Brennkraftmaschine. Bei Brennkraftmaschinen, wie zum Bei spiel Gasturbinen, Zw,#itakt-Kolbenbrenn- kraftmaschinen, Kolbenbrennkraftmaschinen mit. Aufla.dung und Dieselmaschinen mit Druckluftzerstäubung des Breiurstoffes, wird wenigstens ein Teil der Verbrennungsluft vorverdichtet.
Beim klassischen Gasturbinenprozess ins besondere, und zwar sowohl nach dein V er- puffungs-, als auch nach dem Gleichdruck verfahren, werden gasförmige Teile des Ar beitsmittels, also z. B. die Verbrennungsluft und unter Umständen auch als Brennstoff ver wendetes Gas unter verhältnismässig hohem Druck dem Verbrennungsraum zugeführt. Die für die Verdichtung aufzuwendende Arbeit ist ziemlich gross. Der Wirkungsgrad der Gasturbine hängt somit in hohem Masse vorn Wirkungsgrad der verwendeten Gas- bezw. Luftverdichter ab.
Ausserdem kann der i:hermische Wirkungsgrad des Gastur binenprozesses mit zunehmendem Druck gefälle gesteigert werden, weil damit der Temperaturunterschied der Arbeitsgase vor und nach der adiabatischen Entspannung zu nimmt, so dass die Höchsttemperatur des Kreisprozesses mit zunehmendem Druck gefälle erhöht werden kann, ohne die EAnd- temperatur der adiabatischen Expansion zii erhöhen, welche durch die Rücksicht auf das Turbinenmaterial gegeben ist. Die wirt schaftliche Gasturbine erfordert demnach einen Kompressor mit hohem Wirkungsgrad und hohem Verdichtungsverhältnis.
Auch bei Kolbenbrennkra.ftmaschinen hängt die Wirtschaftlichkeit vom Wirkungs grad und vom Verdichtungsverhältnis der verwendeten Verdichter ab. Dies trifft na mentlich dort zu, wo der Verdichter von einer Abgasturbine angetrieben wird.
Bei Dieselmotoren wird der Brennstoff vielfach mit Druckluft in den Verbrennungs raum eingeführt. Der Kompressor bildet hier ein kostspieliges und empfindliches Or gan, das infolgedessen die Wirtschaftlichkeit des Dieselmotors belastet.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine und besteht darin, dass gasförmige Teile des Arbeitsmittels, wie zum Beispiel die Verbrennungsluft, die Einblase luft vorher durch einen oder mehrere, mit einem flüssigen Hilfsmittel arbeitende ein- oder mehrstufig ausgebildete Umlaufverdich ter verdichtet werden.
Der mit einem flüssigen Hilfsmittel arbeitende Umlaufverdichter, infolgedessen im folgenden auch hydraulischer Umlaufver dichter genannt, bildet beispielsweise auch den Gegenstand des Schweiz. Patentes NTr. 161134. Er führt ausschliesslich drehende Bewegungen aus, hat daher einen ruhigeren Gang und kann mit höheren Drehzahlen be trieben werden als ein Kolbenverdichter mit alternativer Bewegung von derselben Grösse. Bei Gasturbinen kann der hydraulische Um laufverdichter meistens von der Gasturbine unmittelbar angetrieben werden. Die allen falls nötigen Übersetzungsgetriebe sind ein fach.
Der hydraulische Umlaufverdichter ist unempfindlich, weil im Arbeitsraum keinerlei metallische Reibung durch Kolben, Ventile usw. auftritt und infolgedessen auch keine Schmierung nötig ist. Infolgedessen ist das Fördergut gänzlich ölfrei, wodurch sich gegenüber andern Verdichtern eine wesentliche Schmierölersparnis ergibt. Seine Leistungsfähigkeit, im Vergleich zum<B>Ma-</B> schinengewicht, ist gross. Er verdichtet in hohem Grade isothermisch und hat infolge dessen günstige Wirkungsgrade, was für die Wirtschaftlichkeit einer Gasturbine von aus schlaggebender Bedeutung ist.
Gegenüber Turbokompressoren besitzt der hydraulische Umlaufverdichter den Vorzug, wesentlich höhere Verdichtungsverhältnisse in einer Stufe bewältigen zu können, so .dass selbst mittlere und kleine Einheiten imstande sind, die für eine wirtschaftliche Gasturbine notwendigen Drücke zu erzeugen. Ausserdem ist das Fördergut von mitgerissener Hilfs flüssigkeit, wie zum Beispiel Spritzwasser, und namentlich von Schmieröl völlig frei.
Die absolute Feuchtigkeit des Fördergutes ist beim hydraulischen Umlaufverdichter in folge seiner isothermischen Verdichtung ge ringer als bei andern Verdichtern, so dass Ab- Scheidungen von Wasser oder Hilfsflüssig keit zwischen dem Verdichter und dem Ve- brennungsraum nicht auftreten. Die mit hy draulischen Umlaufverdichtern arbeitende Gasturbine ist infolgedessen, sowohl in be triebstechnischer, wie in wirtschaftlicher Hinsicht, den mit andern Verdichtern arbei tenden Gasturbinen gegenüber überlegen. Der in der Gasturbine verwendete Brennstoff kann gasförmig, flüssig oder fest, bezw. staubförmig sein.
Auch gegenüber dem sogenannten Dreh kolbenverdichter besitzt der hydraulische Umlaufverdichter den Vorteil, dass er in hohem Grade isothermisch arbeitet. Dies ist namentlich dann vorteilhaft, wenn es sich um die Aufladung einer Kolbenbrennkraftma- schine handelt, weil infolge der tieferen Temperatur der geförderten Luft bei glei chem Enddruck des Verdichters ein grösseres Luftgewicht aufgeladen werden kann, wo durch die Leistung der Brennkraftmaschine nochmals. gesteigert wird. Ein weiterer Vor teil des hydraulischen Umlaufverdichters be steht darin, dass die Schmierung bedeutend einfacher ist, weil im Arbeitsraum keinerlei metallische Reibung auftritt.
Ausserdem eig net sich der hydraulische Umlaufverdichter für hohe Drehzahlen, so dass er eventuell von einer Abgasturbine direkt angetrieben wer den kann. Die durch die Welle und das Ge häuse von der Abgasturbine zum Verdichter fliessende Wärme ist beim hydraulischen Umlaufverdichter unschädlich, weil sie durch die Hilfsflüssigkeit leicht entfernt werden kann, so dass auch in diesem Falle die Tem peratur der geförderten Druckluft den gün stigsten Betriebsbedingungen entspricht-.
Gegenüber dem für die Aufladung von Brennkraftmaschinen ebenfalls vorgeschla genen Rootsgebläse hat der hydraulische Um laufverdichter den Vorteil, dass, er weniger geräuschvoll arbeitet und verhältnismässig hohe Verdichtungsverhältnisse ergibt. So bald das Verdichtungsverhältnis beim Roots- gebläse zu gross ist, nehmen der Lieferungs grad und der Wirkungsgrad infolge der Spaltverluste wesentlich ab.
Auch verdich tet das Rootsgeblä.se in der Hauptsache adia- batisch, so dass die Temperatur des geförder ten Gases verhältnismässig hoch ist und in folgedessen das aufgeladene Luftgewicht klein wird. Demgegenüber verdichtet, wie gesagt, der hydraulische Umlaufverdichter in der Hauptsache isothermisch. Das für die Aufladung in Betracht kommende Verdieh- t ungsverhältnis kann mit Leichtigkeit in einer Stufe erreicht werden.
Der bei Dieselmotoren mit Druckluftein- spritzung des Brennstoffes benötigte Hoch druckkompressor kann ebenfalls als hydrau lischer Umlaufverdichter ausgebildet sein. Zur Erreichung der hier erforderlichen Drücke von 60 bis 80 a.t empfiehlt es sich, eine Hilfsflüssigkeit hohen spezifischen Ge wichtes, wie zum Beispiel Quecksilber, zu verwenden. Auch ist es hier von Vorteil, den Verdichter mehrstufig auszuführen.
Durch Verwendung eines hydraulischen Umlaufver dichters, der infolge seiner kleinen Dimen sionen leicht untergebracht werden kann, \x-ird die Baulänge des Dieselmotors kleiner, was auf Schiffen wichtig ist, und der Be- lrieb des Motors unempfindlicher, wodurch sich eine allgemeine Erhöhung der Betriebs sicherheit ergibt.
Als Betriebsflüssigkeit für den hydrau lischen Verdichter können neben Wasser auch )1. Mischungen von Flüssigkeiten und, wie gesagt, auch Q.uecksilberVerwendung finden.