein anstellbares Spindelventil 7 (Fig. 1 u. 2) einem Trichter zu, der es entweder dem Vergaser 13 oder durch ein Siphonrohr der Retorte 12 zuführt, welche beim Anheizen zur Verwendung gelangt. Die Richtung des Zuflusses kann durch Hähne bestimmt werden. Die Retorte (Fig. 4) besteht aus einer flachen Messingbüchse mit angeschraubtem Deckel und ist unten mit Rippen zur besseren Aufnahme der Wärme versehen und im Inneren durch Scheidewände zu einem Labyrinthe ausgebildet, so dass das eingeführte Erdöl auf einem langen Wege Zeit hat, zu vergasen. Aus dem Centrum werden dann die Dämpfe zum Einlassventil geführt. In gleicher Höhe mit der Retorte enthält das erwähnte Siphonrohr ein ⊤-Stück mit Abflussrohr, so dass das Erdöl die Retorte nur als Dampf, nicht als tropfbare Flüssigkeit, passiren kann. Man kann übrigens den Vergaser ganz aus dem Spiel lassen und nur mit der Retorte arbeiten, doch hat sich dabei ein grösserer Erdölverbrauch gezeigt.

Aus dem gleichen oder einem besonderen Behälter wird das für die Lampe erforderliche Erdöl entnommen. Fig. 5 zeigt die Anordnung der Lampe, Fig. 6 des Brenners selbst. Er besteht aus einem senkrechten ∩-förmig gebogenen viertelzölligen Röhrchen, dessen eines Ende mit dem Behälter in Verbindung steht, während das andere, im rechten Winkel gebogen, die feine Oeffnung enthält, aus welcher der Erdölstrahl austritt. In sinnreicher und zweckentsprechender Weise wird hier – während sonst durch besondere Bohrer feine Oeffnungen in das Röhrchen gebohrt werden müssen, die leicht verschmutzen und schwer zu reinigen sind – das Rohrende glatt abgefeilt, an einer Stelle mit einer leichten Einkerbung versehen |160| und durch Ventilchen, Bügel und Schraube verschlossen. Es ist also keine besondere Vorkehrung zur Herstellung der Mündung vonnöthen, mit einer Feile und dem Fingernagel kann die Einkerbung erneuert bezieh. gereinigt werden. Die Lampe brennt in einem Gehäuse 10 und erwärmt sowohl das aus Porzellan oder Eisen bestehende Zündröhrchen 9, als auch die Retorte 12. Zum Schutz der letzteren vor der Stichflamme und behufs gleichmässiger Erwärmung des Zündröhrchens wird ein gusseiserner Reiter 11 aufgesetzt.

Beim Anlassen des Motors muss zuerst die Lampe angewärmt werden. Dies geschieht in wenigen Minuten ohne Spiritus, indem man mit Erdöl getränkte Putzwolle auf der Pfanne unter der Lampe entzündet. Darauf wird Erdöl zur Retorte geleitet, und wenn das Zündröhrchen erglüht ist (etwa nach 2 Minuten), unter Regulirung der Luftzufuhr von Hand das Schwungrad in Bewegung gesetzt. Der Motor arbeitet darauf 10 bis 15 Minuten mit den in der Retorte entwickelten Dämpfen; dann ist der Verdampfer so weit vorgewärmt, dass man ihn in Thätigkeit setzen und die Retorte ausschalten kann.

Die Schmierung erfolgt durch Messingröhrchen vom Centralgefäss 22 aus. Nur der Kolben wird aus einer auf dem Cylinder angebrachten Schmiervase geschmiert.

Eine bemerkenswerthe Vorrichtung ist endlich der bei 21 dargestellte, durch Excenterstange 20 und Excenter bewegte Kolbenschieber. Er kann eine Oeffnung abschliessen, welche die Kammer des Einlassventils mit dem Raum verbindet, welcher das Zündröhrchen enthält. Der stählerne Kolbenschieber hat einen um 1 mm kleineren Durchmesser als der Metallcylinder, in welchem er sich bewegt. Auf seiner Stange ist er ebenfalls mit Spielraum aufgesetzt und seine Bewegung erfolgt derart, dass das Zündröhrchen durch den Cylinder während drei Perioden mit der Ventilkammer in Verbindung steht, nämlich während des Ansaugens, der Explosion und des Auspuffs. Gegen Ende der Ansaugeperiode beginnt der Kolbenschieber bereits die zum Zündrohr führende Oeffnung zu bedecken. Sobald Compression eintritt, wird der Kolbenschieber in Folge des entstehenden Ueberdrucks gegen die Oeffnung gepresst und verschliesst sie dicht. Ermöglicht wird dieser Verschluss durch die Beweglichkeit des mit Spielraum montirten Kolbenschiebers. Bei diesem Verfahren ist keine Schmierung erforderlich, die auch bei den hohen Temperaturen kaum möglich wäre. Zur Dichtung der Schieberstange dient Asbest. Kurz vor Schluss der Compression gibt der Kolbenschieber die Verbindung frei, und nun können die comprimirten Gase in das Zündröhrchen eindringen und sich dort bis zur Explosionstemperatur erhitzen. Zweck dieser Einrichtung ist die Vermeidung des zu frühen oder zu späten Eintritts der Entzündung, was ohne dieselbe nicht selten beobachtet wird. Nach der Explosion bleibt nämlich ein Rest von nicht mehr entzündbaren Gasen in dem Zündröhrchen und der nächsten Umgebung desselben in der Ventilkammer zurück. Wenn nun durch den Einfluss des Regulators eine geringere Menge des explosiblen Gasgemisches eingesaugt wird, so kann sie unter Umständen bei der Compression nicht bis zu der zur Glühhitze erwärmten Zone des Röhrchens vordringen und die Explosion wird in Frage gestellt. Durch die Einwirkung des Kolbenschiebers werden nun die indifferenten Gase nicht mehr zuerst comprimirt und dann erst das brennbare Gemisch eingeführt, sondern im geeigneten Augenblick wird das comprimirte brennbare Gasgemisch mit den indifferenten Gasen von niederer Spannung vermengt, wodurch ein wirksameres Gemisch entsteht. Andererseits fand häufig bei reicheren Gemischen ohne Anwendung des Kolbenschiebers zu frühzeitig Entzündung statt, was ebenfalls durch diese Vorrichtung ausgeschlossen ist. Der Maschinist wird dadurch wesentlich entlastet, weil er früher genöthigt war, die Lampe dem geschlossenen Kopfende des Zündröhrchens zu nähern oder davon zu entfernen, je nachdem ob er es mit reicheren oder ärmeren Gemischen zu thun hatte.

Die Einstellung des Dreiwegehahns 8 geschieht nach Maassgabe der Färbung der Flamme, welche die Explosion erzeugt und welche in der Ventilkammer durch ein besonderes Guckloch (das auf den Zeichnungen nicht dargestellt ist) beobachtet wird. Die Flamme muss blendend weiss sein; rothe Färbung weist auf Luftmangel, blaue dagegen auf zu grossen Luftüberschuss hin. Das Guckloch ist mit einer Platte gewöhnlichen Fensterglases unter Anwendung von Asbestdichtung verschlossen.

Das Bestreben des Maschinisten muss dahin gehen, den Erdölzufluss derart zu regeln, dass das sämmtliche eingeführte Erdöl auch im Vergaser zur Verdampfung gelangt. Dies ist nun in Wirklichkeit schwer zu bewirken, und man arbeitet daher gewöhnlich mit einem kleinen Ueberschuss, welcher durch ein Röhrchen aus dem Vergaser ausfliesst und je nach dem specifischen Gewicht entweder nochmals zur Verwendung gelangt, mit reinem Erdöl vermischt, oder als Schmieröl benutzt wird.

Die Fig. 1 bis 6 entsprechen einem 6pferdigen Motor und sind der Nr. 4 der Protokolle des St. Petersburger Polytechnischen Vereins entnommen. Fig. 1 und 2 sind in etwa 0,06, Fig. 4 in 2/10, Fig. 5 in 3/10 und Fig. 6 in 0,6 der Naturgrösse dargestellt. – Den Protokollen entnehmen wir, dass der St. Petersburger Polytechnische Verein, welcher sämmtliche in St. Petersburg ausgeführte Erdölmotore geprüft hat, auch den genannten Motor einem 48stündigen Dauerversuch unterwarf, um festzustellen, ob der Jakovlev'sche Motor im Stande sei, längere Zeit ohne Betriebsstörung zu arbeiten. Das Ergebniss war vollkommen günstig, denn wenn auch innerhalb 48 Stunden Stillstände vorkamen (in Summa 95 Minuten), so waren sie nicht der Maschine zur Last zu legen, sondern eine Folge der Unachtsamkeit der mit dem Bremsen betrauten Arbeiter, oder durch den Wunsch der Commission, Messapparate, z.B. ein Gyrometer, anzubringen, veranlasst. Während 7⅓ Stunden wurde der Motor mit dem Bremszaum geprüft, wobei er 7 ergab; 10 Stunden 50 Minuten dauerte der Leergang und 28¼ Stunden lang wurde der Motor mit einer einfachen Hebelbremse gebremst bei der normalen Gangart von 350 Umdrehungen.

Der Erdölverbrauch stellt sich folgendermaassen: Der Leergang des 6pferdigen Motors erforderte stündlich 0,77 k. Bei Vollbelastung wurde für die Pferdekraft und Stunde 0,6 k oder einschliesslich des Verbrauches für die Lampe 0,695 k verbrannt, da die Lampe 0,095 k verbrauchte. Das specifische Gewicht war 0,825 bis 0,826; während der ganzen Versuchszeit wurden aus dem Verdampfer als Ueberschuss 4,09 k Erdöl vom specifischen Gewichte 0,852 abgefangen, welche ohne weiteres dem frischen Erdöl hätten zugegossen werden können. – An Schmieröl wurde stündlich |161| 0,54 k verbraucht, wobei zu bemerken ist, dass dieser Verbrauch mit Leichtigkeit bedeutend hätte verringert werden können, denn in 48 Stunden wurden an der am Sockel herumlaufenden Rinne 11,4 k Oel wieder aufgefangen, welches nach Filtration nochmals hätte benutzt werden können.

Der Verbrauch an Kühlwasser konnte örtlicher Verhältnisse wegen nicht ermittelt werden. Das Pyrometer wies die Temperatur der abziehenden Gase zu 270 bis 350° C. nach; doch sind diese Angaben vermuthlich etwas zu niedrig, weil das Pyrometer nicht genau in der Achse des Abzugsrohres montirt werden konnte. Die Brennluft wurde auf 80 bis 110° C. angewärmt, nur bei Leergang fiel die Temperatur unter 80° C. Nach jedem Stillstande konnte der Motor mit Leichtigkeit in Bewegung gesetzt werden.

Nach Beendigung des Versuchs wurde der Motor aus einander genommen und in seinen Theilen besichtigt, wobei man fand, dass die Ventile nur einen leichten Russanflug hatten, die Retorte vollkommen rein war (ein Beweis, dass sich dort nur Dämpfe, nicht aber Gase unter theilweiser Zersetzung des Erdöls bilden), dagegen über dem Kolben sich eine etwa 3 mm starke, dickbreiige Schicht von halbverbranntem Schmieröl gebildet hatte, eine Folge zu reichlichen Schmierens.

Das Original ist von den Mitgliedern der Commission des St. Petersburger Polytechnischen Vereins, welche mit der Untersuchung der russischen Erdölmotoren betraut war, unterschrieben.

G. v. Doepp.

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