Flugkolbenmaschine mit Kompressor und mindestens zwei Brennkraft-Flugkolben. Die Erfindung betrifft eine Flugkolben maschine mit Kompressor und mindestens zwei Brennkraftflugkolben, die sich derart bewegen, dass der Verdichtungshub des einen mit dem Ausdehnungshub des andern zu sammenfällt, und besteht darin, dass der An trieb des Kompressors von einer zwischen die Brennkraftflugkolben geschalteten, mit diesen sich bewegenden Flüssigkeitssäule ohne Verwendung eines Kurbeltriebes abge leitet wird. Dadurch ist die Hublänge bezw. der Durchmesser des Kompressorkolbens un abhängig von der Hublänge bezw. vom Durchmesser der Brennkraftflugkolben be stimmbar. Der Antrieb des Kompressors von der Flüssigkeitssäule kann durch ein kolbenartig ausgebildetes, von der Flüssig keitssäule auf beiden Seiten beaufschlagtes Organ abgeleitet werden.
Jeder Brennkraft kolben ist zweckmässig mit einem unter der Einwirkung der zugehörigen Flüssigkeits säule stehenden Kolben ausgerüstet. Zwei Brennkraftflugkolben können einen oder zwei Kompressorkolben und zwei Brenn- kraftflugkolbenpaare einen, zwei oder mehr Kompressorkolben antreibt.
Um Leckverluste des Kompressorantriebs kolbens auszugleichen, kann eine Vorrich tung angeordnet sein, durch welche die Flüs sigkeitsmenge der Flüssigkeitssäulenhälften in Abhängigkeit von den Endlagen des Kompressorkolbens eingestellt wird. Wenn die Antriebsbedingungen: des Kompressors es erfordern, kann eine Einrichtung die Flüs sigkeitsmenge der Flüssigkeitssäule entspre chend dem Betrieb in den Brennkraftflug- kolben-Arbeitszylindern einstellen.
Ein Zurückbleiben des einen Brennkraft flugkolbens hinter dem andern wird verhin dert, wenn die Säulenkolben der Brennkraft flugkolben beidseitig unter der Einwirkung von Flüssigkeitssäulen stehen.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung in fünf Ausführungsbeispielen, bei welchen der Brennstoff in die Brennkraftzylinder eingespritzt wird, zur Veranschaulichung gebracht.
Fig. 1 und 2 zeigen je eine Flugkolben maschine mit zwei Brennkraftkolben und einem Kompressorkolben, Fig. 3 eine Ma schine mit zwei Paaren von gegenläufig sieh bewegenden Brennkraftkolben und einem Kompressorkolben und Fig.4 einen Kompressor mit zwei Brennkraftflugkolben- paaren und zwei Kompressorkolben; Fig. 5 zeigt eine Maschine, bei welcher Leckver luste des kolbenartig ausgebildeten Kom- pressionsantriebsorganes ausgeglichen wer den, und eine Einrichtung, welche die Kom pressionsräume der Brennkraftzylinder ein stellt.
Die Flugkolbenmaschine nach Fig. 1 weist zwei Brennkraftzylinder 1 und 2 mit je einem Flugkolben 3 bezw. 4 auf. Die Flugkolben 3 und 4 bewegen sieh derart, dass der Verdichtungshub des einen mit dem Ausdehnungshub des andern zusammenfällt. Zwischen die Kolben 3 und 4 ist die Flüs sigkeitssäule 5 eingeschaltet, von deren Be wegungen der Antrieb des Kompressors 7 abgeleitet wird. Die Ableitung erfolgt durch den, die Bewegungen der Flüssigkeitssäule mitmachenden Kompressorantriebskolben 9, der durch die Stange 10 mit dem Kompres- sorkolben 8 starr verbunden ist und sich im Zylinder 12 bewegt.
Die eine Hälfte der Flüssigkeitssäule 5 liegt zwischen der untern Seite des Kompressorantriebskolbens 9 und dem im Zylinder 15 sieh bewegenden Säulen kolben 14 des Brennkraftkolbens 4, die an dere zwischen dem Säulenkolben 16 des Brennkraftkolbens 3 und der obern Seite des Kompressorantriebskolbens 9.
Beim Ausdehnungshub des Brennkraft- lolbens 4 wird die Flüssigkeit der lin ken Flüssigkeitssäulenhälfte durch den mit dem Brennkraftkolben 4 verbundenen Säu lenkolben 14 aus dem Zylinder 15 unter den Kompressorantriebskolben 9 gedrückt, wo durch dieser mit dem Kompressorkolben 8 zusammen angehoben wird. Im untern Raum des Kompressors 7 findet das Ansaugen von Luft statt, während im obern Raum Luft verdichtet wird. Die Flüssigkeit im Zylinder 12 über dem Kompressorantriebskolben 9 wird in den Zylinder 17 hinüber gedrückt, wodurch der mit den Brennkraftkolben 3 verbundene Säulenkolben 16 nach unten be wegt wird, während der Brennkraftkol- ben 3 seinen Verdichtungshub ausführt.
Setzt die Zündung im Zylinder 1 ein, so spielen sieh die Vorgänge im umgekehrten Sinne ab.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind die Brennkraftzylinder 1 und 2 nebeneinander angeordnet. Der Kompressorzylinder 7 be findet sich oberhalb der beiden Brennkraft- zylinder. Zwischen dem Kompressorzylinder 7 und den Brennkraftzylindern 1 und 2 be findet sich die Flüssigkeitssäule 5 mit ihren Zylindern 12, 15 und 17. Die Flüssigkeit wird aus dem Zylinder 15 durch den Kanal 13 unter den Kompressorantriebskolben 9 ge leitet.
In Fig. 3 weisen die Brennkraftzylinder 19 und 20 zwei gegenläufig sieh bewegende Brennkraftflugkolbenpaare 21/22 bezw. 23/24 auf. Der mit einem Kolben 27 versehene doppeltwirkende Kompressor 26 hat eine durchgehende Kolbenstange 28 mit Antriebs kolben<B>29</B> und 30, die sieh in den Zylindern 31 und 32 bewegen. Die Säulenkolben 3:7 und 39 der Brennkraftflugkolben 21 und 23 bewegen sieh mit der Flüssigkeitssäule 34 und die Säulenkolben -38 und 40 der Brenn kra.ftflugkolben 22 und 24 mit .der Flüssig keitssäule 3,5.
Hat die Zündung im Brenn- kraftzyl.inder 19 in der in Fig. 3 gezeichne ten Kolbenstellung stattgefunden, so folgt der Ausdehnungshub im Zylinder 19 und es wird die Flüssigkeit der rechten Flüssig- keitssäulFnhälften 34 und 345 durch die Säu lenkolben<B>37</B> und 38 nach den Zylindern 32 und 3-1 hinüber geschoben. Die Kompressor antriebskolben 30 und '29 machen dabei die Bewegung mit und treiben den Kompressor kolben 27 nach unten.
Die Brennkraftkolben 23 und 24 führen in der gleichen Zeit ihren Verdichtungshub aus. Der Brennstoff wird darauf in den Zylinder 20 eingespritzt, wor auf der Ausdehnungshub folgt. Die Flüssig keitssäulen 84 und 35 bewegen sieh dabei in entgegengesetzter Richtung, so da.B der Kompressorkolben 27 in seine obere Tot punktlage gelangt.
Die Flugkolbenmaschine nach Fig. 4 weist zwei Brennkraftzylinder 19 und 20 mit zwei Brennkraftflugkolbenpaaren 21/22 und 23/2t4 auf. Es sind zwei Kompressoren 43 und 45 mit je einem doppeltwirkenden Kompressorkolben 42 bezw. 44 vorgesehen. Der Kompressorkolben 42 des Kompressors 43 erhält seinen Antrieb durch die Flüssig keitssäule 34 und der Kompressorkolben 44 des Kompressors 45 durch die Flüssigkeits säule 35. Die Kompressorkolben 42 und 44 saugen die Luft durch die Einlassventile 47 ein und fördern sie durch die Druckventile 48 in die Druckräume 49, 50 und 51, von wo sie durch die Kanäle 52 in die Leitung 53 gelangt, die durch die Umführungslei- tung 57 mit der Leitung 54 verbunden ist.
An die Leitungen 53 und 54 sind die Ein lassschlitze 56 der Brennkraftzylinder 19 und 20 angeschlossen.
Der Brennstoff wird durch die Brenn stoffventile 58 und 59 eingespritzt. Das Ab- gas-Luftgemisoh strömt durch die Auslass schlitze M in die Leitungen 61, von wo es durch die Sammelleitung 99 in eine nicht gezeichnete Abgaskraftmaschine gelangt.
Die Säulenkolben M bis 40 der Brenn- kraftfluglkolbenpaare 21/22, bezw. 23/24 ar beiten in den Zylindern 62 bis 65 mit den Flüssigkeitssäulen 34 und 35 zusammen. Die Gegenläufigkeit der Brennkraftflugkolben 21 und 22, bezw. 23 und 24 wird durch Sy nchronisiergestänge mit den Schub stangen 67 und den Schwinghebeln 68 sicher gestellt. Die Zylinder 62 bis 6'5 sind mit den Zylindern 31 und 32 verbunden, in denen die doppeltwirkenden Kompressorantriebs kolben 29 und 30, die durch die Kolbenstan gen 70 und 71 mit den Kompressorkolben 42 und 41 verbunden sind, sich bewegen.
Das Brennkraftflugkolbenpaar 23/24 be ginnt in der gezeichneten Totpunktlage sei nen Ausdehnungshub, während das Kolben paar 21/22 seinen Verdichtungshub ausführt. Die Säulenkolben 39 und 40 der Brennkraft- flugkolben 23 und 24 drücken die Flüssig- keit der linken Flüssigkeitssäulenhälften 34 und 35 nach den Zylindern 31 und 32, wo durch die Kompressorantriebskolben 29 und 30 nach aussen getrieben werden und ihrer seits die Flüssigkeit der andern Flüssigkeits säulenhälften 34 und 35 in die Zylinder 62 und 63 hinüberschieben.
Bei der Bewegung der Kompressorantriebskolben 29 und 30 mit den Kompressorkolben 42 und 44 nach aussen wird in die innern Kompressorräume durch die Saugventile 47 Luft angesaugt und in den äussern Kompressorräumen Luft verdichtet, die über die Druckventile 48 in die Druckräume 49, 50 und 51 gefördert wind, von wo sie unter einem Druck von zirka 4 atm. durch die Kanäle 52 in die Leitung 53 und durch die Umführungslei tung 57 in die Leitung 54 gelangt.
Am Ende des Ausdehnungshubes der Brennkraftkol- ben 23 und 24 strömen die Abgase aus dem Zylinder 20 durch die Auslasssehlitze 60 in die Leitungen 61 und die Luft aus den Lei- turigen 53 und 54 dureh die Schlitze 56 in den Zylindern 20, wo sie die Abgase durch die Auspuffschlitze 60 in die Leitung 61 hinaustreibt. Die in dem Brennkraftzylinder verbliebene, unter einem Druck von zirka 4 atm. stehende Luft wird in dem Brenn- kraftzylinder weiter verdichtet, worauf nach erfolgter Brennstoffeinspritzung und Zün dung die Arbeitsvorgänge sich wiederholen.
Auf der rechten Seite der Flugkolben maschine haben die Brennkraftkolben 21 und 22 in der gleichen Zeit ihren Verdichtungs- und Ausdehnungshub ausgeführt. Die Vor gänge spielen sich dabei auf der rechten Seite in der gleichen Weise ab wie auf der linken. Das Abgas-Luftgemisch strömt aus den Zylindern 19 und 2,0 durch die Auspuff schlitze 60 in die Leitungen 61 und aus :die sen durch die Sammelleitung 99 in die Ab gasmaschine, die das - Abgas-Luftgemisch mit einer Temperatur von 350 bis 450' C zugeführt erhält.
Durch die gegenläufige Bewegung der Kompressorkolben .42 und 44 wird ein guter Massenausgleich erreicht.
Die Brennkraftflugkolben können statt zwei mehrere Kompressorkolben antreiben. Es können z. B. die Kompressoren 43 und 45 in Taudembauart mit zwei oder mehr hinter einander liegenden Zylindern ausgeführt sein, oder es kann auf der obern Seite des Zylin ders 31 und auf der untern Seite des Zylin ders 32 noch je ein Kompressorzylinder an- g o ebaut sein. Die Flüssigkeitssäulen 34 und 35 können ebenfalls statt einen einzigen Kompressorantriebskolben, mehrere, z. B. hintereinander geschaltete, Antriebskolben aufweisen.
Die Kolbenfläche der Kompressoran triebskolben 29 und 30 ist grösser als die der Säulenkolben 37 bis 40. Der Hub der Kom pressorkolben 42 und 44 ist also kleiner als der Hub der Brennkraftflugkolben 21 bis 24. Die Geschwindigkeit der Kompressorkolben ist infolgedessen kleiner als die der Brenn- kraftkolben. Die Geschwindigkeit der Kom pressorkolben lässt sich also den Betriebsbe dingungen der Ein- und Auslassventile des Kompressors anpassen.
Etwaige Leckverluste der Kompressor antriebskolben, durch die eine Änderung der Länge der beiden Flüssigkeitssäulenhälften eintreten würde, werden zweckmässig ausge glichen. Hat z. B. in Fig. 5 die Flüssigkeits menge in der Flüssigkeitssäulenhälfte 72 zu genommen und die der Säulenhälfte 73 abge nommen, so erreicht der Kompressorantriebs kolben 9 (infolge der grösseren Länge der obern Säulenhälfte 72) seine untere Endlage früher als die Brennkraftflugkolben 3 und 4 die ihrige. Sobald der Kompressorantriebs kolben 9 seine untere Endlage erreicht, wird der Kanal 74 auf der obern Kolbenseite des Kompressorantriebskolben 9 geöffnet.
Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Brenn- kraftflugkolbens 3 erfolgt ein Flüssigkeits abfluss aus der Flüssigkeitssäulenhälfte 72 in die Flüssigkeitssäulenhälfte 73, bis der Brennkraftflugkolben 3 seine obere Endlage erreicht hat. Um einen Flüssigkeitsrückfluss aus der Flüssigkeitssäulenhälfte 73 zur Säu lenhälfte 72 zu verhindern, ist der Kanal 74 mit einem Rückschlagventil 75 versehen. Für die Sicherung der obern Endlage des Kompressorkolbens 8 dient der Kanal 76, der mit der untern Seite des Kompressor antriebskolben 9 zusammenarbeitet und eben falls mit einem Rücksehlagventil 77 ver sehen ist.
Beider Ausführung nach Fig. 5 sind die Säulenkolben 16 und 14 der Brennkraftflug- kolben 3 und 4 nicht nur auf der obern, son- dern auch auf der untern Seite durch eine Flüssigkeitssäule miteinander verbunden, wodurch erreicht wird, dass der eine Brenn- kraftflugkolben hinter dem andern nicht zu rückbleiben kann. Bliebe der Kolben 4 z. B. zurück, s o würde er durch die Flüssigkeits säule 78 nachgeschoben.
Beider Ausführung nach Fig. 5 ist auch eine Einrichtung getroffen, dass wenn bei höheren Leistungen der Flugkolbenmasehine der Aufladedruck erhöht wird, der Verdich tungsraum der Brennkraftzylinder 3 und 4 grösser eingestellt wird, damit ein Über schreitendes zulässigen Verdichtungs- bezw. Verbrennungsdruckes in diesen Zylindern vermieden wird.
Diese Einrichtung besitzt Leitungen 80 bis 82, einen Kolbenschieber 83 im Gehäuse 84 mit den Ausflussöffnun- gen 85 und den Anschlüssen 86 an das Flüs- sigkeitsdruckgefäss 87, einen doppelarmigen Schwinghebel 88, der gelenkig mit den Brennkraftflugkolben 3 und 4 verbunden ist, einen Winkelhebel 8@9, dessen Achse 91 im Schwinghebel 88 gelagert ist, Lenker 92 und 93 und einen Kolben '94 im Zylinder 95, der durch die Leitung 96 an den Luftaufnehmer 98 angeschlossen ist und eine Feder 97 ent hält.
Erhöht .sich der Verdichtungsdruck im Kompressor 7 und somit der Aufladedruck in den Brennkraftzylindern 3 und 4, so be wegt sich der Kolben 94 im Zylinder 95 nach rechts. Der infolge d fieser Bewegung im Uhrzeigersinn sich drehende Winkelhebel 89 schiebt dann mit Hilfe des Lenkers 92 den Kolbenschieber 83 nach unten. Die Leitun gen 80 und 82 werden dadurch mit ihren Abflüssen 85 und die Leitung 81 mit ihrer Zufuhrleitung 8,6 verbunden, wodurch die Flüssigkeitsmenge der Flüssigkeitssäule 5 verkleinert und die Flüssigkeitsmenge der Flüssigkeitssäule 78 vergrössert wird.
Die Brennkraftflugkolben 3 und 4 und der Schwinghebel 88 werden dadurch mit dem Winkelhebel 89 gehoben. Der Winkel hebel 89 nimmt dabei, da er durch den Kol ben 94 in der Stellung I' festgehalten wird, den Kolbenschieber 83 mit, so dass dieser, wenn der Schwinghebel 88 die durch die Mittellinie dargestellte Stellung I erreicht hat, in seine Mittellage zurückgegangen ist und das Anheben der Brennkraftflugkolben 3 und 4 zum Stillstand kommt. Bei den Be wegungen der Brennkraftkolben 3 und 4 im stationären Betrieb schwingt der Hebel 88 um seine Achse 91, so dass die Achse 91, der Winkelhebel 89 und der Kolbenschieber 83 in Ruhe bleiben.
Bei einer Abnahme des Aufladedruckes in den Brennkraftzylindern 3 und 4 verlaufen die Vorgänge im umge kehrten Sinne, das heisst der Winkelhebel 89 wird in die Stellung II' gedreht, und der Schwinghebel 88 senkt sich aus der gezeich neten Stellung in die Stellung II, wodurch die Kompressionsräume in den Brennkraft- zylindern 3 und 4 verkleinert werden.
Durch die Erfindung wird nicht nur der Vorteil erreicht, dass die Kolbengeschwindig keit der Kompressorflugkolben unabhängig von der Kolbengeschwindigkeit der Brenn- kraftkolben gewählt werden kann, sondern es kann auch eine sehr niedrige Bauhöhe der Maschine erreicht werden. Die Geschwindig keit der Kompressorkolben lässt sich den günstigsten Betriebsbedingungen der Saug- und Druckventile des Kompressors anpassen.