Titel: Neuere Patente aus dem Verbrennungs-Maschinenbau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1911, Band 326 (S. 101–104)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj326/ar326028

Neuere Patente aus dem Verbrennungs-Maschinenbau.

Vierteljahrsbericht für das dritte Vierteljahr 1910.

Von Dipl.-Ing. Rudolf Barkow, Charlottenburg.

Nach Ablauf der grundlegenden Patente auf die Verbrennungsmaschine von Diesel hat sich die Kraftmaschinen-Industrie in großem Umfange auf den Bau derartiger Maschinen geworfen, und demgemäß ist auch die Erfindungstätigkeit auf diesem Gebiete eine recht rege gewesen. Die Erteilung der Patente folgt natürlich den Anmeldungen langsam nach und so sind noch einige Patente zu behandeln, die schon vor einigen Jahren angemeldet und wahrscheinlich längst in die Fabrikation eingeführt oder schon wieder aus derselben verschwunden sind. Immerhin zeigen auch derartige Patente den Weg, auf dem die Erfindungstätigkeit, die doch zum großen Teil der Entwicklung des Baues der Maschinen folgt, gegangen ist.

Die Patentschrift Nr. 223984/46 a, Gruppe 2 behandelt eine Regelung der Brennstoffzufuhr bei Gleichdruckmaschinen. Die Brennstoffzufuhr soll bei diesen Maschinen proportional zur Kolbenbewegung geschehen und ihrer Größe nach abhängig von der Belastung der Maschine sein. Bei der im Patent angegebenen Anordnung werden diese beiden Erfordernisse dadurch erfüllt, daß der Kolben der Brennstoffpumpe proportional der Kolbenbewegung sich bewegt und so in seinen Abmessungen gehalten ist, daß er das größte überhaupt erforderlich werdende Brennstoffquantum fördert. Hinter die Brennstoffpumpe ist nun ein gesteuertes Ventil geschaltet, welches vom Regler der Maschine mittels der Steuerung des Einblaseventils so beeinflußt wird, daß die Brennstoffmenge der Belastung der Maschine entspricht. Es wird also erreicht, daß die Brennstoffeinspritzung proportional der Kolbenbewegung erfolgt und die Dauer derselben von der Stellung des Reglers abhängig ist. In dem in der Patentschrift wiedergegebenen Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 1) ist angenommen, daß der Brennstoffbehälter stets unter dem Druck der Einblaseluft steht und daß diejenige Brennstoffmenge, welche von der Pumpe jeweilig über den der Maschinenbelastung entsprechenden Bedarf gefördert wird, in diesen Behälter zurückgeführt wird. Die Abhängigkeit der Einblasesteuerung von der Belastung soll dadurch erreicht werden, daß eine Nockenscheibe, die exzentrisch auf der Steuerwelle sitzt und durch Wälzhebel das Einblaseventil und durch einen Mitnehmer das Oelventil bewegt, vom Regler aus verdreht wird.1)

Textabbildung Bd. 326, S. 101

Es erscheint fraglich, ob mit der angegebenen Anordnung ein Verbrennungsprozeß erreicht werden kann, wie er für die praktische Ausführung erwünscht sein muß. Es ist bekannt, daß die Entzündung des Brennstoffes bei der Einspritzung eine gewisse Zeit gebraucht, und daß es weiter zweckmäßig ist, bei Gleichdruckmaschinen nicht durch Kompression allein den Höchstdruck zu erreichen, daß vielmehr eine Voreinströmung des Brennstoffes und eine wenn auch nur sehr kurz dauernde Verbrennung bei abnehmendem Volumen baulich und wirtschaftlich bessere Erfolge zeitigt als das im vorliegenden Patent angestrebte Verfahren. Ohne Hinzufügung weiterer Konstruktionsteile und ohne Abänderung des Arbeitsverfahrens wird daher das Patent praktisch nicht brauchbar sein.

Eine nicht sehr angenehme bauliche Einzelheit der Diesel-Maschine war von jeher die Pumpe für die Einblaseluft. Es ist daher das Bestreben der Konstrukteure gewesen, durch besondere Ausgestaltung der Steuerung oder des |102| Arbeitsprozesses um die Schwierigkeit herumzukommen, die mit der Anordnung einer besonderen Einblaseluftpumpe verbunden sind. Dahin gehören die Bestrebungen, den Arbeitszylinder der Maschine für die Kompression der Einblaseluft mitzubenutzen (z.B. bei dem Motor von Trinkler) und die Versuche, das Einblasen des Brennstoffes überhaupt ohne besondere Einblaseluft zu bewerkstelligen, indem man in einem Hilfsraum einen geringen Teil des Brennstoffes entzündet und mit Hilfe der so erzeugten hochgespannten Verbrennungsgase den Brennstoff in den Arbeitszylinder einbläst. (Der Brons- Motor der Gasmotorenfabrik Deutz ist z.B. ein Produkt dieser Versuche.) Dieser letzteren Gruppe, die recht große Beachtung verdient, weil sie eine bedeutende Vereinfachung des Aufbaues der Gleichdruckmaschine zeigt, gehört das Patent Nr. 224428/46 a, Gruppe 2 an. Die grundsätzliche Anordnung des Zündraumes, in dem die für das Einblasen des Brennstoffes erforderliche hohe Spannung erzeugt werden soll, ist in Fig. 2 dargestellt. Durch das Brennstoffventil f wird in den Raum e und durch den engen Kanal d auch in den unteren Teil des Zündraumes a der von der Brennstoffpumpe zugemessene Brennstoff eingelagert. Das Ventil b ist dabei geschlossen. Während der Kompression der Arbeitsluft im Arbeitszylinder wird durch den Kanal c bis zum Ventil b der jeweilige Kompressionsdruck herrschen. Es tritt also, wenn b durch die äußere Steuerung geöffnet wird, hochgespannte und der erreichten Kompression entsprechend erhitzte Luft in den Raum a ein, in dem sie Brennstoff vorfindet, der bei entsprechender Gestaltung von a sich entzünden wird. Wird nun nach sehr kurzdauernder Eröffnung das Ventil b wieder geschlossen, so findet in a Verbrennung bei konstantem Volumen statt, und der Druck der Verbrennung steigt über denjenigen der Kompression an. Er ist also imstande, das in a und e eingelagerte Oel gegen den im Arbeitszylinder herrschenden Kompressionsdruck durch h und gegebenenfalls einen Zerstäuber hinauszutreiben.

Textabbildung Bd. 326, S. 102

Es liegt auf der Hand, daß ein derartiges Arbeitsverfahren nur möglich ist, wenn die räumlichen Verhältnisse von a, e und den Kanälen sehr gut aufeinander abgestimmt sind, und keine Veränderungen der Widerstände in den Kanälen d und h infolge Verstopfungen usw. zu befürchten sind, die natürlich sofort den Prozeß stören müßte. Rohöle, die stets Verunreinigungen enthalten, würden für den Betrieb nach diesem Verfahren kaum in Frage kommen.

Das Patent Nr. 225044/46 c, Gruppe 7 verdankt seine Entstehung der Notwendigkeit, für liegende Maschinen des Diesel-Typs ein Einspritzventil zu schaffen, durch welches eine gleichmäßige Einspritzung des Brennstoffes in feinstverteilter Form sicher ermöglicht wird. Um dieses zu erreichen, muß der Brennstoff unmittelbar vor der Einführung in den Arbeitszylinder bezw. Zerstäuber möglichst ringförmig um die Einspritzventilspindel gelagert sein, damit nicht durch eine einseitige Richtung des Brennstoff- bezw. Staubstrahles aus Brennstoff und Einblaseluft Brennstoffteile an die Wände des Verbrennungsraumes geschleudert und so nur unvollkommen verbrannt werden. Die vorliegende Patentschrift erreicht diese ringförmige Verteilung des Brennstoffes um die Ventilspindel im wesentlichen durch Anordnung eines nahezu kapillaren Kanales k (s. Fig. 3), in dem der Brennstoff entgegen der Einwirkung der Schwerkraft einen vollen Ring bildet, und infolgedessen beim Einblasen den Zerstäuber l gleichmäßig verteilt passiert. Die Brennstoffzufuhr zu dem Kanal k erfolgt durch die Erweiterung h und das Röhrchen g in leicht verständlicher Weise. Die Einblaseluft tritt durch c in den Einlagerungsraum d und drückt den Brennstoff, den die Brennstoffpumpe durch f zuführt, mit großer Geschwindigkeit in den Zerstäuber und von da durch a in den Arbeitszylinder. Fig. 4 gibt eine Anordnung für zwei verschiedene Brennstoffe, die zusammen verbrannt werden sollen. Die in Fig. 3 dargestellte Konstruktion ist hierbei zweimal hintereinandergeschaltet.

Textabbildung Bd. 326, S. 102
Textabbildung Bd. 326, S. 102

Eine Steuerung, die wohl hauptsächlich für Groß-Gaskraftmaschinen gedacht ist, wird in dem D. R. P. 223852/46 b, Gruppe 3 behandelt. Als Steuerorgane dienen ein Teil der Kolbenstange, der stark verdickt und als Kolbenschieber ausgebildet ist, und ein vor der Stopfbüchse des Arbeitskolbens sitzender Steuerzylinder. Diese Steuerorgane sollen die sonst bei Zweitaktmaschinen für den Spülluft- und Gemischeinlaß dienenden Ventile ersetzen. Es ist bekannt daß eine zentrale Spülung wirksamer ist, als eine solche durch seitwärts oder auf dem Zylinder sitzende Ventile und daß die Gemischverluste infolge der kürzeren Spülzeit geringer gehalten werden können. Bei der vorliegenden Anordnung ist nun außerdem der Abschluß des Spülluft- und Gemischeintrittes von der Kolbenbewegung dadurch unabhängig gemacht worden, daß die Steuerzylinder als gitterförmige, in ihren Lagern drehbare Büchsen ausgebildet sind und eine besondere Steuerung erhalten, die vom Regler oder sonstwie beeinflußt werden kann. Die Fig. 5, 6 und 7 lassen den konstruktiven Zusammenhang gut erkennen.

Textabbildung Bd. 326, S. 102
Textabbildung Bd. 326, S. 102
Textabbildung Bd. 326, S. 102

Die Notwendigkeit, für große Gaskraftmaschinen Regelungen anzuwenden, die genaueste Anpassung der Maschinenleistung an den Kraftbedarf mit dauernd guter Verbrennung verbinden, hat zu zahlreichen Steuerungsformen geführt, von denen eine im D. R. P. 224621/46 b, Gruppe 13 beschrieben ist.2) Die Steuerung, welche den |103| Gegenstand des Patentes bildet, gestattet vereinigte Qualitäts- und Quantitätsänderung des Gemenges, und zwar so, daß bei abnehmender Belastung zunächst der Gasgehalt der Ladung verringert wird, aber die Gemischmenge unverändert bleibt, und dann die Gemischmenge unter Vergrößerung des Gasgehalts verringert wird. Es soll erreicht werden, daß die Zündfähigkeit des Gemenges bei jeder Höhe des Verdichtungsdruckes die gleiche bleibt. Das Prinzip einer derartigen Steuerung ist in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt. Die Patentschrift gibt noch eine ganze Reihe von anderen Ausführungsformen an, die alle auf derselben Grundlage beruhen, daß nämlich bei abnehmender Last der Regler zunächst das Gasventil schließt, dann bei einer bestimmten schlechtesten Gemischzusammensetzung mit der Luftventilstange gekuppelt wird und nun bei weiterer Abnahme der Belastung das Luft- und Gasventil weiter schließt, jedoch so. daß das letztere langsamer geschlossen wird, so daß der relative Gasgehalt der Ladung bei abnehmender Gemischmenge wieder zunimmt. Das Lufteinlaßventil a wird von dem Hebel c, das Gaseinlaßventil b von dem Hebel d bedient. Beide Hebel sind durch eine Traverse ik verbunden, deren Enden in Schleifen der beiden genannten Hebel geführt sind. Der Mittelpunkt der Traverse o stützt sich auf den Hebel p, der nur oberhalb einer bestimmten Lage frei beweglich ist. Unterhalb derselben wird er durch das Widerlager q gehalten, so daß also der Punkt o nicht tiefer gesenkt werden kann, als bis zu dieser Lage, die in Fig. 8 dargestellt ist. An der Traverse greift nun mit Hilfe des Hebels l der Regler an. Die Funktion der ganzen Anordnung ist aus den schematischen Fig. 9 und 10 leicht zu erkennen und bedarf keiner weiteren Erläuterung.

Textabbildung Bd. 326, S. 103
Textabbildung Bd. 326, S. 103
Textabbildung Bd. 326, S. 103

Das D. R. P. 224926/46 b, Gruppe 3 ist deswegen erwähnenswert, weil es ein schon oft versuchtes, aber ebenso oft wieder verworfenes Steuerungsdetail für Gasmaschinen, den Drehschieber behandelt. Es mag auf das Hauptpatent D. R. P, 222425 verwiesen werden.

Bei den Flüssigkeitsmotoren, insbesondere denjenigen für Fahrzeuge, bildet der Vergaser immer noch eine pièce de résistance. Erwähnt sollen hier zwei Spritzvergaser aus den Patenterteilungen des letzten Vierteljahres werden.

Das D. R. P. 224363/46 c. Gruppe 13, beruht auf dem Erfahrungssatze, daß ein gleichmäßiges Gemisch bei einem Vergaser mit konstantem Querschnitt der Spritzdüse bei verschiedener Belastung dann erzielt wird, wenn man entsprechend der Belastung, d.h. der angesaugten Gemischmenge Unterdruck und Geschwindigkeit der an der Spritzdüse vorbeiströmenden Verbrennungsluft regelt. Weiterhin ist es von Vorteil, die Temperatur der Luft bezw. des Brenngemisches entsprechend der Belastung zu regeln. In dem Düsengehäuse H (s. Fig. 11–13), das an einer Seite zwei Lufteinströmöffnungen M und N besitzt, sind zwei Regelungskörper D und D1 um die Wellen E und E1 drehbar gelagert. Diese beiden Körper sind durch Zahnscheiben miteinander gekuppelt und nur gemeinsam durch einen Steuerhebel L beweglich. Die weitere Gestaltung der beiden Körper geht aus den Fig. 14a, b, c hervor. Man erkennt, daß bei einer Drehung der beiden Körper einmal die beiden Oeffnungen M und N in ganz bestimmten Verhältnissen zueinander geschlossen bezw. geöffnet werden, daß aber auch die Oeffnungen K und K1 (s. Fig. 13), die trapezförmig ausgebildet sind, ihre Größe nach bestimmten Gesetzen ändern. Die Kanäle G der Drehkörper D und D1 bilden dabei stets ganz bestimmt geformte düsenähnliche Führungen für die Luft, die durch M und N eintritt. Man kann nun den beiden Oeffnungen M und N des Gehäuses verschieden temperierte Luft zuführen und so unter bestimmten Verhältnissen genau regelbare Temperaturen der Vergasungsluft und damit in gewissem Umfange bei gleichbleibendem Ansaugedruck eine Regelung der in die Zylinder gelangenden Gemischmenge erreichen. Zugleich wird auch die Zusammensetzung des Gemisches innerhalb gewisser Grenzen trotz wechselnder Gemischmenge konstant bleiben, was natürlich für die Güte der Verbrennung förderlich ist.

Textabbildung Bd. 326, S. 103

Einen Spritzvergaser, der ebenfalls die Menge der zu vergasenden Flüssigkeit von der angesaugten Gemischmenge, und zwar selbsttätig abhängig machen soll, ist in dem D. R. P. 224361/46 c, Gruppe 13 behandelt. Die erstrebte Wirkung wird hier dadurch erreicht, daß der Luftraum des Schwimmerbehälters des Vergasers mit dem Saugrohr der Düse durch ein enges Rohr a, b (siehe Fig. 15) verbunden ist. Der jeweilige Unterdrück im Saugrohr erstreckt sich also in den Schwimmerbehälter hinein. Dieser hat nun eine Verbindung zur Atmosphäre c, d, e, f. die so eingerichtet ist, daß die einströmende Luft durch die Erzeugung von Wirbeln, welche zwischen den Düsen e und f entstehen, einen gewissen, mit der Höhe des Unterdruckes im Saugrohr wechselnden Widerstand findet. Daraus resultiert, daß bei kleiner Belastung der Maschine in dem Schwimmerbehälter fast atmosphärischer Druck herrschen wird, während bei großer Belastung der Unterdruck im Saugrohr fast in voller Höhe sich in den Schwimmerbehälter erstreckt. Es wird demgemäß das Gemisch bei kleiner Belastung reicher und bei großer |104| Belastung ärmer werden, ohne daß irgend ein beweglicher Teil verstellt werden muß. Insbesondere wird das ein Vorzug sein vor den Vergasern, welche mittels Federn, die unter dem Einfluß des Unterdruckes im Saugrohr stehen, die Menge der in die Spritzdüse tretenden Flüssigkeit verändern. Die Düsen e und f können zweckmäßig durch einen kleinen Körper nach Art der Fig. 16 ersetzt werden.

Textabbildung Bd. 326, S. 104
Textabbildung Bd. 326, S. 104
Textabbildung Bd. 326, S. 104
Textabbildung Bd. 326, S. 104

An konstruktiven Einzelheiten, die bekanntlich gerade im Gaskraftmaschinenbau mit seinen komplizierten Wärme-Uebertragungsverhältnissen eine große Rolle spielen, ist zunächst das D. R. P. Nr. 224360/46 c, Gruppe 4 zu erwähnen. Dasselbe behandelt (siehe Fig. 17 und 18) eine Verstärkung der Ansatzstelle des Ventilgehäuses an den Zylinder. Diese Stelle, welche stark durch die hohe Verbrennungstemperatur beansprucht ist, und außerdem infolge ihrer Lage nicht immer frei von Gußspannungen ist, wird in der vorliegenden Anordnung durch ein eingegossenes Rohr aus Schmiedeeisen verstärkt, das außerdem noch von dem Kühlwasser durchströmt wird.

Es ist anzunehmen, daß eine derartige Verstärkung den häufigen Rissen dieser schwachen Stelle am Gasmaschinenzylinder besser entgegenwirken wird, als die hier und da angewendeten vollen Eisenanker, die zu verstärkten Wärmestauungen an der gefährdeten Stelle Veranlassung geben können und so manchmal mehr schaden als nützen.

Aus dem Gebiete des Fahrzeugmotorenbaues ist eine Erfindung erwähnenswert, die zeigt, daß die Erfinder nicht nur auf ihren Geldbeutel, sondern auch auf das Wohl ihrer Mitmenschen bedacht sind. Das ist das D. R. P. Nr. 225766/46 c, Gruppe 32. Dasselbe behandelt eine Vorrichtung zur vollständigen Verbrennung der übelriechenden Auspuffgase der Automobil-Motoren. Die Erfindung will die noch unverbrannten Gase an einer ständig brennenden Zündflamme, die noch dazu durch einen Teil der Gase gespeist werden soll, entzünden und vollständig verbrennen. Es scheint mehr als fraglich, ob auf diesem Wege Erfolge erzielt werden können. Nicht eine Verbrennung nach dem Zylinder, sondern eine solche im Zylinder ist es, wonach verständige Konstrukteure von Fahrzeugmaschinen usw. streben.

Textabbildung Bd. 326, S. 104

Ein etwas anderes, aber auf dem gleichen Gebiet liegendes Problem behandelt das D. R. P. 224219/46c, Gruppe 32. Es ist jedem, der einmal einen Maschinenraum betreten hat, in dem Verbrennungsmaschinen ohne vollständige Kapselung der Getriebeteile liefen, bekannt, daß nach einer gewissen Laufzeit der Maschine die Kolbenringe nicht mehr vollständig dicht halten, und daß dann ein Teil des unverbrannten Gemisches und der Verbrennungsgase in den Maschinenraum treten und hier die Luft verunreinigen. Eine derartige Verunreinigung kann bei alten, nicht gut instandgehaltenen Maschinen einen solchen Grad annehmen, daß der zuständige Gewerbeaufsichts-Beamte den Betrieb der Maschine verbietet. Das vorliegende Patent schließt nun den Zylinder der Maschine vorn durch einen Deckel ab, der nur einen Schlitz für die Pleuelstange frei läßt. Durch diesen Schlitz wird nun mit Hilfe eines kleinen Ventilators Luft in den Zylinderraum eingesaugt, die ein Austreten von Verbrennungsgasen usw. verhindert. Die Abführung der schlechten Gase und der Luft erfolgt durch einen Ringraum, der den Zylinderdeckel rings umgibt (siehe Fig. 19).

(Fortsetzung folgt.)

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Die Figur ist ein Auszug aus der sehr undeutlichen Patentzeichnung.

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Es mag bemerkt werden, daß dieses Patent ein Beispiel dafür bildet, daß die Bearbeitung der Anmeldungen im Kaiserlichen Patentamt bald in andere Bahnen geleitet werden muß. Die Anmeldung ist erfolgt am 20. April 1906, die Ausgabe der Patentschrift am 27. Juli 1910. Es ist also ein Zeitraum von ganzen vier Jahren notwendig gewesen, um zu einer endgültigen |103| Erteilung des Patentes zu kommen. Wenn man auch die etwa auf Wunsch des Anmelders erfolgte Hinausschiebung der Auslegung der Anmeldung mit in Betracht zieht, so bleibt dennoch ein reichlich drei Jahre umfassender Zwischenraum zwischen der Anmeldung und der Beendigung der Prüfung.

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