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Die Erfindung bezieht sich auf eine Heiss- bzw. Druckgasmaschine mit offenem Kreislauf, mit wenigstens einem Zylinder mit einem Kolben, bei der der oder jeder Zylinder eine äussere Verbrennungsvorrichtung mit einem Gehäuse, einer Brennstoffzufuhrleitung und wenigstens einem Brenner aufweist, wobei das Gehäuse durch eine Zwischenwand in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt ist, die beide miteinander in Verbindung stehen, von welchen Kammern die erste Kammer dauernd in offener Verbindung mit dem Zylinder steht und die zweite Kammer mit einer Zufuhrleitung für vom Kolben verdichtete Druckluft verbunden ist.
Bei einer bekannten, in der DE-PS Nr. 725717 beschriebenen Heiss- bzw. Druckgasmaschine ist in einem Gehäuse eine die erste Kammer bildende Brennkammer und ein die zweite Kammer bildender, die Brennkammer umgebender Luftmantel vorgesehen, die miteinander in offener Verbindung stehen und durch Kanäle mit dem Zylinder verbunden sind. Die Zwischenwand wird dabei durch die Wand der Brennkammer gebildet. Durch den Luftmantel wird einerseits die Brennkammerwand gekühlt, während anderseits die der Brennkammer zugeführte Verbrennungsluft erwärmt wird.
In der Aussenwand dieser Brennkammer ist eine Brennstoffeinspritzdüse vorgesehen, die Brennstoff in die Brennkammer hineinspritzt, wo dieser sofort durch die in dieser Brennkammer befindlichen heissen Verbrennungsgase entzündet wird und verbrennt.
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ist oder sind, der oder die in die erste Kammer hineinragt bzw.
hineinragen, wobei die zweite
Kammer mittels der mit einem gesteuerten Einlassventil versehenen Luftzufuhrleitung mit einem Druck- flut enthaltenden Behälter verbunden ist, welcher Behälter durch eine mit einem Rückschlagventil versehene Leitung mit dem Zylinder verbunden ist, welche beide Kammern durch wenigstens eine
Druckausgleichsleitung, die als ein langes Rohr mit einem kleinen Querschnitt zugleich als Wärmeschloss ausgebildet ist, miteinander in Verbindung stehen, und wobei während jedes vollständigen hin-und hergehenden Hubes des Kolbens oder Umlaufes eines Drehkolbens dem oder jedem Brenner ununterbrochen Brennstoff mit einer verschieden grossen Menge derart zugeführt wird, dass die grösste Menge Brennstoff kurz vor oder von dem Anfang des Arbeitstaktes ab während einer im voraus bestimmten Zeit mit konstanter oder nahezu konstanter Menge zugeführt wird.
Es wird dadurch eine Heiss- bzw. Druckgasmaschine mit einer grossen Leistung und einer verhältnismässig niedrigen Tourenzahl erhalten, die von der äusseren Verbrennungsvorrichtung mit Verbrennungsgasen gespeist wird, wobei eine vollständige oder nahezu vollständige Verbrennung des Brennstoffes in dieser Verbrennungsvorrichtung stattfindet, so dass die Auspuffgase keine giftigen Bestandteile enthalten.
Um den Kolben gegen eine schädliche Beeinflussung der Flamme des Brenners zu schützen, kann in der offenen Verbindung der ersten Kammer mit dem Zylinder eine Abschirmplatte für die Flamme des oder jedes Brenners vorgesehen sein. Es könnte auch der dieser offenen Verbindung zugewandte Kolbenteil mit einer schützenden Abdeckung, z. B. aus feuerfestem keramischem Material, versehen sein.
Vorzugsweise ist jede dem Brennraum des Zylinders zugewandte Kolbenfläche mit einer Vertiefung versehen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher auseinandergesetzt, in der beispielsweise drei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Expansionsmaschine schematisch teilweise dargestellt sind. Es zeigen : Fig. 1 im Schnitt einen Teil der ersten Ausführungsform, die mit einem separaten Behälter für Pressluft versehen ist ; Fig. 2 im Schnitt einen Teil der zweiten Ausführungsform einer Expansionsmaschine mit sich hin-und herbewegendem Kolben, wobei die zweite Kammer im Behälter für Pressluft angeordnet ist ; Fig. 3 im Schnitt einen Teil der dritten Ausführungsform, bei der die Expansionsmaschine als Drehkolbenmaschine mit einem polygonalen Drehkolben ausgebildet ist.
In Fig. 1 ist der obere Teil eines Zylinders-l-einer Expansionsmaschine dargestellt, worin ein sich hin-und herbewegender Kolben --2-- angeordnet ist. In der Stirnwand oder im Zylinderdeckel --3-- ist eine mit einem Rückschlagventil -4-- versehene öffnung --5-- vorgesehen, die
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--6- mit- bildet und das durch eine Zwischenwand --9-- in eine erste Kammer --10-- und eine zweite
Kammer --11-- unterteilt ist. Vorzugsweise ist dieses Gehäuse mit einem wärmeisolierenden Futter - versehen. Die Kammern --10 und 11-stehen miteinander in Verbindung durch eine Druck- ausgleichsleitung --13--, die zum Ausgleichen des Druckes in diesen Kammern und zugleich als Wärmeschloss dienen.
Diese Kanäle können als Rillen in der Innenwand des Gehäuses-B-oder als in diesen Kammern befindliche Rohre ausgebildet sein. Diese Druckausgleichkanäle dienen dazu, dass keine heissen Verbrennungsgase von der Kammer --10-- in die Kammer --11-- hineinströmen können.
In der Kammer --10--, die durch eine Öffnung --14-- in offener Verbindung mit dem Zylinderraum --15-- über dem Kolben --2-- steht, ist ein Brenner --16-- vorgesehen. Eine in der Öffnung - 14-- angeordnete Abschirmplatte --17-- verhindert, dass die Flamme des Brenners -16-- direkt mit der oberen Fläche des Kolbens --2-- in Berührung kommt. Diese obere Fläche ist ausserdem mit einer keramischen Verkleidung --18-- versehen.
Die zweite Kammer --11-- des Gehäuses --8-- ist durch ein Rohr --19--, in dem ein mit einem durch die Expansionsmaschine angetriebenen Nocken gesteuertes Einlassventil --20-- vorgesehen ist, mit dem Behälter --7-- verbunden. Das Einlassventil --20-- kann derart gesteuert werden, dass während des Arbeitshubes dem Brenner der Maschine eine genügende Menge Luft zugeführt wird, so dass eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes erreicht wird, und während des Kompressionshubes dem Brenner eine derart kleine Menge Luft zugeführt wird, dass er noch brennen bleibt.
In den Leitungen --6 und 19-können nicht dargestellte Verschlussorgane angeordnet sein, die geschlossen werden, wenn die Expansionsmaschine nicht benutzt wird, um das Weglecken der im Behälter vorhandenen Pressluft zu verhindern. Der Behälter --7-- kann auch, wie mit Strichellinien gezeigt worden ist, über eine mit einem Verschlussorgan --45-- versehene Leitung --46-- mit der Kammer --11-- verbunden sein. In diesem Falle kann mit dem Verschlussorgan --45-- genau die erforderliche Menge Luft bestimmt werden, welche durch die Leitung --46-- strömen muss, um zu erreichen, dass der Brenner auch während des Kompressionshubes der Maschine brennen bleibt.
Durch das Verschlussorgan --45-- wird der Vorteil erreicht, dass der Querschnitt der Leitung nicht genau berechnet zu werden braucht, da die Luftmenge, welche durch die Leitung --46-- strömt, durch die Einstellung dieses Verschlussorgans geregelt werden kann.
Die oben beschriebene Expansionsmaschine wirkt wie folgt :
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über eine nicht dargestellte gesteuerte Brennstoffzufuhr zugeführt wird. Die Verbrennungsgase strömen durch die Öffnung --14-- in den Zylinderraum -15-- und drücken den Kolben nach unten, bis dieser die Auslassöffnung oder -öffnungen --21-- freigibt. Die ausgenutzten Verbrennungsgase strömen durch diese Auslassöffnungen aus dem Zylinder --1--, wobei dieser über ein oder mehrere Lufteinlassöffnungen --22-- gespült und mit Luft gefüllt wird.
Bei dem zurückgehenden Hub wird die Luft über dem Kolben --2-- über das Rückschlagventil --4-- und den Kanal --5-- und die Leitung --6-- in den Behälter-7-gepresst. Ein Teil der Luft bleibt jedoch im Zylinder zwischen dem Kolben --2- und dem Zylinderdeckel --3-- sowie in der Kammer -10-- zurück, wodurch der Brenner --16--, dem eine kleine Menge Brennstoff zugeführt wird, brennen bleiben kann. Bei dem zurückgehenden Hub des Kolbens wird die Brennstoffmenge, die dem Brenner --16-- zugeführt wird, wieder vergrössert.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 1 dadurch, dass der obere Teil des Gehäuses gebildet ist, indem man die zweite Kammer-11-mit einem Behäl- ter --23-- für die Pressluft zusammenfallen lässt, von welchem Behälter -23-- die Achse mit der Achse des Zylinders-l-zusammenfällt. Die Kammer --11-- des Brenners steht durch ein durch
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