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Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der Auspuffstösse von Kolbenmaschinen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Kolbenmaschinen durch Nutzbarmachung der im Auspuff enthaltenen lebendigen Kraft.
Das Verfahren besteht darin, dass der erste Teil des Auspuffes, unter Ausnutzung der lebendigen Kraft des sich mit der Expansionsendspannung pi entladenden Zylinderinhaltes, in einen Raum von der Spannung P2, z. B. in die Atmosphäre, geleitet wird, wobei P2 kleiner sein muss als pi, wogegen der Restteil in einen Raum von der Spannung p, noch kleiner als P2 und kleiner als der Luftdruck, vom ruckgehenden Maschinenkolben möglichst widerstandslos ausgeschoben wird, wobei während der Aussehubzeit dieses Restteiles die Spannung p am Maschinenkolben auch als Gegendruck zur Auswirkung gelangt.
Eine vorteilhafte Anwendung erfährt dieses Verfahren beispielsweise bei den gebräuchlichen Auspuffkolbendampfmaschinen, die mit derart grosser Füllung arbeiten, dass im Zylinder noch ein namhafter Expansionsenddruck pi herrscht. Es dürfen jedoch während der wirksamen Zeit des Offenhaltens des Auslassorganes keinerlei andere freie Öffnungen am Maschinenzylinder vorhanden sein, damit die erzeugte Verminderung des Gegendruckes po auch ungestört zur Auswirkung gelangen kann.
Wird bei derartigen Maschinen als beispielsweise Vorrichtung hinter ihre Ausstossorgane ein Diesenapparat (Widder), wie er in Fig. 1 schematisch dargestellt ist und nach dem österr. Pat. Nr. 93170 Verwendung findet, derart angeordnet, dass er, wie Fig. 2 erkennen lässt, mit dem Stutzen A am Auslass der Dampmaschine, mit dem Stutzen B an der Auspuffleitung und mit dem Stutzen C an einem grösseren Behälter R befestigt ist, so wird der Auspuffdampf aus dem Maschinenzylinder durch das Düsensystem des Widders solange nach B fliessen, als die Spannung pi in der sich entla'enden Zylinderseite grösser ist als. die Spannung P2 ; also im vorliegenden Falle als die Atmosphäre.
Hiebei wird der Auspuffstrahl am Stutzen C des Widders eine ejektorartige Saugwirkung ausüben, wodurch Dampf von der Spannung p aus dem Behälter R herausgerissen, in der Mischdüse auf p2 verdichtet und'ebenfalls über das Rückschlagventil ? hinaus befördert wird.
Bei riehtiger Bemessung der Widdcrquerschnitte ist mit fortschreitender Entladung der Druck pl im Zylinder in einem kleinen Zeitbruchteil eines Kolbenspiels, also lange bevor der Maschinenkolben einen beträchtlicheren Weg zurückgelegt hat, unter P2 gesunken, das Rückschlagventil. 3 des Widders schliesst und es schiebt fast widerstandslos der rückgehende Maschinenkolben den restlichen Dampf-
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durch zwei gleiche gross Pfeile angedeutet.
Durch Hinzufügen der verhältnismässig einfachen Einrichtung, bestehend aus Widder und Behälter R, wird sohin der Gegendruck der Maschine auf po verringert, u. zw. ist die Verringerung des Gegendruckes abhängig von dem Expansionsenddruck PI der Maschine, d. h. der Gegendruck po wird um so kleiner, je grösser pi ist.
Es kann, wenn die Atlspuffstösse der Maschine genügend rasch erfolgen, auch, wie Fig. 2 zeigt, das Rückschlagventil des Auspuffwidders ganz entfallen und durch eine entsprechend lange Rohrleitung hinter dem Widder ersetzt werden.
Die vorbeschriebene Einrichtung kann bei solchen Kolbenmaschinen, die während der Zeit des Offenhaltens des Auslassorganes noch anderweitige Öffnungen am Maschinenzylinder frei geben (z. B. Zwei-
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taktverbrennungskraftmaschinen) nicht den beabsichtigten Nutzen einer ausgiebigen Tieferlegung der Gegendrucklinie hervorbringen, denn eine. Verminderung des Gegendruckes würde bei diesen Maschinen zufolge der andern freien Öffnung am Entstehen verhindert werden.
Bei Dampfmaschinen, deren Expansionsendspannung höher liegt als der Luftdruck, ist noch eine weitere Einrichtung in Verbindung mit dem Widder möglich, die, wie Fig. 3 erkennen lässt, statt des Behälters y eine Kondensationsanlage X vorsieht. In diesem Falle geht wieder der erste Teil des Auspuffes ins Freie, der Restteil wird durch den Seitenstutzen des Widders nach K ausgeschoben. Jetzt kann dann diese nach K hineingeschobene Rastdampfmenge grösser sein als die später herausgesaugt, da der Unterschied im Kondensator niedergeschlagen wird (was in Fig. 3 durch zwei verschieden grosse Pfeile angedeutet ist) und es ergibt sich eine entsprechend gute Luftleere p.
Der wirtschaftliche Nutzen der Anordnung des Widders nach Fig. 3 liegt darin, dass sie eine bessere Dampfausnutzung als nach Fig. 2 ergibt und dass die den Unterdruck erzeugende Kondensationsanlage bedeutend kleiner ausfällt, als bei den üblichen Verfahren, weil hier nicht wie bisher der gesamte Dampf in der Kondensationsanlage zur Erzielung des Unterdruckes niedergeschlagen werden muss, sondern nur ein Teil desselben. Trotzdem wird der Leistungsgewinn durch die in ihrer Grösse verschiedenen Kondensationsanlagen, insolange das Vakuum das gleiche bleibt, derselbe sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Ausnutzung der Auspuffstösse von Kolbenmaschinen, die während der Wirksamkeit des offenen Auslassorganes keinerlei andere freie Öffnung am Zylinder besitzen, zum Zwecke einer Leistungsverbesserung durch Verlegung der Ausschubdrucklinie nahe zum bzw. unter den Luftdruck, dadurch gekennzeichnet, dass der Auspuffstrahl unter Ausnutzung seiner lebendigen Kraft geteilt wird, wobei der erste Teil in einen Raum höherer Spannung, z. B. in die Aussenluft, und der Restteil in einen Raum mit niedrigerer Spannung als der Luftdruck geleitet wird.