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Betriebsverfahren für pufferlose Freiflugkolben-Motor-Verdichter Bei
Freiflugkolben-Motor-Verdichtern ist es zur Erzielung einer möglichst einfachen
Bauart erwünscht; eine bestimmte Verdichtung des zu fördernden Gases mit möglichst
wenig Verdichterstufen zu erreichen.. Beispielsweise ist zu diesem Zweck anzustreben,
den in gewerblichen Drückluftanlagen zum Betrieb von Druckluftwerkzeugen u. dgl.
üblichen Druck von etwa 5 bis 7 atü möglichst mit einer Verdichterstufe des aus
der Atmosphäre ansaugenden Verdichters zu erreichen. Diesem Bestreben stehen jedoch
bei Freiflugkolben-Motor-Verdichtern gewisse Schwierigkeiten entgegen, die sich
aus der Forderung ergeben, daß die sog. Rückführarbeit, welche die Verdichtung der
Motorzylinderladung bewirkt, auch bei veränderlicher Förderleistung des Verdichters
möglichst konstant bleiben soll. Wird diese Rückführarbeit ausschließlich dem im
Verdichtertötraum zurückbleibenden verdichteten Gas bei der Wiederausdehnung desselben
im anschließenden Saughub entnommen, so zeigt sich, daß bei einem verhältnismäßig
großen Verdichtungsv
@rhältnis, wie es sich unter den olyenerwähnten
Umständen ergibt, die Rückführarbeit um so größer wird, je weniger Gas rausgeschoben
wurde; je größer also der Verd'ichtertotraüm war, und umgekehrt. Vorausgesetzt ist
dabei, daß Ansaugedruck und Förderdruck bei allen Förderleistungen gleich!bleiben,
daß die-. dem Motorteil zuzuführende Brennstoffmenge in Abhängigkeit vom Druck an
einer hinter der,. Verdichter liegenden Stelle der Förderleitung zugemessen wird
und daß demzüfole die Größe des Flugrnassenhubes, von der wiederum die ausgeschobene
Menge.verdichteten Gases abhängt, sich in Abhängigkeit von der zugeführten Brennstoffmenge-ändert;
Die erwähnte Veränderlichkeit der Rückführarbeit hat betriebliche Nachteile zur
Folge. Hat die bei einer großen Förderleistung sich ergebende ,Rückführarbeit die
für den Betrieb zweckdienliche Größe, so besteht die Gefahr, daß bei weitgehender
Verringerung der Förderleistung die Rückführarbeit so groß wird, daß die Motorzylinderladung
übermäßig hoch verdichtet und der Motorteil deshalb unzulässig hoch beansprucht
wird. Bemißt man die bei geringer Förderleistung frei werdende Rückführarbeit von
vornherein kleiner, so kann es sein, daß diese bei hoher Förderleistung sich so
zweit vermindert, daß die Motorzylinderladung dann ungenügend verdichtet wird, so
daß sich eine Verschlechterung oder bei Dieselbetrieb ein gänzliches Versagen der
Verbrennung ergibt. Man hat, um diese Nachteile zu vermeiden, mit der Flugmasse
einen Puffer verbunden, welcher die ganze von ihm in der einen Hubrichtung aufgenommene
Arbeit bei der anderen Hubrichtung wieder an die Flugmasse abgibt. Bei geeigneter
Bemessung dieses Puffers ist es möglich, die Gesamtrüekführarbeit, welche nunmehr
die Summe der vom Verdichter und vom Puffer geleisteten Rückführarbeit darstellt,
angenähert konstant zu halten. Solche Puffer haben jedoch eineReihe von Nachteilen,
welche ihre Anwendung uperwünscht machen. Sie erhöhen die Reibungsarbeit, vergrößern
die Flugmasse, wodurch sich die Hubzahl je Zeiteinheit, also auch die Leistung verringert,
sie verteuern die Herstellung u. dgl. mehr.
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Bekannt ist ein Betriebsverfahren, welches es ermöglicht, bei Freiflugkolben-Motor-Verdichtern
mit großem Hubverhältnis die Rückführarbeitwenigstens innerhalbeines beträchtlichen
Teils des gesamten Förderungsbereiches (Null- bis Vollförderung) ohne Zuhilfenahme
von Puffern konstant zu halten. Hierbei wird die jeweilige Förderung, das ist die
Menge des aus dem Verdichter ausgeschobenen verdichteten Gases, durch die jeweilige
äußere Endlage des veränderlichen Flugmassenhul>es (äußere -Totlage des Motorkolbens)
und diese Endlage wiederurh .durch die Bemessung der dem Mötorteih -zuzuführenden
Brennstoffmenge bestimmt. Bei einer Verschiebung dieser äußeren Hubendlage wird
auch der Verdichteransaugedruck verändert, und zwar wird er um so mehr verringert,
etwa durch zunehmende Drosselung des anzusaugenden Gases, je weiter die äußere Hubendläge
nach innen in ider Richtung zum Motortotraum hin rückt, d. h. je kleiner die Förderung
ist, und uinek@t. Diese Ansaugedruckverminderung vermindert auch die frei werdende
Rückfüh-rarb@ei.t,. und, es- ist demzufolge hierdurch möglich, letztere wenigstens
innerhalb eines gewis"seri - Föidei-ungsbereiches angenähert konstant zu halten.
Bei diesem Verfahren ergeben sich bei starken Änderungen der Förderung auch relativ
große Verschiebungen der äußeren Hubendlage. Die Änderungen des Verdichteransaugedruckes
werden aber, sofern die Regelung selbsttätig erfolgen soll, nicht von diesen Verschiebungen
abgeleitet, sondern von den gleichen Zustandsänderungen, von denen auch die Größe
der Brennstoffzufuhr je Arbeitshub abgeleitet wird, nämlich von den Änderungen des
Druckes in der vom Verdichter zu den Verbrauchsstellen führendenLeitung. DieVerschiebungen
der äußeren Hubendlage und die Ansaugedruckänderungen hängen also nur auf dem Umweg
über die Brennstoffbemessung miteinander zusammen, wodurch die Güte der Regelung.beeinträchtigt
wird; außerdem muß das Gesetz, nach welchem der Ansaugedruck in Abhängigkeit vom
Druck in der Verbrauchsleitung zu verändern ist, für jede Maschinenfype erst versuchsmäßig
ermittelt werden.
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Zweck der Erfindung- ist es; für Freiflugkolben-Motor-Verdichter,
bei denen in jedem Verdichterraum der Förderdruck mindestens etwa das Fünffache
des Zuströmdruckes beträgt, zu deren Motorteil der Brennstoff in Abhängigkeit vom
Druck -des verdichteten Gases zugeführt wird, der an einer zwischen Verdichter und
Verbrauchsstelle liegenden Stelle der Förderleitung herrscht, und bei denen der
Ansaugedruck des zu verdichtenden Gases bei Verschiebungen der- äußeren Endlage
des Flugmassenhubes verändert, und zwar bei mehr nach innen, d. h. in Richtung zum
Motortotraum hin, rückender Endlage vermindert wird, ein Betriebsverfahren zu schaffen,
welches ebenso wie ,das vorerwähnte bekannte. Verfahren die Anwendung besonderer
Puffer überflüssig macht, bei dem aber die Nachteile des bekannten Verfahrens vermieden
sind.
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Nach der Erfindung werden die Ansaugedruckänderungen von den bei Beharrungszustandsänderungen
auftretenden Verschiebungen
der äußeren Endlage des Flugmassenhubes
selbst in der Weise gesteuert, daß diese Verschiebungen klein bleiben, so daß der
Flugmassenhub bei allen- Belastungen` der Maschine angenähert konstant bleibt: --Dadurch,
daß die Ansaugedruckänderungen von den Verschiebungen der äußeren Hubendlage selbst
abgeleitet -werden, ergibt sich eine besonders genaue Regelung. Da diese Regelung
nur daraufhin wirkt, diese Verschiebungen.klein zu halten, ist sie bei jeder Maschinentype
ohne besondere Anpassung änwend#bar. Die durch die Regelung eingestellte Höhe des
Ansatigedruckes bestimmt zugleich die Größe der Förderung. Der Umstand, daß .die'
-Verschiebungen der äußeren Hubendlage über den -gesamten -Förderungsbereich' klein
b-leiben,'hat zur Folge, daß auch die Rüekführärbeit-über ,diesen gesamten Bereich
praktisch konstant bleibt. -Die Verstellung des -Gliedes, welches die Drössefung
desvomVerdichter anzusaugenden Gases bewirkt, kann von einem verschieblichen Glied,
welches sich jeweils auf die äußere Hübendlage der Flugmasse eittstellt, unmittelbar
abgeleitet werden; sie kann ferner-- mittels eines Hilfsmotors erfolgen, dessen
Kraftglied eleri =Verstellürigen- des sich- auf die Hübend-Iage einstellenden
-- Gliedes -erfolgt, oder sie lzaün-- i-h -Abhärlgi-keit von - einem physikalischen-Zustand
erfolgen, der seinerseits vonden Verschiebungen der äußeren- Endlage- des Flugmassenhu#b4es
abhängt: Der letztgenannte Fall liegt beispielsweise vor, wenn der Druck eines Druckmittels--bei
Verschiebungen der äußeren Hubendlage bestimmte Veränderungen `erfährt und das Drosselglied
wiederum -in Abhäizgiggkeit von diesen Druckänderungen verstellt wird. Bei der üblichen
Ausgestaltung des Motorteils als Zweitaktmaschine ändert sich der Spüldruck in Abhängigkeit
=von den Verschiebungen der äußeren Hubendlage; die Verstellung (des Drosselgliedes-
kann -sonach auch-abhängig von diesen Spüldrückänderungen erfolgen.-Die - Zeichnung
veranschaulicht in :den Abb. i bis 5 Einrichtungen zur Durchführung des -erftndungsgemäß,en
-Betriebsverfahrens. Die A61@ 6 bis 11 zeigen Diagramme zur Erläüfei üng der Wirkungsweise
der Maschine. Abb. 2 a ist ein Querschnitt nach Linie II-II der Abb. 2.
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Bei dem@Beispiel-nach der Ahb. i bewegen sich in einem Motorzylinder
i die Motorkolben 2, 3 gegenläufig zueinander-und-schließen zwischen ihren einander
- zugekehrten Stirnflächen 5,_ 6 den Brennraum -7 ein. Mit jedem Motorkolben ist
je ein -VerdichterkoIben 9, iö -verbunden; diese arbeiten je in :einem Verdichterzylinder,
11, 12. Zur Erzielting des -Gleichlaufs -der -Flugmassen 2,- -9 und 3, io
ist an jede derselben eine Zahnstange 13 bzw. 14 angeschlossen, und :diese Zahnstangen
greifen in ein uriverschieblich gelagertes Zahnrad 15 an sieh diametral gegenüberliegenden
Stellen ein. Mit einer der Zahnstangen (z: B. 14) ist ein Anschlag 16 fest verbunden.
Am Maschinengestell, und zwar auf derjenigen Seite des Anschlages 16,= nach welcher.
sich dieser- beim Auswärtshub- der Flugmasse 3, 10 :bewegt, ist ein mit Flüssigkeit
- gefüllter Zylinder 17 fest gelagert, in welchem ein Kolben i8 vers.chieblich ist,
mit dem eine dem Anschlag 16 zugekehrte Kolbenstange. i9 verbunden ist. Auf den
Kolben wirkt eine Druckfeder 2o so :ein, daß sie bei der äußeren Hubendlage des
Anschlages 16 das, freie Kolbenstangenende 8 gegen diesen - Ans c 'hlag andr*: u
ckt und daß sie bestrebt ist, dieses K olbenstangenend-e dem Anschlag 16 nachzuschieben,
wenn die Flugmasse 3, io samt diesem Anschlag ihren Einwärtshub beginnt. Der Kolben-
ist mit einer weiten, :ein Rückschlagventil2i aufnehmenden Durchbrechung 22 und
mit einer engen Bohrung 23 versehen, derart;-daß seine Verschiebung in der Rich=
tun- des-Auswärtshubes möglichst -engehindert erfolgen kann, in :der Richtung -des
Einwärtshu@bes hingegen stark- gedämpft ist: Eine solche Anordnung hat die Wirkung,
daß der- Kolben 18 und die mit ihm verbundendf Glieder während' des Einwärtshubes
-und -des darauffolgenden. Auswärtshubes der- Flugmasse- infolge -der hierbei wirksamen
starken Dämpfung - der- Kolbenbewegung -nttr einen gaxiz. -kurzer. Weg zurücklegt,
daß er also die periodis@he-Iubbewegung der Flugmasse nur in --ganz -geringfügigem,
praktisch vernachlässigbarem Maße mitmacht, daß er aber jeder Verlagerung der äußeren
Hubendlage folgt. Die Jeweilige Stellung dieses Kolbens ist also nur abhängig- von
der- äußeren Endlage des Fluginassenhubes, und sobald diese Endlage eine Verschiebung
erfährt, verschiebt sich .der Kolben 18. in gleichem Maße und in der gleichen Richtung.
-Einrichtungen,- *welche ein der Verschiebung einer Endlage :des Flugmassenhubes
-folgerndes Glied aufweisen, sind an sich bereits vorgeschlagen worden, jedoch in
anderer Anordnung, nämlich so, daß dieses Glied den Verschiebungen der inneren Endlage
des Flügmässenhubes- folgt, -und zu einem anderen Zweck, nämlich zur Sicherung .
gegen. das Auftreten übermäßig höher Drücke im B-rennraüm des Motorteils: Die Kolbenstange
1g durchsetzt drei durch die Wände 34, -35 voneinander getrennte Kammern-24, 25,
26, von welchen die mittlere 25 über eine Leitung 27 mit dem Arbeitsraum
28 eines Kolbens 29 verbunden ist, der in einem `Gehäuse 30 entgegen -der Kraft
einer
Feder 33 verschieblich ist und mit dem 'ein Drosselglied
3 1 verbunden ist, welches im gemeinsamen Ansaugstutzen 32 der beiden Verdichterräume
ii und 12, angeordnet ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Drosselung
verstärkt wird, wenn sich der Druck im Raum 28 erhöht, und umgekehrt. Die Kolbenstange
ig verjüngt sich von jeder äußeren Kammer 24, 26 schwach kegelig nach der mittleren
Kammer 25 hin. Die Verjün-. gungen bilden zusammen mit den Durchbrechungen der Wände
34, 35 die Drosselstellen 36 und 37. Die links liegende Kammer 24 ist mittels einer
Leitung 38 «mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise mit der Druckleitung 4o
des Verdichters, die rechts liegende Kammer 26 durch eine Bohrung 39
mit einem
Raum geringen Druckes (Atmosphäre, Verdichtersaugleitung od. dgl.) verbunden.
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Die Brennstoffzufuhr zum Brennraum? des Motorteils erfolgt in vorliegendem
Fall mittels einer Einspritzpumpe 5o, deren Kolben von einem auf der Zahnstange
14 angeordneten Nocken 5 1 angetrieben wird. Die Brennstoffförderung dieser
Pumpe wird in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von -dem in -esnem Behälter
42 herrschenden Druck geregelt, welcher hinter dem sog. Druckhalteventil 41 in die
zur Dnuckgasverbrauchsstelle führende Förderleitung 43 eingeschaltet ist. Zu diesem
Zweck wird der Behälterdruck über eine Leitung 44 zu einem im festliegenden Zylinder
45 verschieblichen, mit einer Feder 47 belasteten Kolben 46 übertragen. Die Verschiebungen
des Kolbens 46 werden über eine Stange 48 auf ein die Fördermenge der Brennstoffpumpe-5o
beeinflussendes Regelglied übertragen, und zwar derart, daß die Brennstoffförderung
bei sinkendem Druck im Behälter42 vergrößert, bei steigendem Druck verringert wird.
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Die, mechanische Wirkung dieser Einrichtung ist folgende: Bei einer
bestimmten Verdichterföiderleistung habe die Kolbenstange ig die in der Abb. i dargestellte
mittlere Einstellung, bei welcher die Drosselstellen 36,. 37 etwa gleiche Querschnitte
haben. In der Kammer 25 .und im Raum 28 herrscht dann ein Druck, der zwischen dem
Verdichterfördendruck und dem Atmosphärendruck liegt. Diesem Druck entspricht eine
bestimmte Einstellung des Drosselgliedes 3i. Wenn nun infolgestarkerEntnahme von
Druckgas der Druck im Behälter 42.ab-"sinkt, erhöht sich die Brennstoffzufuhr. Infolgedessen
steigt der Druck im Motorarbeitsraum 7, und die Flugmassen machen einen größeren
Hub, die äußere Hubendlage verschiebt sich sonach weiter nach außen. Dies bewirkt,
daß der Anschlag 16 den Kolben i$ und dessen Kolbenstange ig weiter nach rechts
verstellt. Dadurch wird die eineDrosselstelle 36 enger, die andere Drosselstelle
37 weiter; demzufolge nähert sich der in der Kammer 25 und im Raum 28 herrschende
Druck' mehr dem Atmosphärendruck, d. h. dieser Druck nimmt ab. Dies hat zur Folge,
daß das Drosselglied 31 weiter geöffnet, die Drosselung des anzusaugenden Gases
also vermindert wird.
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Wird umgekehrt die Druckgasentnahme aus demBehälter 42 verringert,
so steigt der Druck in diesem Behälter an, und die Brennstoffförderung verringert
sich entsprechend. Dadurch sinkt auch der Druck im Brennraum 7, und der Flugmassenhub
wird etwas kürzer. Hierbei verschiebt sieh der Kolben 18 mitsamt der Kolbenstange
ig weiter nach links; dadurch wird die Drosselstelle 36 weiter und die Drosselstelle
37 enger, und dier in der Kammer 25 und im Raum a8 herrschende Druck nähert sich
mehr dem Druck in der Verdichterförderleitung 40, steigt also an. Demzufolge wird
das Drosselglied 31 mehr geschlossen, die Drosselung des vom Verdichter anzusaügenden
Gases wird also verstärkt.
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Bei dem Beispiel gemäß den Abb. 2 und ?,a ist an die Flugmasse 3,
io eine als Schieber wirkende Stange 55 angeschlossen, die in einem Ansatz 56 des
Verdichtergehäuses -abdichtend geführt ist. In diesem Ansatz sind zwei einander
gegenüberliegende Längsnuten 57 und 58 ausgespart. Die eine-Längsnut 57 ist durch
einen Kanal 59 dauernd mit der Verdichterförderleitung 40, die andere Längsnut
58 mittels einer Leitung 6o an einen Behälter 6 1 angeschlossen, der eine
engeAusflußöffnung 62 aufweist, die ins Freie oder zu einem Raum geringen Druckes,
z. B. in die Ansaugeleitung des Verdichters mündet. Der Behälter 61 steht durch
eine Leitung 63 mit dem Arbeitsraum 28 des mit dem Drosselglied 31 verbundenen
Kolbens 2g in Verbindung. Das Drosselglied 31 ist so angeordnet, daß die Drosselung
vermindert wird, wenn der Druck im Raum 28 steigt, und umgekehrt. In der Stange
55 ist ein Querkanal 65 so angeordnet, daß er in der Nähe der äußeren Hubendlage
die beiden Längsnuten 57, 58 miteinander verbindet.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Bei der normalen
äußeren Endlage des Flugmassenhubes tritt der Querkanal 65 während eines gewissen
kleinen Hubteils zwischen die Längsnuten. 57 und 58 ein, es kann demzufolge eine
gewisse Menge Druckgas aus der Verdichterförderleitung 40 in den Behälter 61 übertreten
und durch die enge Öffnung 62 ausströmen, wobei sich im Behälter 61 ein Druck zwischen
dem Druck -in der Förderleitung 4o und dem Druck hinter der Ausströmdüse 62 einstellt:
Dieser Druck b2-wirkt
seinerseits -eine bestimmte Einstellung des
Drosselgliedes 3i. Rückt die äußere Endlage des Flugmassenhubes weiter nach außen,
so stehen die Längsnuten 57 und 58 während einer längeren Zeit miteinander in Verbindung.
Es strömt also mehr Druckgas in den Behälter 61 über, und der Druck indiesem erhöht
sich. Dadurch wird das Drosselglied 31 auf verminderte Drosselung eingestellt. Verschiebt
sich die äußere Endlage des Flugmassenhubes mehr nach innen, so wird die Zeit, in
welcher die Längsnuten 57 und. 58 miteinander in Verbindung stehen, kürzer. Dem
Behälter 61 strömt also weniger Druckgas zu, der Druck in diesem Behälter sinkt,
' und demzufolge wird das Drosselglied 31 auf stärkere Drosselung eingestellt.
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Man kann auch -den Behälter ö1 über die Verengung 62 unmittelbar an
die Verdichterdruckleitüng 4o anschließen und die nur zeitweise über den Querkanal
65 mit dem Behälter 61 verbundene Längsnut 57 mit einem Raum geringeren Druckes
(Atmosphäre, Verdichtersaugeleitung od. dgl.) verbinden. In diesem Fall wird der
Druck im Behälter 61 um so kleiner, je weiter die äußere Hubendlage nach außen rückt.
Die Verstelleinrichtung für das in der Verdichtersaugeleitung 32 angeordnete Drosselglied
31 ist demzufolge so auszubilden, daß die Drosselung des vom Verdichter anzusaugenden
Gases um so schwächer wird, je mehr der Druck im Behälter 6.1 absinkt.
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Die Abb. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher der bei Verschiebungen
der äußeren Endlage des- Flugmassenhubes sich ändernde Spüldruck -die Veränderung
der Drosselung des vom Verdichter anzusaugenden Gases bewirkt. Als Spülpumpen dienen
die Räume 7i, 72, welche an die dem Motorteil zugekehrten Seiten der Verdichterkolben
g, io angrenzen. Die Spülluft wird in einen Aufnehmer 73 gefördert, aus dem sie
durch die Spülschlitze 74 in den Arbeitszylinder i übertreten kann, sobald- der
Motorkolben 2 diese Schlitze eröffnet. Da bei einem langen Flugmassenhub die Spülschlitze
74 und auch .die- Auslaßschlitze 75 weiter geöffnet werden und länger offen sind
.als bei einem kürzeren Hub, so ist der im Aufnehmer 73 herrschende Druck von den
Verschiebungen der jeweiligen äußeren Hubendlage abhängig, und zwar ist dieser Druck
um so kleiner, je weiter diese Hubendlage nach außen rückt. An den Aufnehmer 73
ist über einen Kanal 76 ein Zylinder 77 mit einem darin entgegen der Kraft einer
Feder 78 verschieblichen Kolben 79 angeschlossen. Die Kolbenstange 8o dieses Kolbens
trägt einen Nocken 81, gegen welchen sich das Widerlager 83. einer Feder .84 abstützt,
welche ein in die Saugleitung 32. des Verdichters eingebautes Drosselventil 85 _
belastet. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Ventilbelastungsfeder 84 um so
stärker gespannt wird, je höher der Spüldruck ist.
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Es ergibt sich sonach die Wirkung, daß die Drosselung des vom Verdichter
anzusaugenden Gases kleiner wird, wenn die äußere Endlage des Flugmassenhubes weiter
nach außen rückt, und daß sie stärker wird; wenn diese Hub= endlage weiter nach
innen rückt.
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Die Abb. 4 und 5 zeigen eine andere Ausgestaltung zur Beeinflussung
des in die Verdichtersaugeleitung 32 eingebauten Drosselventils 85 durch den Spüldruck.
Der Ventilteller 85 ist mit einem Kolben 86 verbunden, der in einem Zylinder 87
verschieblich ist und auf dessen Stirnfläche 88 der Spüldruck über die Leitung 73
einwirkt. Die Stirnfläche 88 des Kolbens 86 ist kleiner als die wirksame Fläche
des Ventiltellers 85, so daß der auf die Stirnfläche 88 wirkende Spülluftüberdruck
und der auf die Ringfläche der Rückseite des Ventiltellers 85 wirkende Ansaugeunterdruck
sich das Gleichgewicht halten müssen. Der Ansaugeünterdruck wird also um so größer,
d. h. die Drosselung um so stärker, je höher der Spüldruck ist. Da bei der größten
vorkommenden Verdichterförderleistung eine Drosselung des anzusaugenden Gases im
allgemeinen nicht mehr nötig ist, der Spüldruck aber auch hierbei noch eine gewisse
Höhe hat, so wird zweckmäßig die diesem geringsten vorkommenden Spüldruck entsprechende,
auf den Kolben 86 einwirkende Kraft durch eine Gegenkraft aufgehoben. Als solche
Gegenkraft ist im Beispiel nach der Abb. 4 ein Gewicht go vorgesehen, das über einen
um den Festpunkt gi schwingbaren Winkelhebel 92 auf eine Stange 93 einwirkt, die
auf der dem Kolben 86 gegenüberliegenden Seite am Ventilteller 85 festsitzt.
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Im Beispiel nach der Abb. 5 ist das Gewicht durch die Spannkraft einer
Zugfeder 95 ersetzt. Das eine Ende 96 dieser Feder greift an einem Festpunkt an,
der zum Zweck der Einstellung der Federspannung verschiebbar ist. Das andere Federende
97 greift an einem Ende eines Winkelhebels 98 _an, dessen anderes Ende 99
sich gegen die Ventilstange 93 abstützt. Die Arme des Winkelhebels 98 schließen-
einen solchen Winkel miteinander ein, da,ß die Kraftwirkung der Feder 95 auf den
Ventilteller 85 und den Kolben 86 bei allen Stellungen der letztgenannten Teile
wenigstens angenähert konstant -bleibt. Wird beispielsweige im dargestellten Beispiel
-der Federendpunkt 97 nach oben (zum Punkt 97') verschwenkt, so nimmt die Federspannung
ab, dagegen der Hebelarm der Federkraft-in bezug. auf den Drehpunkt 9 1 zu;
bei einer Verschwenkung des Punktes 97 nach unten (zum Punkt 97") nimmt die Federspannung
zu, ihr Hebelarm dagegen ab. Das
Produkt aus Federspannung und Hebelarm
dieser Kraft bleibt daher praktisch konstant.
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Die in den Alyb.. 3 bis 5 dargestellten Einrichtungen zur Veränderung
der Drosselung des vom Verdichter anzusaugenden Gases können sinnentsprechend auch
bei den Beispielen gemäß den Abb. r und z Anwendung finden; es tritt dann nur an
die Stelle des Spüldruckes der von der äußeren. Hubendläge abhängige Druck des dort
als Verstellmittel verwendeten Fluds. -Die in den dargestellten Beispielen als Kolben
(i8,29,4#6,79,86) dargestellten Kraftglieder der Regeleinrichtungen könnten auch
als- Biegehäute (Membranen, Membrandosen) ausgebildet sein. -Die vorerwähnten Beispiele
zeigen verschiedene- Möglichkeiten zur Herbeiführung einer -Drosselung des vom Verdichter
anzusaugenden Gases in Abhängigkeit von Verschiebungen der äußeren Endlage des Flugmassenhubes,
wobei diese Drosselung verringert wird, wenn die Hubendlage weiter nach außen rückt,
und umgekehrt. Die Abb. 6 bis r r sollen nun das Verhalten der Maschine, insbesondere
des Verdichters, bei Änderungen des Beharrungszustandes näher veranschaulichen.
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In der Abb. 6 zeigt der Linienzug A, B, C,
D, A das der vollen
Förderleistung der Maschine entsprechende Verdichterdiagramm. Die äußere Hubendlage
der Flugmasse wird durch den Punkt C, die innere Hubendlage durch den Punkt A bestimmt.
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Die Abb. 7 zeigt im Linienzug L, M, N, 0,
P; L das hierzu
gehörende Motordiagramm. In letzterem bedeutet M den Beginn der Verdichtung, N das
Ende der Verdichtung (Verdichtungsenddrudlc p1), 0 die Stelle des höchsten
Verbrennungsdruckes (p,) im Motorzylinder, P das Ende der Ausdehnung (Öffnen der
Auslaßschlitze). Das Motordiagramm ist in - gleichem Längenmaßstab wie das- Verdichterdiagramm,
aber in anderem Kraftmaßstab gezeichnet, die Flächen beider Diagramme erscheinen
deshalb verschieden groß.
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Nimmt man nun an, daß bei zunächst mit voller Leistung arbeitender
Maschine der Preßgasbedarf plötzlich zu Null wird und daß demzufolge die Brennstoffmenge
von der Regeleinrichtung 45 bis 5o (Abt. i) auf den Leerlaufbedarf eingestellt wird,
so wird der nächste Arbeitshub der Maschine lediglich den Verdichtungshub A, B des
Verdichters umfassen, es wird sich aber hieran kein Ausschieben mehr anschließen.
Die äußere Hubendlage rückt also von C nach B, d. h. mehr nach innen. Demzufolge
wird sogleich das Drosselglied in der Verdichteransaugeleitüng auf starke Drosselung
eingestellt. Der nächste Auswärtshub beginnt jetzt im Punkt B und vollzieht sich
längs der Linie B, A'. Die Linie liegt infolge der ünvermeidlicnen- -Abkühlung und
Undichtigkeitsverluste etwas -unter- der Linie A, B, und zwar infolge der
Ansaügedrosselung bis zu ihrem Ende A'. Da die bei diesem Rückhub frei werdenideRückführarbeit
größer ist als die beei einem Rückhub längs der Linie C, D, A sich ergebende -kückführarbeit,
rückt die innere=Huhendlage der noch weiter nach innen;: -der Punkt A'
ist -sönäch gegenüber Punkt A etwas nach= rechts verschoben. Hierbei ergibt
sich eine 'höhere Verdichtung im Motorzylinder -etwa bis zum Punkt Ni (Verdichtungsenddruck
p2). Durch die Verbrennung der zugeführten Brennstoffmenge steigt der Druck weiter
an bis zum Punkt Oi.-Vön diesem höchsten Drück expandieren die Brenngase bis zum
Punktei (Öffnen der Auslaßschiitze) . Beim nächsten Arbeitshub steigt der Druck
im Verdichterzylinder längs der Linie A, B`; beim anschließenden Rückhub sinkt er
längs der Linie B', A". Dieser Punkt A" liegt bereits etwas -links vom Punkt
A'; weil die Rückführarbeit etwas abgenommen und der Einfluß der Drosselung etwas
zugenommen hat. Vom Punkt A" steigt die Verdichtung wieder an bis- zum Punkt B",
fällt dann wieder ab usw.
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Dieses Spiel dauert so lange, bis bei der Verdichtung ein Punkt Bi
(Abt. 8) erreicht wird, von dem aus die Rückexpansion sich in ein Gebiet so geringen
Druckes erstreckt, -daß, im Punkt D1 die Drosselwirkung des Drosselgliedes überwunden
uni etwas Frischgas längs der Linie Dl, A1 m.it dem vexminderfen Ansäugedruck p"
angesaugt wird. Da Punkt Bi bereits ziemlich nahe am Punkt C liegt und infolge des
Einflusses der Drosselung ist die hierbei frei werdende Rüekführarbeit etwa ebenso
groß wie- beim Druckverlauf C, D, A,
so daß der Punkt -A. sich -wenigstens
angenähert mit dem- Punkt A deckt. Vom Punkt A1 erfolgt die Verdichtung wieder bis
zum Punkt Bi. Die vom Linienzug Al, Bi, D1, A1 umschlossene schmale
Fläche stellt den Arbeitsbetrag dar, welcher durch die Wärmeabgabe und die Undichtigkeiten
verursacht wird. Das längs der Strecke Dl, A1 angesaugte Gas geht durch die Undichtigkeiten
verloren.
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Der Lauf der Maschine ist nach deren Einstellung auf diese Arbeitsweise
durchaus stabil; denn, wenn ihre äußere Hubendlage (Punkt Bi) weiter nach außen
(nach links) wandern will, wird die Drosselung schwächer, die angesaugteMenge also
größer, diese Menge kann aber nicht aasgeschoben werden, da nur die Leerlaufbrennstoffmenge
zugeführt wird, so daß Punkt Bi wieder nach rechts wandert; wenn der Punkt Bi weiter
nach innen (nach rechts) wandern will, verstärkt sich die Drosse= Jung wieder, die
-angesaugte Menge wird kleiner oder zu Null;- infolge -der Undichtig-
1eitsverluste
rückt -dann; wie - an Hand - der Abb. 6. erläutert, der Verdichtungsendpunkt wieder
so weit nach. links, bis wieder ein gewisses Ansaugen statfindet.
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Da, wie oben erwähnt, bei diesem Lauf der Punkt A1 sich-etwa mit dem
Punkt A deckt, so erfolgt die Verdichtung -im Motorzylinder nur etwa -bis zum Punkt
1V also bis -zu dem' auch im Vollästbetrieb erreichten - Verdichtungsernddruc@t
Q1. Der an der Stelle 01. heim Übergang vom Vollastbetrieb auf- Leerlauf
' herrschende hohe Druck tritt also -nur ganz vorübergehend auf. - -Wird die- Förderleistung
-des Verdichters von der Volleistung auf eine mittlere Leistung dermindert; so-
stellt sich-:die Maschine in entsprechender Weise, wie öben*=für den Leerlauf erläutert,
irri Lauf einiger' Arbeitsspiele auf einen Beharrungszustand ein, bei welchem das
dieser mittleren Leistung -entsprechend,, Verdichtendiagramm A2, C2;` -D2A2- größtenteils
innerhalb des Völlastdiagramms A, B, C, D, A
liegt, lediglich der untere Teil
des Diagramms (Ansauglinie L)2, A2) liegt -außerhalb, da- der Ansäügedruck -pst
. gegenüber - dem' Vollastansaügedrüak p,t etwas- vermindert'-ist. Auch h-ierfür'-erg-ibt
-sich_einee- Rückführarbeit;- die derjenigen .-des - Vollästbetriebes ungefähr gleich
ist, #so daß -sich der Punkt A2 mit dem Punkt A deckt.
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- Die Abb.-zo zeigt in- Verhindung mit der Abb. 8 den Zusammenhang
--zwischen der Eröffnung der Spülschlitze 74 durch die Stirnfläche 5 des Motorkolbens
2 und der jeweiligen Länge des von Punkt B ab erfolgenden Verdichteräussc_ hübes:
Die Abb. :11 - zeigt in Verbindung mit der Abb, zo den Verlauf des Spüldruckes-
psp in Abhängigkeit von "der Eröffnung- -der Spülschlitze 74. Bei der Erreichung
.des Punktes B. durch den Verdichterkolben muß d;er Motorkolben 2 die -Spülschlitze
74 bereits ein gewisses- Stück eröffnet haben; damit der Leerlaufbetrieb der Maschine
möglich ist. Da hierbei -der- sog. Zeitquerschnitt der Eröffnung, das ist-die Summe
-der Produkte, gebildet aus den einzelnen- Querschnittselementen und der Zeitdauer
der Eröffnung eines jeden Elements, am kleinstens ist, ist - der Spüldruck am höchsten.
Bei Erreichung- des Punktes C sind die Spülschlitze 74 voll eröffnet; der Zeitquerschnitt
ist hierbei am größten, der Spüldruck also am kleinsten. Es besteht sonach eine
bestimmte Abhängigkeit des Spüldruckes von der äußeren Hubendläge der Flugmasse.
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Es ergibt sich daraus, daß es bei Anwendung -des vorgeschlagenen Betriebsverfahrens
möglieh ist, einen Freiflugfkolben-Motör-Verdichter mit verhältnismäßig -hohem Verdichtüngsveshältnis
ohne Anwendung von Puffern so zu betreiben, - daß weder -ein- . Außertrittfällen
durch übermäßige Verkleinerung der Rückführarbeit noch eine Gefährdung durch übermäßige
Erhöhung der Rückführarbeit eintritt; denn die aus den Hulbschwankungen sich ergebenden
.Änderungen der Rückführarbeit -,verden - im-wesentlichen- ausgeglichen -durch die
im -entgegengesetzten Sinn erfolgenden Änderungen der Rückführarbeit infolge- der
selbsttätig sicheinstellenden schwächeren oder stärkeren Drosselung des anzusaugenden
Gases; demgemäß ist ein stabiler Lauf der Maschine bei allen Förderleistungen erreichbar.
Der so .ermöglichte Fortfall der Puffer macht. die Maschine baulich einfacher, verringert
die Reibungsarbeit und das Gewicht und macht die Maschine schnelläufiger: