Ein atmosphärischer Gas-Motor (01.2017)
Im Internet habe ich einen Motor entdeckt, der mein Interesse wegen
seines sehr einfachen Aufbaus geweckt hat. Dieser Motor kam ca. 1906 als
Spielzeugmotor auf den amerikanischen Markt.

Es ist weder ein Stirlingmotor noch ein Heißluftmotor, sondern
ein atmosphärischer Gasmotor mit einem Zylinder, der eine Öffnung
zur Atmosphäre hat. Der Motor hat keine Ventile und ist damit sehr
einfach gehalten. Der Motor wurde mit dem damals verwendeten Leuchtgas
(Illuminating Gas oder auch Town Gas genannt) betrieben. Dieses Gas hatte
eine andere Zusammensetzung als das heutige Erdgas, nämlich:
ca. 51% Wasserstoff, ca. 21% Methan, ca 15% Stickstoff und ca. 9% Kohlenstoffmonoxyd
und war für diesen Motor bestens geeignet.
Mit dem heutigen Erdgas würde der Motor vermutlich nicht richtig
laufen, da der leicht entzündliche Wasserstoff fehlt. Der Motor hatte
wohl wegen des gefährlichen Gasbetriebes keine größere
Verbreitung gehabt, in Europa vermutlich gar nicht, und es existieren auch
nur noch wenige originale Exemplare.
     
Nachbauten gibt es wohl keine, der Betrieb dieses Motors mit Wasserstoff
oder Azetylen ist nicht jedermanns Sache.
Für diejenigen, die näheres über den Motor wissen möchten
und ihn vielleicht sogar nachbauen wollen, habe ich versucht, die amerikanische
Patentschrift etwas frei zu übersetzen.
Das Originaldokument habe ich als
pdf-File beigefügt. Vielleicht gelingt es ja einem Nachbauer, den
Motor mit einem Butan/Propangas-Mix lauffähig herzustellen.
Dn schwierigsten Teil des Motors, sehe ich nur in der Fertigung "Gashahn"
und der Dimensionierung des "Vergasers" aus Teil 12,14, und Flansch
18.
Problem ist folgendes, der Butan/Propangas-Mix ist im Gegensatz zum
Leuchtgas schwerer als Luft und damit ist ist der vorgesehene "Vergaser"
in der gezeigten Form wohl nicht verwendbar.
Ein schönes Video
dieses Motors habe ich auf youtube gefunden. Ich nehme an dass hier Wasserstoff
H² zum Einsatz kam
GEORGE J. ALTHAM AND JOHN BEATTIE, JR., OF FALL RIVER, MASSACHUSETTS.
GAS-ENGINE.
SPECIFICATION forming part of Letters Patent No. 662.181, dated November
20, 1900.
Application filed May 17, 1900. Serial No. 16,998. (No model.)
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Fig. 1. perspektivische Ansicht des Motors.
Fig. 2. Ansicht des Motors von oben.
Fig. 3. Ansicht der Schnittlinie 3-3 von Fig. 2 und teilweise der hinteren
Stirnseite.
Fig. 4. Teilansicht der Pleuels.
Fig. 5. Teilansicht des Kolbens und des Pleuels.
Die Zeichnungen zeigen folgendes: 1 ist der Rahmen für die Befestigung
von Zylinder 2 und den Lagern 3-3 der Kurbelwelle, der Rahmen und Zylinder
sind vorzugsweise aus einem Stück gefertigt. Der Zylinder ist an einem
Ende geschlossen und am anderen offen. An der Kurbelwelle sind die Schwungräder
5-5 befestigt. Ein Pleuel 6 überträgt die Bewegung desselben
zu einem Schaft im Kolben 7 im Zylinder 2. Das Gas zum Antrieb des Motors
strömt durch das Versorgungsrohr 8, weiter durch die Rohre 9, 10 und
11 in den Zylinder durch eine Öffnung 12 am Ende des geschlossenen
Zylinders. Das Rohr 11 ist mit einem vertikalen Gehäuse 13 verbunden,
das an der Unterseite offen ist, wobei das Rohr 10 einen deutlichen
Abstand zum Rohr 11 hat. Luft wird durch die Öffnung 12 über
die größere Öffnung 14 im Teil 15 mit angesaugt. Das dadurch
entstehende Gas-Luft-Gemisch wird mit einer Pilotflamme vom Brenner 16
gezündet, der mit dem Versorgungsrohr 9 verbunden ist und sich in
der Nähe der Mitte des Zylinders 2 befindet. Eine kleines Loch 17
in der Zylinder-Wand ermöglicht so der Flamme, das Gas-Luft-Gemisch
im Zylinder zu zünden. Eine Explosion tritt jedes Mal während
einer Umdrehung des Motor wie folgt auf: Befindet sich der Kolben am OT
und wird er durch das Schwungrad zum UT bewegt, dann saugt er über
die Gasleitung und Öffnung 14 ein Gas-Luft-Gemisch ein. Passiert der
Kolben die kleine Öffnung in der Mitte des Zylinders, zündet
die Pilotflamme das Gemisch. Obwohl der Explosionsdruck schnell über
die Öffnungen 14 und 11 abfällt, reicht der Explosionsimpuls
aus, um den Kolben anzutreiben. Der Motor arbeitet ohne Kompression.
Die Verbindung zwischen den Rohren 10 und 11 ist wie in Abb. 3 gezeigt
unterbrochen, dadurch wird verhindert, dass die Flamme am Brenner 16 durch
die Explosion erlischt. Wäre die Verbindung zwischen Rohr 10
und 11 geschlossen, dann würde der Explosionsdruck die Gaszufuhr zum
Brenner 16 behindern und die Zündflamme könnte ausgehen. Wir
haben festgestellt, dass durch die offene die Verbindung der Röhre
11 mit dem Gehäuse 13, die Abgase in die Atmosphäre gelangen
können, ohne den Gaszufluss zum Brenner 16 zu stoppen. Der untere
Teil des Gehäuses 13 ist als offener Flansch 18 ausgebildet , um das
Rohr 10 zu halten und gleichzeitig Kontakt mit der Atmosphäre zu haben.
Das Rohr 11, das Gehäuse 13 und Rohr 10 bilden eine Gas-Versorgungs-Leitung,
die offen ist für die Atmosphäre durch den besagten Flansch.
Diese Anordnung sorgt dafür dass, der Motor bei jeder gewünschten
Geschwindigkeit läuft. Es wurde festgestellt, dass der Motor ohne
die besagte Ausführung von Teil 11, 13, 18 und 10 nur schnell und
nicht langsam laufen würde. Wir glauben, dass der Grund dafür
darin zu sehen ist, dass der Flansch l8 das Entweichen der Verbrennungsgase
etwas behindert und damit der Druck im Zylinder 13 etwas größer
als der atmosphärische Druck, und somit das Gas besser in den Motor-Zylinder
gelangen kann.
Die Öffnung 14 muss größer sein als die Öffnung
12, damit der größere Teil der Abgase durch die Öffnung
14 entweicht und nicht zuviel von den Abgasen in das Rohr 11 gelangt.
Die Geschwindigkeit des Motors wird mit einen Schraubverschluss
19 verändert, indem die Gas-Zufuhr am Ende des Rohrs 10 gedrosselt
wird.
Das Pleuel 6 hat eine Bohrung 60 mit einen Schlitz 61. Der Schlitz kann
soweit aufgebogen werden wie die punktierten Linien anzeigen, so dass die
Kurbelwelle reinpasst, um dann den Schlitz wieder passend zu schließen.
Der Kolben 7 ist ein Zylinder an einem Ende offen und am anderen mit
einem Kopfteil 70 geschlossen (Abb. 5), der Zylinder und der Kopf
sind aus einem einzigen Stück Metall passend gepresst. Das Pleuel
6 hat zwei Arme 62- 62, die quer in das Innere des Kolbens passen. Ein
Stift 63, der durch die Arme 62 geht, verbindet das Pleuel schwenkbar mit
dem Kolben. Die Bohrung für den Stift ist an beiden Enden etwas größer,
was sie Montage erleichtert.
Wir bezeugen mit unserer Unterschrift, dass wir die Erfinder sind.
GEORGE J. ALTHAM. JOHN BEATTIE, JR.
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