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Gaskraftmaschine

Gaskraftmaschinen I.

Motoren. Die Fig. 1–4 zeigen einen kleinen, einfach wirkenden, liegenden Viertaktgasmotor von Gebrüder Körting in Hannover von etwa 6 Pferdekräften Leistung. In dem Zylinder C bewegt sieh der Kolben K, der durch die Schubstange P mit der Kurbelwelle W in Verbindung steht. In dem hintern, den Verdichtungsraum bildenden Teile des Zylinders, dem sogen. Zylinderkopf, sind die verschiedenen Ventile sowie die Zündvorrichtung untergebracht.

1. Vertikaler Längsschnitt.

Das Gas wird mittels der Rohrleitung g durch den Hahn h zugeführt, während die Luft durch den gelochten Rohransatz l einströmt. Gas u. Luft mischen sich beim Durchgang durch das Mischventil m. Das Gemisch gelangt durch den Kanal c, in den eine Drosselklappe d eingebaut ist, nach dem federbelasteten Einlaßventil e. Misch- und Einlaßventil sind hier beispielsweise selbsttätig. (Bei größern Motoren sind die Einlaßventile durchweg gesteuert.) Sie öffnen sich bei Beginn des Saughubes und schließen sich bei der Kolbenumkehr. Die Zündvorrichtung besteht aus einem Porzellanglühröhrchen p, das durch den Bunsenbrenner b geheizt wird, und dessen Inneres mit dem Verdichtungsraume ständig in Verbindung steht. Die Zündung erfolgt aber deshalb doch nicht zu beliebiger Zeit, sondern nach Vollendung des Verdichtungshubes in der Nähe der hintern Totpunktstellung des Kolbens.

2. Grundriß. 1 u. 2. Einfachwirkender Viertaktgasmotor für kleine Leistungen.

Die Verbrennungsgase gelangen durch das Auslaßventil a nach dem Rohr f, durch das sie entweichen. Das Auslaßventil ist durch eine Feder auf seinem Sitz geschlossen gehalten und wird geöffnet durch den Hebel i. Letzterer erhält seine Bewegung durch einen auf der Nabe des Zahnrades z₂ sitzenden Nocken (Daumen). Zahnrad z₂ steht in Eingriff mit dem auf der Kurbelwelle befindlichen Zahnrade z₁. z₂ hat doppelt soviel Zähne als z₁, mithin macht z₂ halb soviel Umdrehungen wie die Kurbelwelle. Das Auslaßventil öffnet kurz vor Beendigung des Arbeitshubes und schließt, wenn der Kolben in seiner hintern Endstellung angekommen ist. Der Fliehkraftregulator R wird von der Kurbelwelle aus durch eine Schnur angetrieben. Er wirkt mittels Hebels k und Stange n auf die vorhin erwähnte Drosselklappe, wodurch der Durchgang für das Gasluftgemisch verkleinert oder vergrößert wird. Die Regulierung erfolgt also hier durch Veränderung der in den Arbeitszylinder eintretenden Menge des Gasluftgemisches. Zylinder und Zylinderkopf werden durch Wasser gekühlt. In den Hohlraum, der Zylinder, Verdichtungsraum und Ventilgehänse umgibt, tritt durch die Rohrleitung o das Kühlwasser ein. Das warm gewordene Wasser fließt durch Rohr q ab. Neben dem Schwungrad S sitzt eine Riemenscheibe r zum Auflegen eines Riemens. Für die Schmierung der wichtigsten Teile ist durch Anbringung verschiedener Schmiergefäße Sorge getragen.

Fig. 5 zeigt die Bauart größerer Körtingscher Viertaktmotoren für Leistungen von ungefähr 60–175 Pferdekräften. Die Fig. 6. u. 7 sind Schaubilder kleinerer, stehender Motoren der Gasmotorenfabrik Deutz.

3 u. 4. Einfachwirkender Viertaktgasmotoren für kleine Leistungen.

Der einzylindrige, einfach wirkende Viertaktmotor erhält bei größern Leistungen sehr bedeutende Abmessungen, insbesondere muß das Schwungrad zur Sicherung einer bestimmten Gleichförmigkeit des Ganges (die für die verschiedenen Verwendungszwecke des Motors verschieden ist) sehr schwer sein.

Mancherlei dadurch entstehende Schwierigkeiten und im Zusammenhang damit die unverhältnismäßige Erhöhung der Fabrikationskosten führen zu der mehrzylindrigen Bauart.

5. Einfachwirkender Viertaktgasmotoren für größere Leistungen.

Fig. 8 stellt einen Zwillingsmotor der Gasmotorenfabrik Deutz dar. Die Bauart eignet sich für Leistungen von ungefähr 120–500 Pferdekräften. Die Perioden des Viertaktes beider Zylinder sind hier so verteilt, daß auf jede Umdrehung ein Arbeitshub kommt.

Ähnliche Gründe wie diejenigen, die für die Mehrzylinderanordnung sprechen, sind bei großen Leistungen auch maßgebend für die Konstruktion von doppeltwirkenden Motoren und von Zweitaktmotoren.

Fig. 9 ist ein vertikaler Längsschnitt durch einen doppeltwirkenden Viertaktmotor der Gasmotorenfabrik Deutz, woraus die Anordnung der einzelnen Teile der Hauptsache nach ersehen werden kann. An den Enden des Zylinders Z sitzen oben die Einlaßventile E¹ und E² für Gas und Luft, unten die Auslaßventile A¹ und A² für die Verbrennungsgase.

6 u. 7. Kleine stehende einfachwirkende Viertaktgasmotoren.

Die Ventile werden betätigt von einer längs seitwärts des Zylinders angeordneten Steuerwelle.

8. Einfachwirkender Viertaktzwillingsgasmotor.

Außer dem Zylinder, den die Stopfbüchsen in sieh schließenden Zylinderdeckeln und den Gehäusen für die Auslaßventile ist der Kolben wassergekühlt. Zu letzterm wird das Kühlwasser durch die hohle Kolbenstange zu- und abgeführt.

Fig. 10 u. 11 zeigen in Gesamtansicht und horizontalem Längsschnitt einen doppeltwirkenden, 500pferdigen Zweitaktmotor von Gebrüder Körting in Hannover zum Betrieb mit Gichtgas. Gas und Luft werden von der Gaspumpe G, bezw. der Luftpumpe L in getrennten Kanälen den an den Enden des Zylinders sitzenden Einlaßventilen E¹ und E² zugeführt. Die Ventile sowie die elektrische Zündvorrichtung werden durch eine längs seitwärts der Maschine gelagerte Steuerwelle W betätigt. Die auf der andern Seite der Maschine angeordneten Pumpen erhalten ihren Antrieb durch ein gemeinsames Gestänge von einer auf der Arbeitswelle sitzenden zweiten Kurbel und werden durch Kolbenschieber gesteuert. Bemerkenswert ist hier das Fehlen besonderer Auslaßventile. Der Austritt der Verbrennungsgase findet durch eine Anzahl Schlitze s statt, die in der Mitte des Zylinders über den ganzen Zylinderumfang verteilt sind. Der Auslaß wird durch den Arbeitskolben K gesteuert. Er beginnt, sobald gegen Ende eines Arbeitshubes der Kolben die Schlitze freigibt. Kurz darauf öffnet sich das zu der betreffenden Zylinderseite gehörige Einlaßventil.

9. Doppeltwirkender Viertaktgasmotor. Vertikaler Längsschnitt.

Die Ladepumpen sind so eingerichtet, daß zunächst nur Luft gefördert wird, die, in den Zylinder eintretend, die Verbrennungsgase vor sich her durch die Schlitze in den Ausströmkanal a treibt.

10. Gesamtansicht.

Erst etwas später beginnt die Gaspumpe zu fördern, und es bildet sich nun beim Durchgang durch das Ventil das Gasluftgemisch. Der Zeitpunkt, von dem ab der Gaseintritt in den Arbeitszylinder erfolgt, wird durch den Regulator bestimmt. Nach Schluß des Einlaßventils wird durch den rücklaufenden Kolben das Gemisch verdichtet, und im Totpunkt erfolgt die Zündung.

11. Horizontaler Längsschnitt und Grundriß. 10 u. 11. Doppeltwirkender Zweitaktgasmotor.

Der gleiche Vorgang spielt sich auf beiden Zylinderseiten ab.

Gaskraftmaschinen II.

Von andern großen Zweitaktmotoren ist seiner Eigenartigkeit wegen der von Oechelhäuser zu erwähnen. Dieser Motor besitzt einen beiderseitig offenen Zylinder, in dem sich zwei Kolben nach entgegengesetzten Richtungen bewegen. Die Kurbelwelle ist dreimal gekröpft. Die mittlere Kröpfung bildet mit den beiden seitlichen, unter sich gleich gerichteten Kröpfungen einen Winkel von 180°. Der vordere (der Kurbelwelle zunächst befindliche) Kolben ist durch eine Schubstange unmittelbar mit der mittlern Kurbel verbunden. Der hintere Kolben hat eine nach hinten gerichtete Kolbenstange, die ein Querstück trägt, von dem aus zwei zu beiden Seiten des Zylinders angeordnete Stangen nach vorn führen. Diese stehen durch Kreuzköpfe und Schubstangen mit den beiden seitlichen Kurbelkröpfungen in Verbindung. Durch diesen Zusammenhang der Kurbelwelle mit den Kolben wird die gegenläufige Bewegung der letztern bewirkt.

12. Druckgeneratorgasanlage.

Wenn sich die beiden Kolben am nächsten stehen, dann ist die Verdichtung des Gasluftgemisches vollendet, es erfolgt die Zündung, und die Kolben werden auseinander getrieben. Der Auslaß der Verbrennungsgase findet wie bei dem Körtingschen Zweitaktmotor (Fig. 10 u. 11) durch einen Kranz von Schlitzen in der Zylinderwand statt. In gleicher Weise erfolgt der Eintritt der Spülluft und des Gasluftgemisches durch je einen Schlitzkranz. Die Kolben bilden die Steuerorgane für die verschiedenen Schlitze, so daß am Arbeitszylinder Ventile oder Schieber überflüssig sind. Die Ladepumpe ist meist hinter dem Zylinder angeordnet und wird von der verlängerten Kolbenstange des hintern Kolbens betätigt.

Die Zahl der verschiedenen Gasmotorenkonstruktionen nach dem Zweitakt- und Viertaktsystem ist sehr groß. Von bekanntern, auch altern Motoren seien unter anderm noch genannt diejenigen von Adam, Banki, Atkinson, Westinghouse, Buß und Sombart, Benz. Außer den vorstehend behandelten Bauarten sind noch folgende gebräuchlich: Zwei Zylinder liegen hintereinander wie bei den Tandem-Dampfmaschinen, und die beiden Kolben sind durch eine den hintern Deckel des vordem Zylinders durchdringende, mittels Stopfbüchse abgedichtete Kolbenstange verbunden. Die Verteilung der Viertaktperioden ist (bei einfachwirkenden Zylindern) so, daß auf jede Umdrehung ein Arbeitshub entfällt. Bei einer andern Bauart sind die in derselben Horizontalebene liegenden zwei Zylinder einander gegenüber zu beiden Seiten der Kurbelwelle angeordnet. Die beiden Zylinder arbeiten entweder auf eine gemeinsame Kurbel oder auf zwei um 180° gegeneinander versetzte Kurbeln. Die liegende Bauart ist weitaus vorherrschend, während die stehende Anordnung im allgemeinen nur für kleine Motoren üblich ist. Doch erscheint letztere, sofern die Kurbel welle unten gelagert ist, auch für Großmotoren sehr wohl geeignet.

Kraftgaserzeuger. Fig. 12 veranschaulicht eine Druckgeneratorgasanlage von Gebr. Körting in Hannover. Der Generator A ist ein Schachtofen, bestehend aus einem mit feuerfesten Steinen ausgemauerten Blechmantel, der unten mit einem Planrost, oben mit einem Fülltrichter mit Doppelverschluß versehen ist. In den geschlossenen Raum unterhalb des Rostes wird mittels des vom Dampfkessel B gespeisten Dampfstrahlgebläses G vorgewärmte Luft mit dem Betriebsdampf des Gebläses eingeblasen. Luft und Dampf dringen durch die glühende Anthrazit- oder Koksschicht im Generator, wobei das Kraftgas gebildet wird. Dieses verläßt den Generator und gelangt durch eine Rohrverbindung a nach dem Skrubber F. Auf dem Wege dahin gibt es seine Wärme größtenteils in dem Luftvorwärmer D (zum Erwärmen der in den Generator einzublasenden Luft) und in dem Speisewasservorwärmer E (zum Erwärmen des Speisewassers für den Dampfkessel) ab. Der Skrubber oder Kokswäscher F dient zum Reinigen des Gases. Er besteht aus einem Blechzylinder, in dem sich auf einem Rost eine hohe Koksschicht befindet. Diese wird von oben mit Wasser berieselt, während das Gas, in den teilweise mit Wasser gefüllten Unterteil des Skrubbers eintretend, die Koksschicht von unten nach oben durchstreicht. Zur weitern Reinigung des Gases ist meist hinter dem Skrubber noch ein Sägespänreiniger G angeordnet. In diesen tritt das Gas durch Rohrleitung b von unten ein, durchdringt einige auf Gitter ausgebreitete Sägespänschichten und geht dann durch Rohr c nach dem Gasdruckregulator H. Letzterer ist ein mit Wasser gefülltes Gefäß, in das eine unten offene Glocke eingehängt ist.

13. Sauggeneratorgasanlage.

Je nach der Gaszu-, bezw.-Abführung taucht die Glocke bald mehr, bald weniger tief ein. Das Auf- und Absteigen der Glocke wird zur Regelung der Gaserzeugung benutzt, indem mittels eines Kettenzuges e ein Drosselventil in der Dampfleitung f des Gebläses geöffnet oder geschlossen und dadurch die in den Generator geblasene Luft- und Dampfmenge dem Gasverbrauch selbsttätig angepaßt wird. Von dem Gasdruckregler führt eine Rohrleitung d nach dem Motor. Bei Inbetriebssetzen der Anlage läßt man die zunächst entstehenden, zum Motorbetrieb unbrauchbaren Gase durch das Abzugsrohr g bei geöffnetem Ventil h entweichen. Die Gasentwickelung ist gut, wenn ein Probierflämmchen am Generator dunkelrot brennt. Ventil h wird nun geschlossen, und die Anlage ist betriebsbereit.

Fig. 13 zeigt eine Sauggeneratorgasanlage der Gasmotorenfabrik Deutz. Ein besonderer Dampfkessel wie bei Fig. 12 ist hier nicht vorhanden. Über dem Generator A ist eine den untern Teil des Fülltrichters umschließende Verdampfungschale C angeordnet, die durch die Wärme des Generatorsgenügend geheizt wird. Während eines jeden Saughubes des Motors entsteht in der ganzen Anlage ein Unterdruck. Die infolge hiervon bei e eintretende Luft bestreicht den Wasserspiegel in der Verdampfungsschale, sättigt sich dabei mit Wasserdampf und gelangt durch Rohr f in den geschlossenen Aschenkasten g. Von hier aus durchdringt das Luftdampfgemisch die glühende Brennstoffschicht. Das sich entwickelnde Gas wird in dem Skrubber C (wie bei Fig. 12 eingerichtet) gereinigt und gelangt durch Rohr D u. durch den Saugtopf E zum Motor.

Der Ventilator B dient beim Inbetriebsetzen der Anlage zum Anfachen des Feuers im Generator, wobei letzterer mittels des Hahnes h mit dem Abzugsrohr i in Verbindung gebracht wird.