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Arbeitsverfahren für Brennkraft-Drehkolbeumaschinen.
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oder umlaufendem Zylinder, bei denen Ansaugen und Verdichten einerseits, Arbeitsabgabe und Auspuff anderseits in besonderen Zylindern erfolgt. Die praktische Ausführung derartiger an sich bekannter Maschinen hat jedoch bis jetzt zu keinem Ergebnis geführt. weil diese Maschinen sehr verwickelt gebaut waren und ausserdem ihr Verbrennungsraum nicht richtig ausgebildet wurde.
Das Arbeitsverfahren für Brennkraftdrehkolbenmaschinen nach vorliegender Erfindung ist besonders einfach und besteht darin, dass beim Umlauf des einen Kolbens oder Zylinders Luft in einen Zylinder angesaugt, sodann in diesem und in einem besonderen Sammelkanal verdichtet wird und dass diese verdichtete Luft zu einer bestimmten Zeit durch ein Steuer- und Absehlussorgan hindurch in einen besonders geformten Vorraum gedrückt wird, der gegebenenfalls auch gespült wird. In diesen Vorraum wird nun von einer Brennstoffpumpe unter Druck Brennstoff feinzerstäubt eingeführt und zur Verbrennung gebracht. Die hiedurch erzeugte Kraft wird durch den zweiten umlaufenden Kolben oder Zylinder auf die Arbeitswelle übertragen.
Der genannte Vorraum, der am Umfang oder an der Seite des Arbeitszylinders angeordnet werden
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oder Nebenräume, damit die ganze Gemischmenge sofort vollständig zur Entzündung und Verbrennung kommen muss, also kein Nachbrennen stattfinden kann. Weiter muss die zwischen dem Vorraum und dem Zylinder befindliche Öffnung, die nur vom Arbeitskolben selbst gesteuert wird, sehr lang und möglichst schmal sein, damit der Verlust während des Kolbenweges sehr gering ist, dabei aber immer noch so gross, dass die Überströmenden Gase die richtige Geschwindigkeit bekommen.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig. 1
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nach der Linie a-b in Fig'. 1. Fig. 3 den Querschnitt nach der Linie c-d in Fig. 1, Fig. 4 eine Maschine mit feststehendem Kolben und umlaufendem Zylinder. Fig. 5 die Welle einer Maschine mit mehreren Pumpen-und Arbeitskolben, Fig. 6 eine Anordnung, bei der der Brennstoff senkrecht, Fig. 7 eine Anordnung, bei der der Brennstoff entgegengesetzt zum Luftstrom und Fig. 8 eine Anordnung, bei der der Brennstoff in der Richtung des Luftstromes in den Vorraum eingespritzt wird.
Mit und 2 sind die Pumpenkolben. J und und,) die Arbeitskolben, 5 der Pumpenzylinder, 6 der Arbeitszylinder, 7 die Widerlager. 8 die Vorräume. 9 die Brennstoffpumpe, 10 die Düse, 11 die Verbindungskanäle oder Sammelräume, 12 die Luftansaugstelle, 13 die Kolbenwelle, 14 das Auspuffrohr und 15 das Steuer-und Abschlussorgan bezeichnet.
Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende :
Die Brennkraft-Drehkolbenmaschine kann als Niederdruck-, Mitteldruck und auch als Hochdruckmaschine gebaut werden. Für die Niederdruckmasehine kommen für die Verbrennung hauptsächlich leichtflüssige Brennstoffe in Frage, wogegen für die Mitteldruck- und Hochdruckmaschine alle leichtund schwerflüssigen sowie festen Brennstoffe in Pulver-oder ähnlicher Form verwendet werden können.
Bei der Niederdruekmasehine wird die Verbrennungsluft durch das Luftansaugesieb 12 von dem in Bewegung befindlichen Pumpenkolben 1 angesaugt, dann von diesem auf die erforderliche Spannung zusammengedrückt und durch den Kanal 11 und das Organ 1! 3 nach dem Vorraum 8 weitergeleitet. Im Kanal 11 befindet sich eine Zerstäubungsvorrichtung ein-oder angebaut. Diese Vorrichtung kann als
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Vorbeiströmen der Luft mitgerissen, vergast, und mit der Luft gemischt wird. Im Vorraum 8 wird dieses Gemisch durch eine beliebige Zündvorrichtung, z. B. eine elektrische Zündkerze, zum Entzünden gebracht.
Das entzündete Brennstoffluftgemisch veranlasst bei seiner Ausdehnung den kraftleistenden Arbeitsweg des Arbeitskolbens 6, der die Welle 13 in Drehung versetzt. Die verbrannten Gase strömen dann durch das Auspuffrohr 14 ins Freie. Dieser Arbeitsvorgang wiederholt sich nun und es können auf eine Umdrehung ein oder mehrere solcher Arbeitsvorgänge entfallen.
Die Mittel-und Hochdruckmaschine hat die gleiche Arbeitsweise. Bei diesen Maschinen können bei Bedarf mehrere Pumpenkolben 1 und 2 für mehrere Verdichtungsstufen erforderlich sein, 11m die Luft auf den erforderlichen hohen Druck zu pressen. Diese Luft wird wieder durch das Sieb 1 ; 2 vom Luftpumpenkolben 1 angesaugt, hierauf in einem oder mehreren Pumpenzylindern 5 und im Kanal oder Sammelraum 11 teilweise verdichtet. Hierauf beginnt das Organ 15 sieh zu öffnen, wobei aber Kolben 3 noch nicht an der Öffnung des Vorraum 8 eingetroffen ist, so dass ein Teil der vom Kanal 11 durch das Organ 15 gedrückten Luft durch den Vorraum 8 sowie dessen schmale Öffnung hindurch nach dem Zylinder 6 und durch das Auspuffrohr 14 ins Freie gelangt. Hiebei wird der Vorraum 8 von Verbrennungsrückständen ausgespült.
Kurz nach diesem Vorgan schliesst der Kolben 3 durch Weitereilen den Vorraum 8 vom Zylinderraum 6 ab. Der Kolben 1 verdichtet Luft inzwischen weiter und der Vorraum 8 wird dann mit der erforderlichen verdichteten Luft gefüllt, die hierauf mit von der Brennstoffpumpe 9 unter Druck über eine offene oder geschlossene Düse-M zugeführtem und von dieser fein zerstäubtem Brennstoff gemischt wird. Das Organ-M wird jetzt geschlossen. Im gleichen Augenblick wird das Brennstoffluftgemisch bei Mitteldruckmaschinen durch eine allfällige Hilfszündung und bei Hoehdruckmaschinen durch die Verdichtungswärme der zusammengedrückten Luft zum Entzünden gebracht. Das entzündete Gemisch vollführt nun, sich ausdehnend, den Kraftimpuls auf den Arbeitkolben 3, der die Welle 13 in Drehung versetzt.
Ist der Kolben 3 am Ende seines Weges angelangt, so strömen die verbrannten Gase durch das Auspuffrohr 14 ins Freie. Dieser Arbeitsvorgang wiederholt sich nun und es können auch bei diesen Maschinen auf eine Umdrehung ein oder mehrere Arbeitsvorgänge entfallen.
Das Steuer- und Abschlussorgan 15 wird ohne besondere Zwischengestänge unmittelbar von der
Kolbenwelle betätigt. Die Kolben der Luftpumpe eilen je nach Umdrehungszahl dem Arbeitskolben vor oder nach, so dass die Luft zur rechten Zeit in den Vorraum strömt. Bei den beschriebenen Aus- führungsbeispielen ist angenommen worden, dass sich die Kolben drehen ; der Arbeitsvorgang ist jedoch beim umlaufenden Zylinder (Fig. 4) derselbe. Die Arbeitszylinder 6, Pumpenzylinder 5 und auch die
Kolben 1, 2,3, 4 samt Welle 13 können teilweise oder ganz mit Wasser oder sonstiger kühlender Flüssigkeit oder auch mit Luft gekühlt werden. Bei umlaufenden Zylindern können die Zylinder als Schwungrad oder Riemenscheiben ausgebildet sein (Fig. 4).
Die Düsen 10, durch die der Brennstoff in den Vorraum 8 eingespritzt wird, können so angeordnet sein, dass der Brennstoff genau oder annähernd, u. zw. entweder entgegengesetzt zur Luftströmung (Fig. 1 und 7) oder in der Richtung der einströmenden Luft (Fig. 8) oder auch senkrecht (Fig. 6) oder schräg dazu eingespritzt wird. Der Vorraum 8 soll möglichst die Form des eingespritzten Brennstoffes bekommen. Er kann aber auch andere Formen haben, z. B. bei Mehrlochdüsen eine entsprechend den nebeneinanderliegenden Löchern schmale längliche Grundform.
Bei Maschinen für grosssre Leistungen kann die Ausdehnung der entzündeten Gase auf mehrere Arbeitskolben (z. B. 3, 4) bzw. Arbeitsstufen verteilt werden. Die Kolbenflächen der verschiedenen Stufen können bei höherem Druck kleiner und bei niederen Drücken grösser gewählt werden. Die Anordnung der Kolben 1, 2,3, 4 untereinander und deren Form kann so gewählt werden, dass die Welle 13 mit den Kolben 1, 2, 3 und 4 und den Steuerorganen in sich vollständig ausbalanziert ist. Die Form der Pumpen-und Arbeitskolben kann eine beliebige sein, so dass, wie bereits erwähnt, auf eine Umdrehung ein oder mehrere Arbeitsvorgänge bzw. ein oder mehrere Kraftimpulse an die Welle 13 abgegeben werden können.
Die Brennstoffpumpe 9 kann durch die Welle 13 oder auch durch eine beliebige Welle betätigt werden. Die Regelung der Brennstoffmenge kann durch einen bekannten Regler oder auch von Hand erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Arbeitsverfahren für Brennkraft-Drehkolbenmaschinen, bei denen das Ansaugen und Verdichten einerseits, die Arbeitsabgabe und der Auspuff anderseits in besonderen Zylindern erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die angesaugte und verdichtete Luft über einen durch ein unmittelbar von der Kolbenwelle betätigtes Steuer-und Abschlussorgan abgesperrten Kanal oder Sammelraum (11) zum bestimmten Zeitpunkt nach einem besonders geformten Vorraum (8) mit grosser Geschwindigkeit gedrückt wird, diesen gegebenenfalls vorerst spült und dann in ihm mit Brennstoff gemischt wird, worauf das entzündete Gemisch bei geschlossenem Steuerorgan (15) im Vorraum verbrennt und sich von hier unmittelbar in den Arbeitszylinder (6) hinein ausdehnt,
dessen Verbindung mit dem Vorraum (8) nur vom Arbeitskolben (3, 4) gesteuert wird.