Kurbelloser Motorkompressor mit zwei gegenläufigen Kolben. Gegenstand der vorliegenden Erfindunä bildet ein kurbelloser Motorkompressor mit zwei gegenläufigen Kolben, zwischen denen die Verbrennungskammer des Motorteils an gEordnet ist.
Bei den bekannten Motor kompressoren dieser Art wurde bisher der Motorteil entweder mit einer besonderen Lüf- tnngspumpe zwecks Durchlüftens des Kom pressionsraumes ausgerüstet, oder aber es wurde die Ausnutzung der kinetischen Ener gie der Verbrennungsgassäule in der Aus puffrohrleitung herangezogen, um einen Un terdruck im Zylinder und damit das An saugen von Frischluft zu bewirken.
Die Erfindung besteht darin, dass Saug schlitze auf der einen und die Auspuffsphlitze auf der andern Seite der durch die Zylinder mitte gehenden, senkrecht zur Zylinderare stehenden Ebene angeordnet und mit der Atmosphäre mittelst selbsttätiger Rückschlag- ventile verbunden sind, und dass ferner der Abstand dieser Saugschlitze von der erwähn- ten Ebene grösser ist als der Abstand der Auspuffschlitze von dieser Ebene, um das Entstehen von Unterdruck im Zylinder und das Ansaugen der für die Verbrennung be nötigten Frischluft infolge dieses Vorganges zu ermöglichen.
Auf den beifolgenden Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungs- gegenstandes dargestellt.
Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform, Fig. 2 einen Längs= schnitt durch die zweite Ausführungsform dar; Fig. 3 ist ein Querschnitt durch das Anlassventil, das bei beiden Ausführungs formen gleich beschaffen ist.
Der Motorkompressor gemäss Fig. 1 be steht aus dem zylinderförmigen Rahmen 1, welcher mit Wasser gekühlt wird, . aus zwei auswechselbaren Zylinderhülsen und 3, in denen die Kolben 4 und 5 hin- und herlaufen, sowie aus zwei Kopf stücken 6 und 7, in denen die Druck- ventile 8 und 9 untergebracht- sind. Die Saugventile 10 und 11 der Kompressoren sind ebenfalls in den Deckeln. der Köpfe 6 und 7 untergebracht.
Mit Hilfe dieser Ventile ar beiten beide Aussenseiten der beiden Kolben als einseitige Luftkompressoren, wobei der Rücklauf der Kolben nach der Zylindermitte infolge der Expansion aus den verhältnis mässig grossen schädlichen Räumen dieser Kompressoren vor sich geht.
Die Zylinderhülse 2 besitzt in diesem dar gestellten Ausführungsbeispiel in dem zwi schen den Kolben befindlichen Raume, um als Motor wirken zu können, die Auspuff schlitze 12, welche mit dem durch das Aus puffventil 14 geschlossenen Auspuffrohr 13 verbunden sind.
Die Zylinderhülse 3 da gegen ist mit den Saugschlitzen 15 versehen, welche mit den selbsttä+.igen Saugventilen 16 verbunden sind. Die Schlitze..12 und 15 sind gegenüber der durch die Zylindermitte gehen den, senkrecht zur Zylinderaxe stehenden Ebene _., in welcher sich das Brennstoffven- til 17 und das- Anlassventil 19 -befinden, un symmetrisch angeordnet, und zwar haben die Saugschlitze 15 von dieser Ebene den grö sseren:
Abstand., Der beschriebene Motorkompressor arbeitet im Motorteil auf folgende Weise: Bei -der Bewegung der Kolben aus :der dargestellten Lage nach der Zylindermitte. zu beginnt eine Kompression der zwischen den Kolben -be- firo.dlichen Luft in dem Augenblick, wenn der Kolben- 4 die Auspuffschlitze 12 verdeckt. Zugleich wird durch die Ventile 10, 11 Luft in den Kompressorteil angesaugt.
Ist während der Kompression ein bestimmter Druck er reicht, so erfolgt durch das Brennstoffventil 17 die Einspritzung des Brennstoffes, der durch eine pneumatisch angetriebene Pumpe zugeführt wird. Die Bauart einer solchen Pumpe ist-allgemein bekannt. Nach der Ein spritzung verbrennt der Brennstoff durch Selbstzündung und die Kolben kehren nach den Zylinderenden zurück, wobei sie die in den Kompressorräumen .befindliche. Luft komprimieren und durch die Ventile 8, 9. austreten lassen.
Sobald der Kolben 4 die Auspuffschlitze 12 wiederum freigibt, erfolgt ein teilweiser Auspuff der Verbrennungsgase, wobei das selbsttätige Ventil 14 geöffnet wird. Sobald der Zylinderdruck bis auf den Atmosphärendruck gesunken ist, schliesst sich dieses Ventil und der Kolben 5 macht in der Zwischenzeit die Saugschlitze 15 frei.
In folge der weiteren Bewegung der Kolben ent steht im Zylinder ein Unterdruck, die Saug ventile 16 werden geöffnet, und die nach dem Zylinder zuströmende Luft nimmt den Raum ein zwischen dem Kolben 5 und dem Ver- breunungsgasvolumen, welches sich hinter dem Kolben 4 her bewegt, und dessen Länge der Entfernung des-Kolbens 4 von den Saug schlitzen' 15 im Augenblick des bffnens der Saugventile 16 gleich ist.
In der Endlage der Kolben ist der Zylinder auf der rechten Seite mit Frischluft, auf der linken dagegen mit Verbrennungsgasen gefüllt. ,_ Bei der Rückkehr der beiden Kolben nach der Zylindermitte zu werden die Ventile 16 geschlossen, worauf infolge des zwischen den beiden Kolben entstehenden Überdruckes das selbsttätige Auspuffventil 14 geöffnet wird, was zur Folge hat, dass das Verbrennungsgas volumen, welches durch, den linken Kolben 4 und durch die Frischluftsäule, die sozusagen eine Verlängerung des rechten Kolbens 5 bil det, begrenzt wird,
gänzlich oder zum gröss ten- Teil nach aussen abfliesst. Sobald schliess lich der Kolben 4 die-Schlitze 12 -abgedeckt hat, beginnt das Zusammendrücken des eventuell zurückgebliebenen Verbrennungs- gasteils, sowie der Frischluft, und der be schriebene Kreislauf beginnt von-neuem.
Aus dem Obigen folgt,-. dass .dieser dar-. gestellte Motorkompressor in seinem Motor- teil keine Luftpumpe besitzt, und dass die Wirkungsweise nicht auf einem im Zylinder entstehenden Unterdruck, hervorgerufen durch die kinetische Energie -der Auspuffgase, be ruht, sondern, dass die entsprechende Anord- nung- der Saug- und Auspuffschlitze im Mo- torteil zur. Füllung des Zylinders mit Frisch luft benutzt wird, indem die einzelnen Wir-.
kungsphasen eines gewöhnlichen Viertakt zylinders- - in- geänderter- Reihenfolge (das. heisst das Ansaugen nach der Expansion, und die Kompression nach dem Auspuff) vor sich gehen.
Da die \'erbrennung iin Dieselkreislauf regelmässig bei grossem Luftüberschuss er folgt, ist es gar nicht nötig, alle Verbren- nungsgase aus dem Zylinder zu entfernen. Es ist im Gegenteil vorteilhaft, einen Teil davon ini Zylinder zu belassen. da hier durch die Endtemperatur in der Kompression erhöht. also die Verbrennung erleichtert wird.
Man kann eine absichtliche teilweise Belas- sung der Verbrennungsgase im Zylinder auch durch die das Auspuffventil 14 um gehende Rohrleitung 18, welche den vom Auspuffventil 14 abschiessbaren Innenraum mit der Abflussleitung der Verbrennungsgase verbindet, erzielen, durch welche ein Teil der Verbrennungsgase während der Saugperiode nach dem Zylinder zurückkehrt, so dass hier durch die Menge der angesaugten Luft ver mindert wird.
Die durch die Endlagen der Kolben bestimmten Kompressionsräume bei Normalbetrieb sind durch gestrichelte Linien in Fig. 1 und ? angedeutet.
In Fig. 2 ist die eine andere konstruk- 1 i.ve Lösung des kurbellosen Motorkompres sors darstellende zweite Ausführungsform er sichtlich. Diese Lösung beruht auf demsel ben Prinzip des Ansaugens der zur Ver brennung des Brennstoffes benötigten Luft, wobei jedoch die Saugventile des Kompres- sorteils nicht in den Zylinderkopfstücken, sondern bedeutend näher der Zylindermitte gegenüber angeordnet sind, und gleichzeitig zur Vollführung der Wirkungsphasen des Motorteils dienen.
Diese zweite Ausführungsform besteht wiederum aus einem zylinderförmigen, was sergekühlten Rahmen 20, aus zwei Zylinder hülsen 21 und 22, in denen die Kolben 23 und 24 hin- und herlaufen, sowie aus zwei Kopfstücken 25 und 26, in denen nur die Druckventile 27 und 28 der Kompressoren airgeordnet sind. Ir- der Zylinderhülse 21 sind an entsprechender Stelle die Motoraus puffschlitze 29, sowie die Saugschlitze 30 angeordnet. Die Zylinderhülse 22 dagegen ist nur mit den Saugschlitzen 31 versehen.
Die Saugschlitze 30 und 31 haben von der durch die Zylindermitte gehenden, senkrecht zur Zylinderaxe stehenden Ebene wiederum grösseren Abstand als die Auspuffschlitze 29. Die selbsttätigen Saugventile 32 und 33 sind so untergebracht, dass die Saugschlitzsätze 30 und 31 miteinander durch die Leitung 34 verbunden sind. welche eventuell verschiedene Drosselungen der Luft in den Ventilen 32 und 33 auszugleichen gestattet. Die Auspuff schlitze 23 stehen mit. der Auspuffleitung 35 in Verbindung, an deren Ende das selbsttätige Auspuffventil 36 angebracht ist.
Der Kompressorteil ist an den Aussen seiten der beiden Kolben angeordnet, und ar beitet mit Hilfe der Saugschlitze 30 bezw. 31, sowie der Druckventile 27 bezw. 28, wobei der Kolbenrücklauf in analoger Weise vor sich geht, wie dies bereits bei der Beschrei bung der Bauart nach Fig. 1 dargestellt wor= den ist.
Während der Kolbenbewegung aus der dargestellten Lage nach der Zylindermitte zu beginnt im Motorteil die Luftkompression in dem Augenblick. wenn die Auspuffschlitze 29 durch den Kolben 23 verdeckt werden. Sobald der Kompressionsdruck eine be stimmte Grösse erreicht hat, erfolgt, analog wie vorhin beschrieben, die Brennstoffein spritzung durch das Brennstoffventil 49. Deckt nun während der rückwärtigen Be wegung der linke Kolben 23 die Auspuff schlitze 29 auf, so erfolgt ein teilweiser Aus puff der Verbrennungsgase, wobei sich das selbsttätige Auspuffventil 3,6 öffnet.
Die Innenränder der Saugschlitze 30 bezw. 31 sind so angeordnet, dass die Kolben 23 bezw. 24 dieselben freigeben, wenn der Druck zwi-- schen den Kolben auf den Atmosphären druck gesunken ist. In diesem Augenblieh schliesst sich das selbsttätige Auspuffventil 36.
Infolge der weiteren Kolbenbewem#ung nach den Enden der Zylinder zu entsteht zwischen den Kolben ein Unterdruck, wel cher das Ansaugen von Frischluft durch die Saugventile 32 imd 33 zur Folge hat, wo bei die in den Zylinder einströmende Luft auf der einen Seite ungefähr den Raum zwi schen den Saugschlitzen 30 und dem Kol ben 23, auf der andern Seite dagegen un gefähr den Raum zwischen den Schlitzen 31 und dem Kolben 24 einnimmt.
Während der Rücklaufbewegung der beiden Kolben nach der Zylindermitte wird aus dem zwischen ihnen befindlichen Raume die Frischluft säule entfernt, welche zwischen den Saug schlitzen 30 und dem Kolben 23 entstanden ist, sowie ausserdem teilweise die Verbren nungsgassäule, die zwischen den Schlitzen 30 und 31 vorhanden war. Gleichzeitig gelangt die Frischluftsäule, die sich zwischen den Schlitzen 31 und dem Kolben 24 befand, in den Raum zwischen den Schlitzen 31 und 29 und. wird. zusammen mit dem eventuell zu rückgebliebenen Teil der Verbrennungsgas säule, komprimiert.
Man kann den Gehalt an Verbrennungs gasen in der verdichteten Luft in derselbeiz Weise, wie vorhin beschrieben, erhöhen, nämlich durch die Leitung 37, die das Aus puffventil 36 umgeht. Durch die Anordnung einer verhältnismässig langen Auspuffleitung 35 mit einem grossen, zwischen dem Zylinder und dem Ventil 36 gemessenen Volumen, wird die Heftigkeit der Bewegung dieses Ventils gedämpft und infolgedessen der Ventilver- schle-ss verringert.
Bei der vorhin beschriebenen Ausfüh rungsform werden dieselben Saugschlitze, die zum Ansaugen von Frischluft auf die Motor seite dienen, ebenfalls zum Ansaugen der Luft auf der Kompressorseite benutzt. Die eben beschriebene Lösung ist insofern vor teilhafter als diejenige nach Fig. 1, als durch das stetige Austreiben eines Teils der an gesaugten Luft durch die Auspuffleitung eine Kühlung des Auspuffventils herbei geführt wird.
Das Anlassen der dargestellten Motor kompressoren erfolgt mittelst Druckluft. Die, Aulassventile 19 oder 38 sind gleich be schaffen und Fig. 3 zeigt einen Schnitt der selben. Das Ventil 39 ist mit einem Aus mleichkolben 40 verbunden, dessen Durch messer etwas grösser ist als derjenige des Ventilkörpers dieses Ventils. Infolgedessen wird durch den Druck der Anlassluft, und gleichzeitig infolge der Wirkung der Feder 41, ein Öffnen des Ventils 39 verhindert.
Der Anlasser besteht aus dem Zylinder 42, der mit einer Öffnung 43 versehen ist, durch welche der hinter dem Ausgleichkolben 40 befindliche Raum 44 mit der Atmosphäre verbunden wird. Wird der Schieber 45 von Hand verschoben, so dass er die Öffnung 43 verschliesst und den Auslauf der Rohrleitung 46 freigibt, so strömt die Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter 47 durch die Rohrleitungen 46, 48 nach dem Raume 44, und drückt auf den Ausgleichkolben 40, was zur Folge hat, dass das Ventil 39 geöffnet wird. Jetzt ex pandiert die im Hilfsluftbehälter 47 befind liche Druckluft, indem sie über das geöffnete Ventil 39 nach der Zylindermitte zuströmt.
Ist der Anlassluftdruck so weit gesunken, dass er dem Atmosphärendruck gleicht, so schliesst die Feder 41 das Ventil 39, und eine weitere Belassung des Schiebers 45 in der untersten Lage ruft keine Bewegung des Ventils 39 mehr hervor, da ja während der Expansion der Luft im Hilfsbehälter 47 auch die im Raume 44 befindliche Luft expandiert, also aus diesem Raume sich entfernt, und zwar wegen der Rohrverbindung 46, 48. D:
e Grösse des Hilfsanlassbehälters 47, sowie die Grösse des Überdruckes, bei welchem der Behälter vor dem Anlassen gefüllt wird, sind so ge wählt, dass der während des nachfolgenden Kolbenhubes (nach dem Anlasshub) erzeugte Kompressionsdruck zum Zünden des ein gespritzten Brennstoffes genügt.
Die oben beschriebenen Motorkompressoren besitzen keine Regulierapparatur, da sie sich selbst regulieren, weil eine Vergrösserung der komprimierten Luftmenge nach jeder Vergrösserung der eingespritzten Brennstoff menge selbsttätig erfolgt. Diese Erscheinung kann in der folgenden Weise erklärt werden: Geniigt zum Beispiel die eingespritzte Brenn stoffmenge lediglich für den Leerlauf, so er reicht auf der Kompressorseite der Kompres sionsdruck die Höhe des Arbeitsdruckes, und in diesem Moment kehren die Kolben zurück, ohne Luft überhaupt hinaus getrieben zu haben.
Infolge einer Vergrösserung der ein gespritzten Brennstoffmenge wird die kine tische Energie der Kolben vergrössert, und dieselben kehren erst nach Ausdrückung einer gewissen Luftmenge zurück, die um so grösser ist, je mehr Brennstoff vorher eingespritzt worden war.