Gasmotor | eLexikon

Gasmotor,

eine Gaskraftmaschine [* 2] (s. d.), in welcher die Arbeit durch die Explosion eines Gemenges von Luft und einem brennbaren Gas geleistet wird. Der älteste bekannte Versuch, einen Motor durch die Explosionstraft eines Gases zu betreiben, wurde von John Barber 1791 in England gemacht. Derselbe nahm ein Patent, aus welchem hervorgeht, daß er in einer Retorte mit äußerer Feuerung Holz, [* 3] Kohle, Öl oder andere Brennstoffe vergasen, das Produkt in einem zweiten Gefäß [* 4] mit Luft mischen und das Gemisch beim Ausströmen aus letzterm entzünden wollte; durch den austretenden Feuerstrahl sollte alsdann ein Schaufelrad getrieben werden.

Gasmotor [unkorrigiert

Ein anderes engl. Patent, welches Nobert Street 1794 nahm, bezieht sich auf eine Kolbenmaschine, in deren Cylinder Teeröle oder Terpentin zunächst vergast und dann durch ein Licht [* 5] entzündet werden, welches außerhalb des Cylinders brennt und zu geeigneter Zeit in Verbindung mit dem zu entzündenden Gas gesetzt werden kann. Von dem Franzosen Lebon wurde 1801 in einem Zusatzpatent, welches derselbe zu seinem frühern Patent, die Konstruktion eines Ofens zur Leuchtgasbereitung betreffend, nahm, eine Maschine [* 6] beschrieben, die mit Leuchtgas [* 7] betrieben werden sollte. Bei derselben wird Luft und Gas mittels zweier Pumpen [* 8] getrennt in eine Vorlage gedrückt, in welcher sie sich vereinigen und das Gemisch entzündet wird. Die Verbrennungsprodukte treiben den Kolben eines doppeltwirkenden Cylinders. Zur Zündung wird von dem Erfinder eine elektrische Maschine empfohlen, welche, wie ¶

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auch die beiden Pumpen, von dem Gasmotor selbst ge- trieben werden soll. Der nächste wichtigere Fortschritt wurde 1823 von dem Engländer Samuel Brown gemacht. Bei der atmosphärischen Gastraftmaschine dieses Erfinders mündet unter dem Kolben eines mit Wassermantel versehenen, oben offenen Cylinders ein Gaszuführungsrohr. Wenn sich der Kolben in seiner tiefsten Stellung befindet, strömt das Gas aus dem Zuführungsrohr und entzündet sich an einer außerhalb des Cylinders brennenden Flamme, [* 10] welche durch eine Öffnung in das Innere desselben bineinschlagen kann.

Während der Kolben sich auf- wärts bewegt, wird die Öffnung geschlossen, sodaß zunächst im Cylinder eine starte Flamme brennt; diese dehnt die Luft im Cylinder aus, sodast ein Teil derselben durch im Kolben angebrachte Ventile entweicht. Die Ventile schließen sich, sobald der Kolben seinen böchsten (^tandpunkt erreicht hat. Die Maschine ist doppeltwirkend, da zwei Cylinder vor- Handen sind, deren Kolben durch einen Balancier [* 11] in Verbindung stehen und somit abwechselnd arbeiten. Den neuern Konstniktionen schon ziemlich ähnlich ist der dem Engländer Wrigbt 1833 patentierte Gasmotor; derselbe hat Wassermantel und Flammenzündung und ist mit einem Centrifugalregulator verfehen, der den Zutritt von Luft und Gas dem Arbeitsbedarf ent- sprechend regelt. Wirklichen praktischen Wert erlangte der Gasmotor erst durch die Erfindung des Franzosen Richard Lenoir, uach dessen von: 24. Jan. 1860 datiertem Patent der Pariser Fabrikant Marinoni Zuerst einige der- artige Maschinen ballte. Als infolge einer geschickt inscenierten Reklame die Bestellungen auf Lenoirsche Maschinen bald in großer Anzahl einliefen, wurde zum Bau dieser Maschinen eine Gesellschaft, die ^ociote I^noir, gegründet. Obwohl sich mit der Zeit herausstellte, daß die Unterhaltungskosten der genannten Maschinen unverhältnismäßig groß waren, haben sich dieselben doch ziemlich langein Gebrauch erhalten, wozu besonders ihr geräuschloser Gang [* 12] beitrug. Von dem Pariser Gasanstaltsdirektor Hugon und dem Münchener Uhrmacher Reitbmann wurde Lenoir die Priorität der Erfindung der Gasmotor lwobl mit Unrecht) streitig gemacht; das eigentliche Verdienst Lenoirs bestebt allerdings nicht darin, zu- erst einen Gasmotor konstruiert zu haben sdenn dies hatten vor ihm schon Varber, Street und Lebon getban), sondern darin, zuerst einen Gasmotor gebaut zu baden, der für die Praxis Wert besaß.

Damon - Dampf (physika

[* 9] Fig. 1 der Tafel: Gasmotoren I stellt die Lenoirsche M aschine dar. Der später von Hugon konstruierte Gasmotor zeigte einige von der Lenoirschen Ausführung im Princip verfchiedene Punkte. So war die elcltrische Zündung, die Lenoir anwendet, durch eine Flammenzündung erfetzt; ferner spritzte Hugon, statt wie Lenoir den Cylinder von außen zu kühlen, direkt Wasser in denselben, welches in diesem durch die Hitze in Dampf [* 13] verwandelt wurde und so einenTeil der durch die Explosion entstandenen Wärme [* 14] absorbierte.

Außerdem wirkte der expan- dierende Dampf auch noch treibend anf den Kolben. Ein wichtiger Fortschritt, der freilich znnächst einem Rückfchritt sehr ähnlich sah, wurde 1867 ge- macht, als auf der zweiten Pariser Weltausstellung von Otto H Langen in Deutz ihr neuerfundener atmosphärischer Gasmotor ansgestellt wurde, bei welchem, wie schon der Name sagt, die Explosionswirkung des Gases nur indirekt zur Arbeitsleistung benutzt wird. Durch die Explosionswirkung wird der Kolben des stehend angeordneten, einfachwirkenden Cylinders emporgeschleudert, während derselbe außer Verbin- dung mit der Welle der Maschine ist; die Spannung derVerbrennungsprodukte sinkt alsdann durch äußere Kühlung sehr rasch, und infolge der unter den Kolben entstehenden Druckverminderung drückt die Atmo- sphäre den nun mit der Welle in Verbindung gesetzten Kolben nieder.

Die Maschine batte zwar mancbe übelstände, zu welchen vor allem ihr verhältnismäßig großer Raumbedarf und das mit ihrem Betrieb ver- bundene unregelmäßige und darum um so unange- nehmere Geräusch zu rechnen sind; bingegen besaß sie den schwer wiegenden Vorzug geringen Gasver- brauchs. Es wurden daher trotz der bezeichneten Mängel von Langen & Otto in 10 Jahren über 5000 atmosphärische Gasmotor gebaut. Schon emM Jahre vor dem Bekanntwerden der Langen A Öttoschen Konstruktion hatten die Italiener Barsanti & Mat- teucci eine ganz ähnliche Maschine konstruiert, die sedoch nur eine sehr beschränkte Verbreitung gefun- den hat.

Geschichtskarten von D

Die Langen erst durch eine neue Ottosche Konstruktion verdrängt, die unter dem Namen Ottos neuer Motor die größte Verbreitung gefunden hat und in der That eine Vetriebsmaschine ist, wie man sich dieselbe kaum zweckmäßiger denken kann. Neben der Otto H Langenschen atmosphärischen Gaskraftmafchine war damals der Gasmotor von Alexis de Bisshop vielfacb in Gebrauch. Derselbe, in Deutschland [* 15] von Buß, Sombart ä^ Co. in Magde- burg gebaut, ist in [* 9] Fig. 2, Taf. I, in äußerer Ansicht, in beistehender [* 9] Fig. 1 im Schnitt dargestellt. Er ist ausschließlich für kleinere Leistun- gen bis zu einer Pferdestärke be- stimmt und seine Verbreituug der Einfachheit der Konstruktion zu- zuschreiben.

Gasmotor [unkorrigiert

Die Maschine funk- tioniert in folgen- der Weife. Im Arbeitscylinder 55 bewegt sich, ähn- lich wie bei den Dampfmaschi- nen, einKolbend, der, hohl aus- geführt und ohne Dichtungsringe, die Cylinder- wände gerade be- rührend in die ig. i. Cylinderbohrung eingepaßt ist. lSchmiermaterial darf nicht zngeführt werden; hinzugebrachtes 3)1 würde durch die entstehende außerordentlich hohe Temperatur verkohlen und sich an den Kolben nnd die Cylinderwände ansetzend die Kolbenbewe- gnng hindern.) Der Kolben ist mittels Kolben- stange c, Kreuzkopf [* 16] ä und Pleuelstange [* 17] 6 mit der Kurbel [* 18] t' verbunden. Die Maschine ist einfach- wirkend und dem entsprechend mit einer Steuerung versehen, welche nur die eine Seite des Cvlinders (die untere) speist und entleert. Ein Gummischlauck führt bei (^ der Maschiue durcb ein Ventil [* 19] das Gas zu, während durch ein anderes größeres Ventil der ¶

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Zutritt der Luft stattfindet. Luft und Gas treten durch die Öffnung F in den Cylinder. Beim Aufwärts- gange des Kolbens wird zunächst ein Gemisch von atmosphärischer Luft und brennbarem Gas in den Cylinder eingesaugt, bis der Kolben die Öffnung 1i des Zündventils passiert hat. Diese ist mit einer Klappe verschlossen, welche nach außen an den Cy- linderwänden anliegt und nach innen sich öffnet. Ist der Kolben über Ii weggegangen, so schlägt die Klappe in den Cylinder herein, worauf der Brenner die schnelle Entzündung und Verbrennung des Gas- und Luftgemenges bewirkt.

Das Gas- und Luft- gemenge, welches bei der Verbrenmmg eine sehr dohe Spannung annimmt, treibt, indem es erpan- diert, den Kolben bis ans Ende seines .Hubes. Beim Rückgang des Kolbens werden die Verbrennnngs- produkte aus dem Cylinder ausgestoßen und ge- langen durch das Abzugsrohr ins Freie. Die Ab- kühlung des Cylinders erfolgt ohne Wasser und wird durch die eigentümliche Form der Mantelfläche desselben bewirkt, die mit vielen ausstrahlenden Nippen versehen ist.

Die aus den [* 20] Figuren ersichtliche eigentümliche Verbindung von Kreuztopf, Kolben und Kurbelwelle hat den Vorteil, einmal während oer Explosion beim Kolbenaufgang den Seitendruck auf die Kreuzkopfführung möglichst gering zu machen und weiterhinbei gleichmäßi- ger Rotation des Schwung- rades einen schnellen Auf- gang und langsamern Nie- dergang des Kolbens zuzu- lassen. Ottos neuer Motor, der verbreitetste Gasmotor, wird in Teutschland von der Gas- motorenfabrik DeutzinKöln- ^ Deutz gebaut.

Aus dieser Fabrik sind bis 1893 gegen 40000 Motoren von über 170000 Pferdestärken hervorgegangen. Der Gasmotor wird in Größen von ^ bis zu 100 und mehr Pferde- stärken und in stehender (kleinere Motoren) oder lie- gender Anordnung (Eincylinder- oder Zwillings- Motor) geliefert. [* 20] Fig. 3, Taf. I, giebt die Ansicht eines eincylindrigen Ottoschen Motors liegender An- ordnung, wie sie von ^ bis 12 Pferdestärken ge- baut werden. [* 20] Fig. 4, Taf. I, stellt einen Zwillings- nwtor liegender Konstruktion dar mit zwei Schwung- rädern, eine Bauart, die einen sehr gleichmäßigen Gang des Gasmotor erreichen läßt, weshalb diese Motoren vorteilhaft zum Betriebe von Dynamomaschinen für Beleuchtungsanlagen Verwendung finden. Die Wirkungsweife des liegenden Ottoschen Motors zeigt beistehende [* 20] Fig. 2. Die Cylinder- bobrung ist etwas länger, als dem Kolbenhub ent- spricht, sodaß, wenn der Kolben d (wie in [* 20] Fig. 2) sicb in seiner Endstellung im äußern Totpunkt be- findet, zwischen ihm und dem Cylinderboden noch ein angemessener Naum a, bleibt, welcher mit einem Teil der von der letzten Füllung herrührenden gasigen Verbrennungsprodukte angefüllt ist.

Korinth (Stadt)

Während des regelmäßigen Betriebes geht von dieser Totpunkt- stellung ab durch die Wirkung des Schwungrades der Kolben nach der Kurbel zu. Auf diefem ersten Hingang wird das explosive Gemisch aus Gas uud Luft durch den Kanal [* 21] o in die Maschine eingesaugt. Luft und Gas müssen dabei die Kanäle des Schie- ders ä passieren, der durch die Stange e, die an der kleinen Kurbel l angreift, von der rotierenden Welle g-, welche parallel zur Maschinenachse liegt, eine bin und her gehende Bewegung erhält.

Die Welle 3 wird durch die Zahnräder (oder durch Schraubenräder) 1i und i von der Knrbelwelle 1c so angetrieben, daß sie halb so viel Touren macht als letztere. Die Bewegung des Schiebers ä ist derart reguliert und die Kanäle in demselben und den Schieberspiegeln sind so angeordnet, daß während der ersten Hälfte des Kolbenhubes Luft allein in den Cylinder tritt, beim zweiten Teil dieses Hin- gangs dagegen eine Mischung von Gas und Luft eingesaugt werden kann. Nach Beendigung des Hin- ganges (Saugperiode), wenn also der Kolben im innern Totpunkt steht, ist der Cylinderraum mit er- plosibelm Gemisch erfüllt und zwar so, daß im Schieber und in: Zuführungskanal c der Gasgehalt und die Entzündbarkeit am größten ist.

Beim dar- auf folgenden ersten Rückgang des Kolbens (Kom- preffions Periode) wird der Cylinderinhalt kom- primiert (bis gegen 4 Atmosphären). Kurz ebe der Kolben im Totpunkt angelangt ist, wird durch den Schieber ä (den Kanal ^) eine Verbindung herge- stellt zwischen einer kleinen bei 1 brennenden Ver- mittelungs-Gasflamme und dem Cylinderinhalte. Während der Kolben im Tot- punkt steht, erfolgt die Zün- dung und die Explosion, wobei der Druck im Cylinderinnern bis auf 10 bis 12 Atmosphären anwächst.

Gase (Physikalisches)

Eine momentane Explosion und Ver- brennung der gesamten eingeschlossenen Ladung findet dabei aber nicht statt; die Verbrennung setzt sich vielmehr noch während eines Teils der Ex- plosionsperiode oder Arbeitsperiode, des betrachteten zweiten Hinganges, fort (Nachbrennen), wodurch der mittlere Druck im Innern höher gehal- ten wird, als der reinen Expansion der im Cylinder eingeschlossenen gespannten Gase [* 22] entsprechen würde (s. Indikatordiagramm). Die während der Arbeits- periode geleistete nutzbare Arbeit wird auf den Kolben und weiterbin durch Pleuelstange und Kur- belwelle auf ein Schwungrad übertragen, defsen lebendige Kraft [* 23] den abermaligen Rückgang dcs Kol- bens und während desselben (Austrittsperiode) den Austritt der Verbrennungsprodukte durch das Aus- trittsventil in bewirkt. Dieses (in Ansicht in [* 20] Fig. 4, Taf. I, sichtbar) ist ein einfaches Kegelventil, welches durch Federkraft geschlossen gehalten und während des entsprechenden Kolbenrückganges von der seitlichen Welle ^ aus durch auf der Muffe n angebrachte Daumen und entsprechende Hebelver- bindung geöffnet wird. Hm eine zu starke Erhitzung der Wände des Cylinders zu verhindern, ist der Cylinder (wie auch sehr häusig das Austritts- 37-" ¶