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Bekanntlich ändert sich der Heizwert des Generatorgases in hohem Masse mit der Belastung des
Gaserzeugers. Es gibt eine gewisse Belastung, d. h. eine gewisse Gasmenge, bei welcher die Zusammensetzung des Gases die günstigste, sein Heizwert der höchste ist. Geht man von dieser Belastung bzw.
Gasmenge ab, so wird das Gas schlechter, der Heizwert geringer. Bei geringeren Belastungen nimmt nämlich die Strömungsgeschwindigkeit im Gaserzeuger ab, bei grösseren Belastungen zu. Beide Änderungen ziehen aber eine gleichsinnige Veränderung der Glühschichthöhe und damit eine Verschlechterung der Gasqualität nach sich.
Die Änderung der Gasqualität mit der Belastung des Gaserzeugers hat auf die Leistung des mit dem Gaserzeuger zusammengebauten Motors sehr nachteilige Folgen. Die Leistung des Motors, der das aus Gas und Luft hergestellte Explosionsgemisch verarbeitet, hängt in erster Linie von der Beschaffenheit des Gemisches ab ; diese wird aber vom Heizwert des Generatorgases, ferner vom Mischungsverhältnis des Gases und der Luft bestimmt. Ändert sich der Heizwert, so muss zur Sicherung einer gleichbleibenden Qualität des Gemisches das Mischungsverhältnis geändert werden ; bei unveränderter Gasqualität muss dagegen das Mischungsverhältnis gleich gehalten werden.
Die Erfindung bezweckt in erster Reihe den Gaserzeugerbetrieb derart zu gestalten, dass die Beschaffenheit des Gases auch bei veränderlicher Belastung gleich gut bleibt ; in zweiter Reihe bezweckt
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Eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemässen Einrichtung für den ersten Fall ist in
Fig. 3 dargestellt. Eine Ausführung für den zweiten Fall-in dem im Gaserzeuger bei geringeren
Belastungen Unterdruck herrscht-ist aus Fig. 1 ersichtlich.
Die zweite Aufgabe, nämlich die Herstellung eines gleichbleibenden Mischungsverhältnisses von Gas und Luft, wird gemäss der Erfindung dadurch verwirklicht, dass der Druck, mit welchem die
Verbrennungsluft zur Mischstelle gefördert wird, stets im Verhältnis zu dem im Gaserzeuger erzeugten
Druck verändert wird. Mit Rücksicht darauf, dass die Menge der der Mischungsvorrichtung zuströmenden Luft und des Gases bei unveränderten Durchströmungsquerschnitten lediglieh von dem
Förderdruck abhängt, wird durch eine gleichzeitige verhältnisgleiche Änderung dieser Drücke das gleichbleibende Mischungsverhältnis sichergestellt.
Eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens-Höchstdruck im Gas- erzeuger gleich Atmosphärendruck-ist in Fig. 1 dargestellt, während der Zusammenhang der Betriebs- verhältnisse beim Gaserzeuger und beim Gasmotor aus Fig. 2 zu ersehen ist. In Fig. 1 ist 1 der Gaserzeuger, dessen oberer Teil durch den Feuerungsschacht 24, der untere Teil durch den Feuerraum 25 gebildet ist. Der Brennstoff gelangt aus dem mit Doppelverschluss 29,23 ausgerüsteten Füllschaeht 28 in den Feuerungsschacht 24 und von hier in den unten durch den Rost 33 abgeschlossenen Feuerraum.
Die Schichthöhe h, welche der Brennstoff einnimmt, ist durch einen, den unteren Teil des Feuerungschachtes bildenden Triehter 35 bestimmt. Die Luft strömt in den Gaserzeuger unter den Rost in der Pfeilrichtung 20 durch ein Rohr 27, das mit Drosselklappe 8 versehen ist, ein. Das Gas gelangt durch Rohr 6 in ein im Deckel des Motorzylinders 2 angeordnetes Mischventil 4 und von hier in den Zylinder.
Die zur Herstellung des Gasluftgemisches erforderliche Luft strömt in Richtung des Pfeiles 21 durch ein Rohr 7 mit Drosselklappe 9 dem Mischventil 4 zu.
Der Motorkolben ist mit 3, das Auspuffventil mit 5 bezeichnet. Der Kurbelantrieb ist nicht veranschaulicht. Die Drosselklappen 8, 9 sind miteinander durch ein Stäbchen 12, das die Hebel 10 bzw. 11 verbindet, derart gekuppelt, dass beim Schliessen der Drosselklappe 8 auch die Drosselklappe 9 schliesst und umgekehrt. Das Schliessen der Drosselklappen entsprechend der gewünschten Belastung kann mit Hilfe eines um den festen Drehpunkt 0 drehbaren Handhebels 16 oder eines Pedals bewirkt werden, das über das Gestänge 15, 14, 1. 3 mit dem Stäbchen 12 verbunden ist.
Wenn das Ansteigen der Motordrehzahl über eine gewisse Grenze verhindert werden soll und für diesen Zweck im allgemeinen ein selbsttätiger Regler verwendet wird, kann nach der Fig. 1 der Regler 19 mit dem Stellwerk derart verbunden werden, dass die Drosselklappen sowohl von Hand aus wie auch vom Regler verstellt werden können. Nach der Figur wirkt der Regler unter Vermittlung eines um den festen Drehpunkt 34 drehbaren Winkelhebels 18 auf das Gestänge 17,'14, 13 in der Weise, dass bei steigenden Drehzahlen die Drosselklappen 8 und 9 in stets zunehmendem Mass geschlossen werden.
Bei der beispielsweisen Ausführung der erfindungsgemässen Einrichtung nach Fig. 1 ist der höchste im Gaserzeuger entstehende Druck der Atmosphärendruck bzw. ein um etwas niedrigerer Druck. Der Unterschied, der von dem Widerstand der Kohleschicht und von der Reibung in der Rohrleitung abhängt, kann gegenüber der Druckänderung, die den verschiedenen Betriebsbelastungen des Motors entsprechend künstlich hergestellt wird, vernachlässigt werden.
Die der Mindestbelastung des Motors entsprechende Gasmenge entspricht der für den Leerlauf notwendigen Gasmenge, von der vorausgesetzt wird, dass sie einen Bruchteil, z. B. ein Viertel der bei Vollast vom Motor verbrauchten Gasmenge beträgt. Die Höhe der Glühschicht ist so gross zu bemessen, wie sie sich bei den bekannten Gaserzeugern-je nach dem verwendeten Brennstoff-im Betrieb bei dem übliehen Atmosphärendruck erfahrungsgemäss ergibt, nehmen wir an z. B. 30 cm. Um diese Glühschichthöhe unverändert zu erhalten, d. h. nicht unter 30 cm abnehmen zu lassen, muss bei geringeren Belastungen die Drosselklappe 8 geschlossen werden, damit der Druck im Gaserzeuger sinkt.
Die am meisten geschlossene Stellung der Drosselklappe 8 ist durch die Bedingung bestimmt, dass dabei der
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Nehmen wir an, dass diese z. B. ein Viertel des Höchstwertes der Gasmenge beträgt. In der äusseren Stellung der Drosselklappe 8 muss diese also zur Sicherung einer gleichbleibenden Höhe der Glühschicht soweit geschlossen sein, dass der Druck im Rohr 27 nur etwa Atmosphäre beträgt. Ein Viertelteil Gasmenge und der Viertelteil Druck ergeben bei Leerlauf dasselbe Gasvolumen, wie bei Vollast ; das Gleichbleiben des Gasvolumens hat aber das Gleichbleiben der Gaszusammensetzung zur Folge.
Das Diagramm des mit dem erfindungsgemässen Gaserzeuger eine Einheit bildenden Motors bzw. seine den verschiedenen Belastungszuständen entsprechenden Diagramme zeigen die Fig. 2.
In einem Koordinatensystem ist das Volumen auf die Abszissenachse, der Druck auf die Ordinatenachse. aufgetragen. Da es sieh um einen Viertaktmotor handelt, sind in die Diagramme die den vier Takthüben entsprechenden Druckänderungen eingetragen.
Dar Höchstbelastung entspricht das mit voller Linie gezeichnete Diagramm A-B----D-E- B-A. Linie A-B entspricht dem Saughub, während welchem Gasluftgemisch in den Zylinder strömt, Linie B-C dem Verdichtungshub, Linie C-D der Explosion, Linie D-E dem Arbeitshub der Ausdehnung, Linie E-B-A dem Auspuffhub.
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Bei geringeren Belastungen strömt während des Saughubes ein Gemisch von geringerem Druck in den Zylinder. Das entsprechende Diagramm ist mit A-B'-C'-D'-E'-B-A bezeichnet. Ein Diagramm entsprechend einer noch geringeren Belastung ist A-B"-C"-D"-E"-B"-A. Bei der Höchstbelastung ist der Druck p im Gaserzeuger gleich dem Atmosphärendruck ; bei einer geringeren Belastung ist der im Gaserzeuger herrschende Druck p'und bei noch niedrigerer Belastung p". Die grösste Arbeitsfläche ist die von links aufwärts nach rechts schraffierte Fläche Lmax. und die kleinste Arbeitsfläche ist die Differenz der von links abwärts nach rechts schraffierten Fläche Li und der lotrecht schraffierten Fläche 4" d. h. Lmin. = LI - L2.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Einrichtung herrscht Atmosphärendruck im Gaserzeuger bei der geringsten Belastung, so dass bei der Höchstbelastung, falls der im obigen Beispiel angegebene Gasverbrauch zugrunde gelegt wird, dort ein viermal so hoher Druck erzeugt werden muss als bei Leerlauf. Bei der dargestellten Ausführung ist in dem zum Gaserzeuger führenden Luftrohr, zwischen Drosselklappe 8 und Rohr 2sot, ein Verdichter 31 eingebaut, der in Richtung des Pfeiles 32 umlaufende Schaufeln besitzt und den Druck im Verhältnis 4 : 1 erhöht. Die Luftleitung ist in gleicher Weise ausgeführt wie bei der Einrichtung nach Fig. 1.
Da das Gas mit einem höheren Druck in den Zylinder strömt als die Luft, ist der ob ? re Teller des Mi : chventils 4 hier kleiner als der untere Teller. Die Unveränder- lichkeit des Mischungsverhältnisses wird-ebenso wie vorher-durch das gleichbleibende Druck- verhältnis herbeigeführt, das durch ein gemeinsames Zusammenarbeiten der Drosselklappen 8 und 9 gesichert wird.
Die den verschiedenen Belastungen entsprechenden Diagramme sind in Fig. 4 dargestellt. Bei höherer Belastung erfolgt das Saugen A-B mit einem Überdruck A P über dem Atmosphärendruck. bei einer geringeren Belastung mit dem Überdruck/\ p'und bei der geringsten Belastung etwas unter dem Atmosphärendruck mit dem Unterdruck L pli. Die in die Figur eingezeichnete grösste
Belastung ist durch die strichpunktiert begrenzte und von links aufwärts nach rechts schraffierte Arbeitsfläche, die kleinste Belastung durch die mit gestrichelter Linie eingezeichnete und lotrecht schraffierte Arbeitsfläche veranschaulicht.
Daraus, dass gemäss der Erfindung die Höhe der im Gaserzeuger entstehenden Glühschicht unabhängig von der Belastung stabilisiert wird, ergibt sich noch ein anderer wichtiger Vorteil.
Es ist bekannt, dass bei Verwendung von teerhaltigen Brennstoffen für den Antrieb von Gasmotoren besonders gestaltete Gaserzeuger gebaut werden müssen, in welchen der Teer, durch eine glühende Kohleschicht geführt, verbrannt oder in ein permanentes Gas verwandelt wird. Diese besonders gebauten Gaserzeuger haben jedoch den bekannten Nachteil, dass sich die Betriebsverhältnisse je nach dem Feuchtigkeits-und Schlackengehalt der eingespeisten Kohle wesentlich ändern und dass bei der Erzeugung verschiedener Gasmengen nicht nur sich die Qualität des Gases ändert, sondern sogar die Teerfreiheit des Gases nicht dauernd gesichert werden kann.
Insbesondere der Betrieb von Generatorgasmotoren für Fahrzeuge stellt Forderungen gegenüber den Gaserzeugern, denen die bekannten Bauarten, die nach zur Zeit geltenden Grundsätzen arbeiten, nicht entsprechen können.
Das Verfahren gemäss der Erfindung sichert die Teerfreiheit des Generatorgases in einfacher Weise, ohne hiezu besondere Vorrichtungen oder Massnahmen zu beanspruchen. In den Einrichtungen gemäss der Erfindung werden nämlich die im Aufgaberaum entstehenden Teerdämpfe gezwungen, die Glühschicht durchzusetzen, deren stets gleichbleibende Höhe h identisch mit der bei der geringsten Belastung entstehenden Glühschichthöhe ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe einer Generatorgaskraftanlage, bestehend aus einem Gaserzeuger und einer Verbrennungskraftmaschine, bpi dem die Vergasungsluft dem Gaserzeuger mittels einer Fördervorrichtung in einer der Belastung entsprechenden Menge zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zweck ; Erzielung einer gleichbleibenden Strömungsgeschwindigkeit und damit einer gleichbleibenden Glühschichthohe im Gaserzeuger der Druck in diesem in gleichem Sinne und in gleichem Verhältnis zu der zu erzeugenden Gasmenge geändert wird.