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.

Paradox Gas Engine

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.

Paradox Gas EngineParadox Gas Engine

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. Ixh 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.) 

In den Zeichnungen zeigt Figur 1 eine perspektivische Ansicht des Motors. Abb. 2 zeigt eine Ansicht des Motors von oben. Abb. 3 zeigt eine Ansicht der Schnittlinie 3-3 von Fig. 2 und teilweise der hinteren Stirnseite. Abb. 4 zeigt eine Teilansicht der Pleuels. Abb. 5 zeigt einen 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 gelangt und nicht zuviel von den Abgases durch das Rohr 11 entweicht.

Die Geschwindigkeit des Motors wird  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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