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Kolben-Brennkraftmaschine für pulverförmige Brennstoffe und Verfahren zum Betriebe derselben.
Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenkraftmaschinen, die mit pulverförmigen Brennstoffen betrieben werden und bei denen der Brennstoff durch ein Druckgefälle in einen dem Zylinder vorgeschalteten Raum, eine sogenannte Vorkammer, der Hauptteil der Verbrennungsluft dagegen vom Brennstoff getrennt in den Zylinder eingeführt und darin verdichtet wird. Das Entflammen des Brennstoffes in der Vorkammer erfolgt gemäss den bisher bekannten Vorschlägen durch Selbstzündung infolge der bis zur Zündtemperatur des verwendeten Brennstoffes erhöhten, sich in die Vorkammer fortpflanzenden Kompression der Verbrennungsluft oder in Verbindung hiemit durch eine in der Vorkammer angeordnete Fremdzündung, wie Glühkörper, Glühstift od. dgl.
Der infolge der Teilverbrennung in der Vorkammer entstehende Überdruck treibt den Brennstoff in den Verbrennungsraum des Zylinders aus.
Nun haben aber die verschiedenen staubförmigen Brennstoffe sehr ungleiche Zündtemperaturen und der Enddruck der Verdichtung muss bei schwer zündbaren Brennstoffen sehr hoch sein, damit eine sichere Zündung bei kleinem Zündverzug erzielt wird ; mit dem Enddruck der Verdichtung steigt aber auch der Arbeitsdruck bei der Verbrennung. Soll die Kraftmaschine für die verschiedenartigen Brennstoffe verwendbar sein, so muss sie jenen Drücken entsprechend bemessen werden, welche bei den am schwersten zündbaren Brennstoffen auftreten ; dadurch wird die Konstruktion unverhältnismässig schwer und kostspielig.
Ausserdem hängen aber der Zeitpunkt und die Geschwindigkeit der Selbstzündung bekanntlich von verschiedenen Umständen ab ; sie sind auch bei Anwendung der bekannten Fremdzündungen, wie Glühstift, Zündstift u. dgl. nicht exakt beeinflussbar und daher auch nicht das Austreiben des Brennstoffes aus der Vorkammer. Von dem zeitrichtigen Übertritt des Brennstoffes aus der Vorkammer in den Zylinder hängen aber der Verbrennungsvorgang im Zylinder
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Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die geschilderten Schwierigkeiten im wesentlichen dadurch behoben, dass die in der Vorkammer angeordnete Fremdzündung durch eine in der Bahn des in die Kammer eintretenden Brennstoffstrahles angeordnete elektrische Funkenstrecke bzw. durch einen elektrischen Lichtbogen gebildet wird.
In der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung veranschaulichenden Zeichnung sind der Zylinder mit a, der Kolben mit b und die Vorkammer mit c bezeichnet. In die Vorkammer c tritt der Kohlenstaub durch ein gesteuertes Ventil d ein und unterhalb dieses Ventils, somit in der Bahn des in die Vorkammer eintretenden Luft-Kohlenstaubstrahles ist eine Funkenstrecke oder ein elektrischer Lichtbogen f angeordnet. Zum Eintritt der Verbrennungsluft in den Zylinder a und zum Austritt der Verbrennungsgase dienen in bekannter Weise Ventile g und h.
Arbeitet die Vorkammer c nach dem sogenannten Einlagerungsverfahren, bei welchem sich der Kohlenstaub während des Kompressionshubes in der Vorkammer befindet, so wird die Zündung im gewünschten Zeitpunkt bei Beginn des Arbeitshubes zur Wirkung gebracht. Beim sogenannten Durchströmverfahren, wo der Brennstoff nach erfolgter Verdichtung der Verbrennungsluft durch die Vorkammer c durchgeblasen wird, bleibt die als Fremdzündung verwendete Funkenstrecke oder der elektrische Lichtbogen während der ganzen Zeit der Brennstoffeinströmung in Wirkung.
Durch die Anordnung der Fremdzündung f im oberen Teil der Vorkammer c, unterhalb des Einlassventils i1 und im Bereiche des mit der Luft noch nicht oder nur wenig vermengten Brennstoffstrahles gelangt sie auf eine Mischung von Brennstoff und Luft zur Einwirkung, welche die für die
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Fremdzündung hinreichende Konzentration besitzt. Diese soll an der Stelle der Zündung mindeste 1-8 g Brennstoff je Liter Luft bei einem'Gehalt des Brennstoffes von 40% an flüchtigen Bestandteilen betragen. Ist der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen kleiner, so muss die Konzentration grösser sein, anderseits um so kleiner, je geringer der Aschengehalt des Brennstoffes ist.
Die als Fremdziindung verwendete Funkenstrecke soll in der Regel nicht kleiner sein als 3 mm, um ein Ansetzen von Kohlenstaub, Asche und Schlackenteilchen und dadurch ein Überbrücken der Funkenstrecke zu vermeiden. Entsprechend dem verhältnismässig hohen Druck im Verbrennungsraum sind Zündspannungen von etwa 30 KV erforderlich, wenn längere Funkenstrecken (über 10 m/m) erzielt werden sollen.
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durch die Konstruktion leichter und billiger wird und ausserdem die vom Arbeitsdruck abhängige Abnutzung der aufeinander arbeitenden Teile, der Kolbenringe und der Zylinderbüchse, geringer wird.
Der die Fremdzündung f treffende Luft-Brennstoffstrahl kühlt die Elektroden und schützt sie vor dem Verbrennen, ausserdem fegt er die sich an den Elektroden ansetzenden Kohlenstaub-oder Schlackenteilchen weg.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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1. Kolben-Brennkraftmaschine für pulverförmige Brennstoffe mit einer Vorkammer für den getrennt von dem Hauptteil der Verbrennungsluft in den Zylinder einzuführenden Brennstoff und einer in der Vorkammer angeordneten Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdzündung durch eine in der Bahn des in die Kammer eintretenden-Brennstoffstrahles angeordnete elektrische Funkenstrecke (bzw. elektrischen Lichtbogen) gebildet ist.