Titel: Neue Luftmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 308 (S. 25–28)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj308/ar308011

Kraftmaschinen.
Neue Luftmaschinen.

(Schluss des Berichtes S. 1 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Ein Gemisch von verbrannten Gasen und Dampf bildet das Treibmittel für die Heissluftmaschine von S. J. Ledin in Liden, Schweden (D. R. P. Nr. 90669). Fig. 7 erläutert die Maschine.

Textabbildung Bd. 308, S. 25

Die Wärme, welche während des Ganges der Warmluftmaschine im Verbrennungsraume erzeugt wird, verwandelt das in einem den Verbrennungsraum umschliessenden Behälter befindliche Wasser allmählich in Dampf, und wenn der Druck im Verdampfraume genügend hoch geworden ist, strömt der entwickelte Dampf in den Verbrennungsraum ein, wo derselbe den heissen Verbrennungsgasen begegnet und von denselben überhitzt wird. Sobald dieser Zustand erreicht worden ist, arbeitet die Maschine mit einem Gemische von Luft und überhitztem Wasserdampf. Bei dieser Maschine ist nicht nur der Verbrennungsraum, sondern auch der Arbeitscylinder vom Dampferzeuger umgeben, um auch die durch die Wand des Arbeitscylinders gehende Wärme ausnutzen zu können.

Der Brennstoff soll aus Erdöl oder einem anderen flüssigen Kohlenwasserstoff bestehen. Gasförmige Kohlenwasserstoffe können auch verwendet werden, wenn die Maschine mit einer Pumpvorrichtung zum Einpressen des Gases in den Verbrennungsraum versehen wird.

Der Arbeitscylinder a ist in einem Stück mit dem Verbrennungsraume b, dem Ventilraume b2 und dem umgebenden Dampferzeuger c gegossen. Innerhalb des Cylinders a bewegt sich ein Arbeitskolben k2. Das obere Ende des Cylinders ist durch einen Deckel b3 geschlossen. Oben und unten in den neben dem Cylinder a befindlichen Ventilraum b2 sind Ventilsitze ss1 eingesetzt, deren jeder eines der Einlassventile vv1 und der Auslassventile v2v3 enthält. Diese Ventile erhalten ihre Bewegung von der Maschinenwelle. Von den Ventilsitzen ss1 führen die Kanäle c1c2 von den Räumen zwischen den Ventilen nach dem Cylinder und die Auslasskanäle nn1 von den Räumen ausserhalb der Auslassventile in das Freie.

Die Spindeln der Einlassventile vv1 führen durch die Auslassventile v2v3 in deren Spindeln. Der Verbrennungsraum b ist mit dem Ventilraume b2 durch die Oeffnung b1 und mit dem Dampfraume d durch das Rohr d1 verbunden.

In eine Bodenöffnung des Verbrennungsraumes mündet der Brennstoffinjector i ein, welcher eine Fortsetzung der Luftrohrleitung k1 bildet. In den Injector i mündet ausserdem noch das Rohr e ein, das von dem Erdölbehälter e2 kommt, der auch mit dem Dampfraume d durch die Leitung e1 verbunden ist. Die Rohrleitung k1 steht ferner mit dem Druckkanale in Verbindung, in welchem Druckventile angeordnet sind.

Mitten auf dem Arbeitscylinder a sitzt in einem Ventilsitze s2 ein Ventil f. Von diesem führt der Kanal l ab, der durch das Rohr l1 mit einem Luftverdichter verbunden ist.

Jedesmal, wenn die Auslassventile sich öffnen, wird der Druck in dem Cylinder niedriger als in der Druckleitung ll1, so dass der Cylinder mit frischer Luft gefüllt wird, welche die Treibgase von einem vorherigen Arbeitsspiel fortdrängt. Wenn der Kolben ungefähr die Hälfte seines Hubes zurückgelegt hat, wird das entsprechende Auslassventil geschlossen, und die im Cylinder befindliche Luft wird von dem Kolben verdichtet und unter Oeffnung des entsprechenden Druckventiles durch die Rohrleitung k1 und den Injector i in den Verbrennungsraum b hineingepresst. Unmittelbar oberhalb der Mündung des Brennstoffinjectors i ist eine Anzündungsvorrichtung angeordnet, welche auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Dieselbe kann z.B. aus einem Platindrahte bestehen, welcher mittels eines elektrischen Stromes ins Glühen versetzt werden kann.

Wenn die Maschine angelassen werden soll, wird Wasser in den Verdampfungsraum und Erdöl in den Behälter e2 eingelassen. Sodann wird Luft durch den Injector i eingetrieben und die Maschine von Hand in Bewegung gesetzt, wobei Luft durch das Rohr k1 und den Injector in den Verbrennungsraum eingepresst wird. Wenn |26| die Luft durch den Injector strömt, wird Erdöl aus dem Behälter e2 durch das Rohr e gesaugt und, wenn dasselbe den Luftstrom trifft, fein zertheilt. Das Gemisch verbrennt, wenn dasselbe an der Anzündungsvorrichtung vorbeigeht. Durch das Einpressen von Luft und die von der Verbrennungswärme verursachte Ausdehnung wird der Druck im Dampfraume d und dem Ventilraume b2 erhöht. Sobald dieser Druck die erforderliche Höhe erreicht, um die unbelastete Maschine in Bewegung zu halten, wird das weitere Einpressen von Luft in den Verbrennungsraum von der Maschine bewirkt. Der Druck steigt dann bald zu dem vollen Arbeitsdrucke.

Die Maschine wird nun mit warmer Luft getrieben, bis in Folge der Wärmeleitung des Verbrennungsraumes und der Cylinderwände die im Dampferzeuger befindliche Wassermasse so weit erhitzt, dass Dampf entwickelt wird. Dieser Dampf gelangt durch das Rohr d1 in den Verbrennungsraum, wird dort mit den heissen Verbrennungsgasen vermischt und überhitzt und wird zusammen mit diesen auf den Arbeitskolben wirken. Hierbei wird die Wärme der Wände des Verbrennungsraumes und des Cylinders zur Dampfbildung benutzt und zugleich verhindert, dass die Theile eine zu hohe Temperatur annehmen. Da der Verbrennungsraum mit dem Dampferzeuger unmittelbar verbunden ist, wird der Dampf auch als Druckregler wirken, weil für jede neue, in den Verbrennungsraum eingepresste Luftmenge der Druck im Dampferzeuger den Druck übersteigen wird, welcher der Temperatur des der Wasserfläche zunächst befindlichen Wasserdampfes entspricht. Ein Theil des Wasserdampfes wird hierbei condensirt, welcher beim Oeffnen des Einlassventiles wieder in Dampfform übergeht, wobei der frühere Druck im Dampferzeuger wieder hergestellt wird.

Der Arbeitsvorgang der Maschine ist folgender:

Beginnt der Kolben, sich aus der in der Zeichnung gezeigten Stellung abwärts zu bewegen, so öffnet sich unter Einwirkung einer Steuerung das Einlassventil v und das Auslassventil v3. Dadurch verringert sich der Druck unter dem Kolben auf Atmosphärendruck und über dem Kolben kommt der Druck des Treibmittels zur Geltung. Bei diesem Arbeitsspiele ist der Druck auf beiden Seiten des Druckventiles gleich gross und letzteres wird somit unter Einwirkung seiner Feder geschlossen gehalten. Hat sich der Kolben so weit abwärts bewegt, als der gewünschten! Füllung entspricht, so wird das Ventil v geschlossen und der Kolben wird nunmehr nur unter der Einwirkung der Expansion weiter getrieben. Inzwischen hat sich in Folge der Druckverminderung unter dem Kolben das Ventil f geöffnet und die Luftpumpe presst frische Luft durch die Leitung l1l in den Cylinder, welche Luft die verbrauchten Gase vor sich her treibt und durch das Ventil v3 verdrängt. Hat der Kolben etwa die Hälfte seines Weges zurückgelegt, so wird das Ventil v3 geschlossen und in Folge der fortgesetzten Bewegung des Kolbens wird die nunmehr eingeschlossene kalte Luft im unteren Cylindertheil verdichtet. Der hierbei auftretende Druck der sich gleichzeitig erwärmenden frischen Luft nimmt schnell zu und übersteigt schliesslich den Druck im Verbrennungsraume. Entspricht dieser Drucküberschuss der Spannung der Feder am Druckventile, so öffnet sich dieses und die Pressluft wird durch die Leitung k1 nach dem Injector i getrieben. Beim Durchtreten durch den Injector i saugt die Luft aus dem Rohre e Erdöl an, welches sich mit der Luft mischt und entzündet wird. Der Kolben hat nunmehr das Ende seines Hubes erreicht und wird dann bei gleichzeitiger Oeffnung des Einlassventiles v1 und Auslassventiles v2 in derselben Weise aufwärts bewegt, wie er vorher abwärts bewegt wurde, wobei sich dasselbe Spiel der zugehörigen Ventile wiederholt.

Von N. Roser und J. Mazurier in St. Denis (D. R. P. Nr. 92553) ist eine Gasmaschine mit einer Heissluftmaschine derart zusammengestellt, dass die Abgase der ersteren die Treibluft der letzteren erhitzen. Bei dieser dreicylindrigen Maschine bläst die Heissluftmaschine einen Theil der nutzbar gewesenen Treibluft aus, während der Rest verdichtet wird. Fig. 8 und 9 erläutern die Maschine.

Textabbildung Bd. 308, S. 26

In den beiden Cylindern aa1 finden auf einander folgend die Ansaugung, Verdichtung, die Kraftentwickelung und die Ausstossung der Verbrennungsgase statt. Die letzteren besitzen noch eine hohe Temperatur, welche als Wärmequelle zum Erhitzen einer bestimmten Menge bereits vorgewärmter und im Heissluftcylinder c verdichteter Gase dient.

Weiter werden in Folge der Verdichtung der Gase im Expansionscylinder die aus den Explosionscylindern herrührenden Verbrennungsgase nicht einer plötzlichen Expansion bei ihrem Eintritte in den dritten Cylinder ausgesetzt.

Die Cylinder a und a1 sind mit Eintrittsventilen cc1 für das Treibmittel und mit Austrittsventilen dd1 für die verbrannten Gase versehen.

Der Cylinder c ist mit einem Eintrittsventile k für die Verbrennungsgase und mit einem Ventile e für den Auspuff der Gase versehen. Alle diese Ventile werden mittels Hebel f und Daumen g von der Maschine angetrieben.

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Das Ventil e, welches als Verschlussventil während der Zusammenpressung der Gase durch den dritten Kolben k1 dient, und das Ventil d bezieh. d1, welches die in den Cylinder c strömenden Verbrennungsgase aus den Cylindern a und a1 austreten lässt, sind gemeinschaftlich derart gesteuert, dass die in c verdichteten Gase nicht entweichen können, wenn die von den Explosionscylindern herrührenden heissen Gase einströmen.

Die Kurbeln der Explosions- und der Heissluftmaschinen sind um 90° zu einander versetzt. Wenn die Kolben in die Nähe der Todtpunktlage angelangt sind, erhitzen die aus dem Gas- bezieh. Erdölbehälter strömenden Verbrennungsgase die in dem Heissluftcylinder c zusammengepresste Luftmasse wieder; der Kolben k1 wird durch die erzeugte Kraft angetrieben, die Gase dehnen sich aus, indem sie auf die grössten von der Welle dargebotenen Hebelarme einwirken. Andererseits werden durch diese Ruhepausen der Kolben aa1 die Rückstösse, denen die Kolben ausgesetzt sein würden, überwunden. Weiter ist zur Ausgleichung der Welle die letztere mit zwei Gegengewichten p1p2 versehen.

Die beiden Expansionscylinder aa1 können von einem Wassermantel umgeben sein und der Cylinder des Heissluftmotors ist mit einem Luftmantel als Isolirmittel umgeben.

Der als Durchgang für die Verbrennungsgase zur Erhitzung der vorher zusammengepressten Luftmasse dienende Kanal m ist im Inneren der Maschine angeordnet und ist sehr kurz, so dass die Gase auf ihrem Wege keinen Wärmeverlust erleiden.

Die Daumen g wirken genau im beabsichtigten Augenblick und werden von der Kurbelwelle o1 aus in Umdrehung versetzt unter Vermittelung von vier Getrieben lnop, von denen das Getriebe p einen doppelt so grossen Durchmesser besitzt als das Getriebe o, wodurch erzielt wird, dass die Umdrehung der Welle g der Daumen nur eine halb so grosse ist als diejenige der Welle o1.

Die Mischung von frischer Luft, erhitzter Luft und Erdöl vollzieht sich in einem geeigneten Vergaser, und das so erzeugte zündfähige Gemisch wird durch den Cylinder a während des ersten Kolbenhubes angesaugt und darauf während des zweiten verdichtet. In diesem Augenblicke findet die Entzündung in der üblichen Weise entweder mittels eines Zündrohres oder elektrischen Funkens statt. Während des dritten Kolbenspieles wird dann der Kolben vorgetrieben und während des vierten Kolbenspieles schliesslich die Verbrennungsgase mit einem Theil der letzten, vorher im dritten Cylinder zusammengepressten Gase zusammengebracht.

Der Kolben a1 legt den gleichen Kreislauf zurück, seine Wirkung ist jedoch die umgekehrte, d.h. während der eine ansaugt, arbeitet der andere.

Die aus a und a1 entweichenden Verbrennungsgase besitzen eine grosse Hitze, welche den Druck der verdichteten Gase des dritten Cylinders vermehren.

Der Kolben k1 wirkt während des ersten Hubes unter dem Kraft an triebe der verdichteten und durch die Verbrennungsgase erhitzten Luft; während des zweiten Hubes lässt er während eines Theiles desselben einen Theil dieser Gase in die freie Luft entweichen. Darauf schliesst sich das Austrittsventil und während des letzten Theiles des Hubes verdichtet der Kolben die zurückbleibenden Gase, wobei dieselben durch die zuströmenden verbrannten Gase erhitzt werden.

In gleicher Weise kann auch eine bestimmte Menge Wasser in den Kanal m bezieh. in den Cylinder c eingeführt werden, und zwar wird dieses Wasser mittels zweier Pumpen eingeführt. Diese Pumpen entnehmen das Wasser dem Mantel, welcher die Vertheilungsvorrichtung und die Cylinder umgibt. Dieses bereits eine gewisse Wärme besitzende Wasser wird dann durch ein von den beiden Zündlampen erhitztes Schlangenrohr und hierauf in den Verdampfer geführt, nimmt schliesslich die Wärme der Verbrennungsgase aus der Erdöl- bezieh. Gasmaschine auf und wird verdampft, um auf den Kolben k1 zu wirken.

Eine zum Antriebe von Fahrzeugen bestimmte Druckluftmaschine ist Gegenstand der Erfindung von W. H. Knight in New Brighton, Nordamerika (D. R. P. Nr. 91943). Das Kennzeichen der Maschine, welche mit Bezug auf Fig. 10 und 11 beschrieben sei, besteht in der Bethätigung sämmtlicher Steuer- und Regulirvorrichtungen von einer einzigen Steuerstange aus.

Textabbildung Bd. 308, S. 27

An dem Wagen ist eine Verbundmaschine angebracht, zu der die Druckluft aus den Sammelbehältern durch ein Druckminderungsventil tritt. Da dieses Ventil nicht im Stande ist, das Ueberströmen der unter sehr hohem Druck stehenden Luft nach dem Hochdruckcylinder bei stillstehender Maschine vollständig zu verhindern, so ist weiter ein sicher wirkendes Absperrventil in die Hochdruckleitung eingeschaltet. Um aber auch die Luft mit geringerem Druck sicher von der Maschine abzuschliessen, ist ein zweites Absperrventil in die Niederdruckleitung eingeschaltet. Alle Ventile werden von einem einzigen Steuerhebel bethätigt, welcher auch die Umsteuerung und die Schieberventile der Maschine beeinflusst, und zwar in der Weise, dass, wenn der Zufluss der Pressluft zu der Maschine abgeschlossen ist, diese weiter laufen kann, ohne auf Luftwiderstand an den Cylinderenden zu stossen.

Der Wagenkörper wird durch Federn 2 am Wagengestelle 3 getragen. Die Arbeitsmaschine 5 ist in dem Gestelle angebracht, um eine unmittelbare Kraftübertragung auf die Wagenachsen zu erhalten. Die Druckluftbehälter 4 befinden sich am Wagenkörper. Die gegenseitige senkrechte Bewegung zwischen Wagenkörper und Gestell macht es erforderlich, zwischen dem Druckluftbehälter und der Maschine eine bewegliche Verbindung einzuschalten. Da nun aber der Betrieb am wirthschaftlichsten ist, wenn die Luft angewärmt dem Cylinder zugeführt wird, und angewärmte Luft durch die bewegliche Verbindung zwischen |28| Druckluftbehälter und Cylinder, welche in einem Gummischlauche besteht, zu leiten nicht rathsam ist, so wird der Vorwärmer zwischen dem Druckminderungsventil und den Cylindern eingeschaltet.

Zwei Cylinder 6 sind mit einem Ende bei 7 an dem Gestelle 3 federnd gelagert, während das andere Ende in ein Gehäuse 8 ausläuft, das von der Achse 9 getragen wird. Dieses Gehäuse umhüllt das Triebwerk und diejenigen Theile, welche vor Staub geschützt und geölt werden sollen. Die Auspuffluft verlässt das Gehäuse durch mit Klappen versehene Oeffnungen des Gehäuses. Das Oel kann durch die Druckluft dem Gehäuse zugeführt werden.

Die Zugstange 13 des Schieberventiles der Niederdruckmaschine ist hohl und mit Oeffnungen versehen, so dass, wenn die Umsteuerung in der einflusslosen Mittelstellung liegt, beide Seiten des Cylinders offen sind und durch die hohle Zugstange 13 und Oeffnungen mit dem Gehäuse 8 in Verbindung stehen.

Textabbildung Bd. 308, S. 28

In dem Gestelle 3 sind Vorwärmer 15 gelagert, durch welche in Windungen die Hochdruck- 16 und Niederdruckleitungen 17 hindurchgehen. Die Hochdruckleitung 16 enthält das Druckminderungsventil 18. Sowohl in der Leitung 16 als auch in der Leitung 17 ist je ein Absperrventil 19 und 20 angebracht, welche beide an einer Stange 21 sitzen, die von dem Winkelhebel 22 beeinflusst wird. Die Hochdruckleitung 16 ist mit dem Druckluftbehälter 4 durch den Schlauch 23 verbunden. Die Druckluft tritt also erst in den Vorwärmer ein, nachdem sie den Schlauch 23 durchlaufen hat.

Die Druckluft strömt durch die Leitung 16 und den Vorwärmer 15 nach dem Schieberkasten des Hochdruckcylinders 6. Aus dem Hochdruckcylinder tritt dann die Luft durch die Leitung 17 aus, läuft durch das Drosselventil 20 und dann durch einen zweiten Vorwärmer 15 nach dem Schieberkasten des Niederdruckcylinders. Die Hochdruck- und Niederdruckleitungen können aber auch beide durch denselben Vorwärmer 15 laufen.

Längs des Wagens liegt eine verschiebbare bewegliche Stange 24, die durch Zahngetriebe von einem Handhebel aus bewegt werden kann. An der Stange 24 sitzt der Hebel 28, welcher luftdicht in das Gehäuse 8 eingeführt ist, um die Umsteuerung 11 des Schieberventiles 12 zu bethätigen. Ebenso ist auch die Stange 24 mit dem Winkelhebel 22 verbunden, der die Zulassventile zu den Cylindern beeinflusst.

In Fig. 11 ist die Ausführung einer eincylindrigen Maschine dargestellt, bei welcher ebenfalls alle Ventile von einer einzigen Stange aus bethätigt werden. An dem Cylinder a sitzen je zwei Kolbenschieber c und d für den Einlass der Druckluft, welche von dem Druckbehälter g durch die Röhren f in den Cylinder strömt. Der Austritt der benutzten Luft aus dem Cylinder erfolgt durch die Oeffnungen e. Die Steuerstange h0 wird durch den Handgriff i bewegt. Durch die Oeffnung j in dieser Steuerstange h0 kann Pressluft aus dem Behälter k nach dem Behälter g gelangen. Die Druckluft strömt von dem mit hoch gespannter Luft gefüllten Behälter m durch das Druckminderungsventil l nach dem Behälter k. Zwischen dem Ventile l und dem Behälter m ist ein Absperrventil h eingeschaltet, welches bei geschlossenem Zulass zum Cylinder den Zufluss vom Behälter m nach dem Ventile l abschliesst, so dass selbst bei unvollkommenem Schlusse dieses Ventiles l ein Durchströmen von Luft verhindert wird. Ein Einschnitt der Steuerstange h0 steuert den Hebel des Absperrventiles h, so dass dieses gleichzeitig mit der Oeffnung j geöffnet wird. Eine Feder zieht das Absperrventil h in seine Schlusstellung beim Schlusse der Oeffnung j zurück.

Die Leitungen o und o1 gestatten der Druckluft, wenn der Kolben ihre Mündungen überlaufen hat, hinter dem Kolben durch die Steuerstange h0 nach dem Schieber d abzufliessen. Der Kanal p in der Steuerstange verbindet, kurz nachdem der Durchlass j geöffnet ist, die Leitung o mit den Schiebern d oder die Leitung o1 mit den Schiebern d. Dieser Kanal p ist so angeordnet, dass niemals beide Leitungen o und o1 mit den Schiebern d in Verbindung stehen, sondern immer nur die eine oder die andere.

Am Ende der Steuerstange h0 sitzen zwei Hebel q, welche nach Schluss der Ventile bei fortgesetzter Schlussbewegung der Steuerstange mit einem oder dem anderen der Vorsprünge r an dem Schieber c in Berührung kommen werden. Es wird hierbei immer der Ansatz von den Hebeln mitgenommen werden, welcher der Mitte am nächsten liegt, so dass bei einem noch weiteren Bewegen der Steuerstange der Schieber in Folge der Wirkung des arbeitenden Hebels nach der Richtung bewegt wird, welche der beim vorhergegangenen Hube entgegengesetzt ist. Wenn die Steuerstange so weit, als es möglich ist, zurückgeschoben ist, dann wird umgesteuert sein. Der Hebel q lässt dann die Ansätze r in Folge der Wirkung der Anschläge s los.

Während dieses Arbeitens des einen Hebels q kann der andere nicht beeinflusst werden. Federn t0 sind mit der Steuerstange verbunden und bringen die Hebel q in die Grundstellung zurück.

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