CH174423A - Flugkolbenmaschinenanlage. - Google Patents

Flugkolbenmaschinenanlage.

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CH174423A
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CH
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flying
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piston
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machine system
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Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft

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Description


      Flugkolbenmasehinenanlage.       Die Erfindung bezieht sich auf eine Flug  kolbenmaschinenanlage und ist dadurch ge  kennzeichnet, dass ausser den Flugkolben auch  noch     Brennkraftkolben    vorhanden sind, wel  che über ein     Schubstangengetriebe    auf eine  Kurbelwelle arbeiten und welchen die Ver  brennungsluft durch mindestens einen durch       einen    Flugkolben angetriebenen Verdichter  zugeführt wird.  



  Ein Flugkolben und ein seine Leistung  auf ein Kurbelgetriebe übertragender     Brenn-          kraftkolben    können gemeinsam in einem     7,y-          linder    arbeiten. Sie können dann in einem  geraden Zylinder als gegenläufige Kolben  ausgebildet sein oder in einem U-förmigen  Zylinder parallel arbeiten. Bei andern Aus  führungen können die Flugkolben in einer.  von der mit einem Kurbelgetriebe arbeiten  den     Brennkraftkolbenmaschine    getrennten       Flugkolbenmaschine    arbeiten.

   Die Flug  kolbenmaschine kann dann einen Verdich  ter antreiben, der ausser der Flugkolben  maschine auch der     Kurbelbrennkraftmaschine     die Verbrennungsluft     zufördert.    Die Flug-         kolbenmaschinenanlage    kann ausserdem noch  eine     Gasturbine    aufweisen, die entweder von  den Verbrennungsgasen -der     Kurbelbrenn-          kraftmaschine    oder von den Verbrennungs  gasen der     Flugkolbenmaschine    oder von den  Verbrennungsgasen beider     beäüfschlagt    wird.

    Schliesslich kann auch eine     Regelvorrichtung     vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Tem  peratur der Verbrennungsgase unveränderlich  gehalten ist.  



  Die Erfindung ist auf der Zeichnung  anhand zweier vereinfacht gezeichneten Aus  führungsbeispiele und einiger Kurven näher  erläutert.  



       Fig.    1     zeigt    das erste Beispiel im     Aeh-          sialschnitt;          Fig.    2 zeigt ein Diagramm des Energie  flusses;       Fig.    3 enthält einige Kurven, aus wel  chen die Betriebsverhältnisse der Maschinen  anlage nach der     Fig.    1 ersichtlich sind;  schliesslich zeigt die       Fig.    4 die Anwendung eines     zweiten    Bei  spiels zum Antrieb eines Schiffes.

        Je einer der beiden Paare gegenläufiger  Kolben 10, 11 und 12, 13     (Fig.    1) treiben  über das Gestänge 14, 15 und die Kurbel  welle 16 den Stromerzeuger     Gd.    Die beiden  andern Kolben     treiben    die     Verdichterkolben     17 und 18. Die Verdichter fördern die zur  Spülung und zur Verbrennung in den bei  den     Brennkraftzylindern    erforderliche Luft.  Die     Verbrennungsgase        beaufschlagen    eine  Turbine T, welche einen Stromerzeuger     Gt     antreibt.  



  Die     Leistung    der     beiden    Stromerzeuger  ist ungefähr Bleichgross, weil der eine Strom  erzeuger die     Leistung    der beiden Kolben 11  und 13     aufnimmt    und der andere Strom  erzeuger die     Abgasleistung    aller     vier        Brenn-          kraftkolben    zugeführt erhält.  



  Die beiden freifliegend arbeitenden Kol  ben 10 und 12 sind untereinander durch ein  hydraulisches Gestänge 19 verbunden; sie  führen deshalb gegenläufige     Bewegungen    aus.  Die Synchronisierung der beiden Kolben 10  und 12 mit den Kolben 11 und 13 erfolgt  durch einen Hilfskolben 20, dessen Bewegung  über ein     Schubstangengetriebe    von einer  Kurbel der Welle 1,

  6 bestimmt     wird.    Einer  der Zylinderräume zu beiden Seiten des Kol  bens 20 ist über das hydraulische     Gestänge     21 mit dem Zylinderraum des Synchronisier  kolbens des einen Flugkolbens     10@        und    der  andere der Zylinderräume über das 'hydrau  lische Gestänge 22 mit dem Zylinderraum des       Synchronisierkolbens    des andern Flugkolbens  12 verbunden.

   Damit führen nicht nur die  beiden     freifliegenden    Kolben 10 und 12, son  dern auch die in einem     Brennkraftzylinder          einander    zugeordneten Kolben 10 und 11       bezw.    12 und 13 je zueinander gegenläufige       Bewegungen    aus.  



  Im     Energiefluss=Schaubild        (Fig.    2)     wird     eine     bestimmte,    mit<B>100%</B> bezeichnete Lei  stung b in den Zylindern der Flugkolben  maschine aus dem Brennstoff in nutzbare  Arbeit umgewandelt. Dabei ist die durch  die Zylinderwände in den Kühlmantel ab  gehende Wärme schon abgezogen worden.  Ausserdem wird durch die auf     einen    be  stimmten Druck gespannte Verbrennungs-         luft    eine Leistung C zugeführt. Die Summe  der     Leistungen    b     -I-    C wird dann in der  Maschine aufgeteilt in die Leistung i, wel  che den Kolben zugeführt wird, und in die  Leistung g, welche durch die Abgase der  Turbine zugeleitet wird.

    



  Die Leistung i, welche den Kolben zu  geleitet wird, zerfällt wiederum in     .die    Lei  stung c des Verdichters, welche der Maschine  in Form von hochgespannter Verbrennungs  luft zurückgeleitet wird, und in die Lei  stung d, welche an der     Kurbelwelle    der Ma  schine entnommen wird. Verloren geht .da  bei der Betrag     Ve    durch die     Reibung    der       Verdichterkolben        und    ein Betrag     Vk    durch  die     Reibung    der mit den Schubstangen und  Kurbeln verbundenen Kolben.  



  Die Leistung g, welche durch die Ab  gase der     Flugkolbenmaschine    entnommen  wird, wird mit     idem    Betrag t der Turbine  zugeleitet, während wiederum ein Verlust     Vt     in der Turbine selbst und durch die Abgase  der Turbine entsteht.  



  Durch die     Fig.    3 ist die Wirkung der  neuen     Maschinenanlage    bei verschiedenen  Treibgasdrücken dargestellt. Als Abszisse ist  die Höhe der     Aufladedrücke    und als Ordi  nate der Brennstoffverbrauch in     gr/PSe.    h       bezw.    die Nutzleistung in Kg     cal/kg,    welche  auf die Einheit der angesaugten Luft er  zeugt     wird,    aufgetragen. Die Kurve A stellt  den Verlauf des     Brennstoffverbrauehes,    be  zogen auf die elektrische Leistung an der  Kurbelwelle und der Turbinenwelle, dar,  wie er bei der vorliegenden Anlage erreicht  wird.

   Durch die Kurve A' ist der Brennstoff  verbrauch bei bekannten     Flugkolbenanlagen     veranschaulicht. Beide Kurven sind für     Voll-          last    aufgetragen. Aus dem Verlauf der bei  den Kurven geht hervor, dass bei der in     Fig.    1  dargestellten Anlage -     insbesondere    bei  niedrigen Auflade-     bezw.    Treibgasdrücken   eine bedeutende Verbesserung des Brennstoff  verbrauches erzielt wird.  



  Die Kurve B stellt für diese Anlage den  Verlauf .der Energie     ,dar,    welche pro kg an  gesaugter Luft als Nutzarbeit erzeugt wer  den kann. Die Kurve B' veranschaulicht      dann vergleichsweise den gleichen Verlauf  bei den alten     Flugkolbenanlagen.        Bei    der  neuen Anlage wird der Durchsatz an Luft  und Treibgas besser ausgenützt, was prak  tisch dadurch zum Ausdruck kommt, dass die  Maschine für eine gegebene Leistung und  einen gegebenen Treibgasdruck bedeutend  kleiner und     leichter    ausfällt als bekannte  Maschinenanlagen dieser Art.  



       Fig.    4 zeigt     vereinfacht    ein zweites Aus  führungsbeispiel in Anwendung auf eine       Schiffsmaschinenanlage,    bei dem mit 1 der       Flugkolbenkompressor    und mit 2 der     Brenn-          kraftzylinder    des     Treibgaserzeugers    bezeich  net ist. Der     Treibgaserzeuger    arbeitet mit  Flugkolben, er kann aber auch mit gewöhn  lichem Kurbelantrieb arbeiten.

   Durch die  Leitung 3 wird vom Verdichter 1 Luft an  gesaugt und mit dem     erhöhtem    Druck durch  die Leitung 4     fortgeleitet.    Ein Teil der Druck  luft wird der     Flugkolben-Brennkraftmaschine     2 zugeführt, ein anderer Teil einer mit einem  Kurbelgetriebe arbeitenden     Brennkraftma-          schine    5     zugeleitet.    Die Leistung der     Brenn-          kraftmaschine    5 wird über     eine    Welle     einer     Propellerschraube 8 zugeleitet.  



  Die Abgase der     Flugkolbenmaschine    2  und der     Brennkraftmaschine    5 vereinigen sich  in der Treibgasleitung 6 und     beaufschlagen     die Turbine 7, deren     Leistung    über eine       zweite    Welle der Propellerschraube 9 zu  geführt wird.  



  An Stelle der Propeller 8 und 9 könnten  auch Stromerzeuger treten oder ein Getriebe  vorgesehen werden, welches die Leistung bei  der Wellen vereinigt.  



  Die Regelung der der     Brennkraftmaschine     direkt entnommenen Leistung erfolgt mit  Vorteil in der     Weise,    dass die     Treibgastem-          peratur    innerhalb gewisser Grenzen unab  hängig von der Belastung der gesamten An  lage unveränderlich bleibt. Man erreicht da  mit günstige Betriebsverhältnisse für die  Turbine und für .die     Treibgasleitungen,     selbst bei Anlagen mit rasch und stark  schwankender Belastung. Die Regelung der       Anzapfleistung    kann auch nach dem Ge  sichtspunkt des     besten    Brennstoffverbrauches    erfolgen, um bei     Teillast    eine Verbesserung  zu erzielen.

   Man sieht auch aus     Fig.    3, dass  bei der beschriebenen Anlage der Treibgas  druck im     Teillastgebiet    ohne Erhöhung des       Brennstoffverbrauches    gesenkt werden kann,  im Gegensatz zu den bisher bekannten An  lagen, wo die     Treibgas-drucksenkung    eine  bemerkenswerte     Steigerung    des Brennstoff  verbrauches bewirkt. Die neue Anlage eignet  sich daher besonders in Kombination mit  Turbinen mit nicht reguliertem     Eintritts-          querschnitt.     



  Die mit einer Kurbelwelle arbeitende       Brennkraftmaschine    der     Flugkolbenmaschi-          nenanlage    kann unveränderliche Verdich  tungsräume aufweisen. In andern Fällen  kann sie aber auch, insbesondere dann, wenn  sie mit der     Flugkolbenmaschine    vereinigt ist,  veränderliche Verdichtungsräume aufweisen.

    Bei unveränderlichen Verdichtungsräumen  wird die Anlage so     betrieben,    dass vor der  Turbine ein unveränderlicher Druck herrscht  und die mit einer Kurbelwelle arbeitende       Brennkraftmaschine    erst dann in Betrieb ge  setzt     wird,    wenn der Druck der Spülluft die  für den     Betrieb    genügende Höhe erreicht hat.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH; Flugkolbenmaschinenanlage, dadurch ge kennzeichnet, dass ausser den Flugkolben auch noch Brennkraftkolben vorhanden sind, wel che über ein Schubstangengetriebe auf eine Kurbelwelle arbeiten und welchen die Ver brennungsluft durch mindestens einen durch einen Flugkolben angetriebenen Verdichter zugeführt wird.
    UNTERANSPRÜCHE: 1. Flugkolbenmaschinenanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flugkolben und ein seine Leistung über ein Kurbelgetriebe übertragender Bremskraftkolben gemeinsam in einem Zylinder arbeiten. 2. Flugkolbenmaschinenanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugkolben in einer von der mit einem Kurbelgetriebe arbeitenden Brennkraft kolbenmaschine getrennten Flugkolben maschine arbeiten.
    3. Flugkolbenmaschinenanlage nach Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugkolbenmaschine einen Verdichter antreibt, der ausser der Flugkolbenmaschine auch der Kurbel-Brennkraftmaschine die Verbrennungsluft zufärdert. 4. Flugkolbenmaschinenanlage nach Unter anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Gasturbine, welche durch die Verbren nungsgase der Kurbel-Brennkraftmaschine beaufschlagt ist.
    5. h'J.ugkolbenmaschinenanlage nach Unter anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Gasturbine, welche durch die Verbrea- nungsgase der Flugkolbenmaschine beauf- schlagt ist. 6. F'lugkolbenmaschinenanlage nach Unter anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Gasturbine, welche durch die Verbren nungsgase der Kurbelbrennkraftmaschine und der Flugkolbenmmchine gemeinsam beaufschlagt ist.
    7, Flugkolbenmaschinenanlage nach Patent anspruch, gekennzeichnet durch eine Re gelvorrichtung, mit deren Hilfe die Tem peratur der Verbrennungsgase unveränder lich gehalten ist.
CH174423D 1934-03-13 1934-03-13 Flugkolbenmaschinenanlage. CH174423A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2490720A1 (fr) * 1980-09-22 1982-03-26 Rippert Roger Ensemble de conversion de l'energie d'expansion d'un gaz en une autre forme d'energie par l'intermediaire du mouvement lineaire alternatif d'au moins une piece mobile

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2490720A1 (fr) * 1980-09-22 1982-03-26 Rippert Roger Ensemble de conversion de l'energie d'expansion d'un gaz en une autre forme d'energie par l'intermediaire du mouvement lineaire alternatif d'au moins une piece mobile
EP0048697A1 (de) * 1980-09-22 1982-03-31 Roger Jean-Pierre Rippert Vorrichtung zur Umwandlung der Expansionsenergie eines Gases in eine andere Energieform mittels der linearen Hin- und Herbewegung mindestens eines beweglichen Teiles

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