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Verfahren zum Betrieb und zum selbsttätigen Regeln von Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben
-Treibgaserzeuger Es ist bekannt, daß die Abgase von Brennkraftmaschinen als Treibgase
in nachgeschalteten Gasturbinen für die Energieerzeugung weiterhin ausgenutzt werden.
Es sind auch Vorschläge bekannt, bei denen Brennlcraft-Freikolben-Treibgaserzeuger
für die Erzeugung des Treibgases für den Antrieb von Gasturbinen für feste und ortsbewegliche
Anlagen zur Anwendung gelangen sollen. Für die Regelung der erzeugten Treibgasmenge
ist es bekannt, die Größe der wirksamen Luftverdichterzylinder während des Betriebes
zu verändern. Es ist dies z. B. durch Verändern der Größe des schädlichen Raumes
und damit des Gesamtzylindervolumens der Luftverdichter zu bewirken. Ein nahezu
konstanter Anschubdruck des Luftverdichters ist hierbei notwendig, welcher etwa
dem Treibgasdruck bei Vollast der Gasturbine entspricht. Solche Treibgaserzeuger
sind durch besondere Maßnahmen, z. B. Anordnung von überströmventilen zwischen dem
Treibgaserzeuger und der Atmosphäre sowie der Gasturbine, Einbau von Vorrichtungen
für das Festhalten des Triebwerkes bei künstlichem Herstellen der angenährten Betriebsverhältnisse,
z. B. durch Auffüllen der Luft- und Dieselzylinder sowie der zugehörigen Rohrleitungen
bis zu den Überströmventilen mit Preßluft aus Luftvorratsbehältern, auf angenäherte
Betriebsdrücke zu bringen und hierdurch erst anfahr- bzw. betriebsfähig zu machen,
Durch ein plötzliches Lösen der Haltevorrichtungen wird dann der Betriebszustand
eingeleitet.
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Die Regelbarkeit wird bei dem Konstanthalten der Betriebsverhältnisse
durch die unerläßlichen Undichtheiten z. B. von beweglichen Regelorganen für die
stufenlose Veränderung der Größe des schädlichen Raumes gehemmt bzw. ist praktisch
nicht durchführbar. Es muß außerdem durch Abschalten von Treibgaserzeugern in sehr
groben Stufen und dazwischen durch unwirtschaftliches Abblasen von Treibgas in die
Atmosphäre geregelt werden.
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Weiterhin ist es auch bekannt, den Betriebszustand von Treibgaserzeugern
durch die Zufuhr heißer Brenngase hohen Druckes, die z. B. durch Abbrand von Schießpulver
erzeugt werden, zwischen die in ihrer inneren Totpunktlage stehenden Dieselkolben
herbeizuführen. Durch die Anwendung eines selbststeuernden Höchstdruck-Zweitakt-Gleichdruck-Brennkraftmaschinenteiles
1 mit Verdichtungsenddrücken zwischen 30 und 300 at und mit Zünddrücken von über
30 bis 350 at im Brennkraftmaschinenzylinder 2 des Höchstdruck - Brennkraft - Freikolben
- Treibgaserzeugers wird eine besonders wirtschaftliche Erzeugung des Treibgases
erreicht, wobei der IIöchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeuger in der Lage
ist, ein Gemisch aus Brennkraftmaschinenabgasen und verdichteter Luft als Treibgas
von z. B. 1,2 bis 12 at zu liefern. Neben dem Höchstdruck in dem Höchstdruck-Zweitakt-Gleichdruckmaschinenteill
ist hierfür ein bestimmtes Verhältnis der Zylinderquerschnittflächen von mindestens
1 :16 von dem Höchstdruck - Zweitakt - Gleichdruck - Brennkraftmaschinenteil 1 zu
denen der mit diesen mechanisch wie arbeitsmäßig fest verbundenen Luftverdichter
3 erforderlich, damit die günstigste Treibgastemperatur von ungefähr 400° C vor
Eintritt in die Gasturbine 13 erreicht wird. Es wird neben der besten wärmewirtschaftlichen
Lösung - es werden Ausnutzungsgrade der Brennstoffwärme von 35 bis 38° erreicht
- auch eine erhebliche Ersparnis an teuren warmfesten Stählen möglich, die bei höheren
Treibgastemperaturen erforderlich wären. So hohe Ausnutzungsgrade der Brennstoffwärme
sind bei so mäßigen und damit betriebssicheren Treibgastemperaturen von etwa 400°
C vor der Gasturbine zur Zeit mit keinem anderen Treibgaserzeuger und auch mit keinem
anderen Treibgaserzeugungsprozeß zu erreichen.
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Die Schaffung eines möglichst wirtschaftlichen Betriebsverfahrens
mit dem Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeuger ergibt die Aufgabe, ihn
durch erfinderische Gedanken in weiten Grenzen mit Sicherheit und möglichst stufenlos
regelbar und für das Anfahren vom Auffüllen der Zylinder auf Betriebsdrücke beim
Stillstand unabhängig zu machen. Die Regelbarkeit dieses neuartigen Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeugers
soll ermöglichen 1. Das Anfahren sowohl in die freie Atmosphäre als auch direkt
auf die z. B. noch stillstehende Gasturbine mit Gasmengen, die etwa dem Leerlauf
der Gasturbine entsprechen. Bei Anwendung mehrerer
Treibgaserzeuger
für den Antrieb der Gasturbine gilt dies für die Summe der bei Leerlauf aller Treibgaserzeuger
erzeugten Gasmengen.
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2. Mit der Steigerung des Treibgasdruckes je Treibgaserzeuger ist
während des Betriebes auch die Treibgasmenge so zu erhöhen, daß jede Zwischenstufe
der Last an der Gasturbine zwischen Leerlauf und Vollast über den oder die Treibgaserzeuger
zu fahren ist und daß dies auch selbsttätig erfolgt, ohne daß hierbei Gasverluste
eintreten.
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3. Bei Betrieb mehrerer Treibgaserzeuger für eine Gasturbine soll
es möglich sein, jeden Treibgaserzeuger z. B. zum Zwecke der Untersuchung von der
Gasturbine abzuschalten, abzustellen. ihn zu untersuchen, gegebenenfalls zu reparieren
und nachher @vieder ingangzusetzen und auf die Gasturbine zu schalten.
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Die Erfüllung der vorgenannten Regelforderungen ergibt zwangläufig
so hohe Anfahrdrücke in den schädlichen Räumen der Luftverdichterzvlinder dieser
Höchstdrucli:-Brennkraft-Freil<olben=rreil)gaserzeuger, daß die hierdurch enstehenden
Kräfte den Einbau von mit Sicherheit arbeitenden Haltevorrichtungen für die Triebwerke
unmöglich machen. Es sind daher andere Wege für das Anfahren z_n beschreiten.
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Auf Grund der erfinderischen Gedanken kommt ein Verfahren zum Betrieb
und zum selbsttätigen Regeln von Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaser zeugern
zur Anwendung, deren HöchstdruchZweitakt-Gleichdruck-Brennkraftmaschinenteile mit
während des Betriebes veränderlichen Verdichtungsenddrücken in den Grenzen von 30
bis 300 at und Zünddrücken über 30 und 300 at arbeiten. Deren gegenläufige Brennkraftkolben,
die mit je einem Luftverdichterkolben fest verbunden und mit einer Svnchronisiervorrichtung
zum Erzielen der entgegengesetzten, aber sonst gleichläufigen Bewegung verseben
sind, führen während des Betriebes nach Maßgabe eines Reglers z. B. der nachgeschalteten
Kraftmaschine (Gasturbine) - wobei dieser, wie bekannt, auch von Hand betätigt werden
kann - auch veränderliche Hübe aus. Die veränderlichen Druckverhältnisse von rund
1 :1,2 bis 1 :12 zwischen Saug-und Ausschubdruck der. Luftverdichter erzeugen ein
Treibgas von veränderlichem Druck von angenähert 1,2 bis 12 at bei etwa 400° C für
den Antrieb der Gasturbine. Erfindungsgemäß sind hierfür die Luftverdichter bei
auf den Verdichterzvlindermänteln ringweise angeordneten Druckventilen mit unveränderlichem
schädlichem Raum und während des Betriebes veränderlichen, für die Verdichtung wirksamen
Zylinderlängen zu betreiben, wobei zum Einstellen bzw. Regeln der vorstehenden Vorgänge
die an sich bekannten, ringweise auf den Verdichterzylindermänteln angeordneten
Saugventile über ihre Betätigungseinrichtung z. B. in Abhängigkeit von dem Regler
der Gasturbine oder aber auch von Hand während des Betriebes ringweise nacheinander
auf selbsttätige oder dauernde Öffnung geschaltet werden. Außerdem werden die jeweiligen
Brennstoffmengen in bekannter Weise über eine mit der Regelung gekuppelten regelbaren
Brennstoffpumpe dem Dieselzy linder gleichzeitig und entsprechend dosiert zugeführt.
Mit Hilfe dieses Verfahrens zum Betrieb und zum Regeln von Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeugern
sind die unter Regelbarkeit gestellten Aufgaben 1 bis einschließlich- 3 insbesondere
bei Zuordnung mehrerer Treibgaserzeuger zu einer Gasturbine. wobei die notwendigen
bzw. üblichen und bekannten Verbindungs- und Auslaßrohrleitungen sowie Absperrorganen
in letzteren hier nicht «-eiter zu erwähnen sind, gelöst.
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Der Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeuger ist bei vollständig
offen festgehaltenen Saugventilen der Verdichter auf bekannte @,#'eise mit Hilfe
von heißen Brenngasen hohen Druckes, die z. B. durch Abbrennen von Schießpulver
in einer handelsüblichen Schrotpatronenhülse erzeugt und aus einer Anschußvorrichtung
zwischen die in innerer Totpunktstellung befindlichen Dieselkolben durch einen Drosselkanal
zugeleitet werden, in Betrieb zu setzen. Erfindungsgemäß werden hierbei die Brenngase
vor Eintritt in den Dieselzylinder mindestem einmal z. B. um 90° umgelenkt, um die
von den Brenngasen mitgerissenen festen Teile. z. B. Vorlage des Pulvers, hierbei
in dem dafür vorgesehenen Raum der Anschußvor richtung abzufangen. Der Drosselkanal
wird sofort nach Ablauf des Treibgaserzeugers mit Hilfe einer Schnellschlußvorrichtung
z. B. von Hand oder in Abhängigkeit des Hubes der mit den Kolben verbundenen Synchronisiervorrichtung
selbsttätig geschlossen. Die Saugventile der Luftverdichter werden entsprechend
der Drucksteigerung in der Treibgasleitung. mit den der äußeren Totlage am nächsten
liegenden beginnend, ringweise bis zur Deckung des erforderlichen Bedarfes an Treibgas
auf selbsttätige Öffnung geschaltet. Diese Schaltung kann von Hand oder selbsttätig
erfolgen.
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Durch diese erfinderischen Gedanken ist der Treibgaserzeuger in weitesten
Grenzen regelbar geworden, da durch dieses Betriebs- und Regelverfahren nicht nur
die je Doppelhub geförderte Luft- und Treibgasmenge, sondern auch die Hubzahl selbst
durch die etwa im Verhältnis von rund 1 : 10 vorhandenen Kräfte zwischen Leer- und
Vollast während des Betriebes verändert wird. Es geschieht dies in dem Sinne, daß
mit zunehmenden Kräften an den Kolben - wobei die Kräfte mit steigenden Drücken
ansteigen - die Hubzahl und damit auch die geförderten Treibgasmengen bei höherem
Energieinhalt ansteigen. Es ist daher mit diesem Betriebs- und Regelverfahren stets
möglich, die Gaserzeugung dem Bedarf der Gasturbine direkt anzupassen bzw. sogar
die Belastung der Gasturbine über eine direkte Lastregelung auf die Brennstoffzufuhr
und die Saugventile der Luftverdichter des Treibgaserzeugers vorzunehmen, wobei
die Gasturbine dann nur noch einen Drehzahlregler als Sicherheitsregler erhält.
Da dies mit den bisherigen Treibgaserzeugern nur in sehr beschränktem Maße möglich
und letzteres sogar unmöglich war, ist dies ein beträchtlicher Fortschritt in der
Technik für diese Maschinengattung. Außerdem fallen noch die vielfach betriebsstörenden
Überströlnventile fort. Die Anlage selbst läßt sich somit wirtschaftlicher erstellen
und ist während aller Betriebszustände mit bestem Wirkungsgrade zu betreiben.
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Beim Anfahren des Treibgaserzeugers über die Anschußvorrichtung mit
z. B. Pulvergasen werden die insbesondere für ortsbewegliche Anlagen viel Raum und
Gewicht erfordernden Energiespeicher, z. B. Preßluftflaschen. erübrigt. Es besteht
aber die Möglichkeit, daß unverbrannteTeile in den Dieselzylinder gelangen und hier
Schaden verursachen können. Durch die erfinderischen Gedanken werden solche die
Zylinder eventuell beschädigenden Teile in derAnschußvorrichtung festgehalten. Sie
verbleiben dort und sind während des Betriebes des Treibgaserzeugers zu entfernen.
Die Sicherheit desAnlaufens bei Inbetriebnahme wird außerdem durch Abschalten des
Anschußraumes gewährleistet,
wodurch ebenfalls ein Fortschritt in
der Technik für den sicheren Betrieb solcher Maschinen mit Anschußvorrichtung erreicht
ist.
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An Hand der Zeichnungen wird nun der Aufbau und das Betriebsverfahren
des Treibgaserzeuger s beschrieben. In der Zeichnung (Fig. 1) ist der Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeuger
schematisch dargestellt. Er besteht aus dem Höchstdruck-Zweitakt-Gleichdruck-Brennkraftmaschinenteil
1 mit dem Brennkraft-Maschinenzylinder 2 und den beiden Luftverdichterzylindern
3, die gleich, aber spiegelbildlich ausgeführt sind. Das Verhältnis des Querschnittes
des Brennkraft-Maschinenzylinders 2 zu dem je Luftverdichterzylinder 3 soll mindestens
1 : 16 betragen. In diesen Zylindern bewegen sich die Kolbenpaare 9 und 10, je Kolbenpaar
bestehend aus den fest miteinander verbundenen Kolben 9 des Höchstdruck-Zweitakt-Gleichdruckmaschinenteiles
1 und den Kolben 10 der Luftverdichter 3. ZurErzielung einer entgegengesetzten,
aber sonst gleichläufigen Bewegung der Kolbenpaare 9 und 10 ist eine hier zeichnerisch
nicht dargestellte Synchronisierungsvorrichtung vorhanden. Durch die ringweise Anordnung
der Druckventile 30 auf den Luftverdichterzvlindermänteln sind die schädlichen Räume
der Luftverdichter 3 unveränderlich. Außerdem sind dieSaugventilell über der wirksaanen
Luftverdichterzylinderlänge verteilt und auf denLuftverdichtermänteln ringweise
angeordnet. Sie arbeiten selbsttätig, werden aber durch ihre Betätigungseinrichtung
12 während des Betriebes ringweise nacheinander zu- und abgeschaltet. Die Betätigungseinrichtung
12 wird entweder von Hand bzw. in Abhängigkeit des Reglers der Gasturbine 13 oder
in Abhängigkeit des Druckes in der Treibgasleitung 32 verstellt, wobei gleichzeitig
die Brennstoffzufuhr zum Höchstdruck-Zweitakt-Brennkraftmaschinenteil1 entsprechend
beeinflußt wird.
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Die Anschußvorrichtung 14 für die Einleitung des Betriebsverfahrens
besteht z. B. nach Fig. 2 und 3 aus einem mit der Mitte des Zylinders des Höchstdruck-Brennkraftmaschinenteiles
1 verbundenen druckfesten Hohlkörper 15, dessen Verbindungsrohr 16 zum Zylinder
des Höchstdruck-Brennkraftmaschinenteiles 1 die Strömung der Brenngase des Pulvers
z. B. um etwa 90° umlenkt und durch ein Schnellschlußventil 17 abgeschlossen wird.
Eine der bekannten Auslösevorrichtungen für das Schnellschlußventil 17 z. B. in
Abhängigkeit der Bewegung einer Synchronisiervorrichtung für die Bewegung der Kolbenpaare
9 und 10 wurde nicht gezeichnet. In den Hohlkörper 15 wird das rauchlose Schießpulver
oder ein anderes brennfertiges Medium z. B. in einer normalen Schrotpatronenhülse
18 eingebracht. Für die Einleitung der Zündung ist ein durch die Wandung des Verschlusses
19 zum Hohlkörper 15 hindurchgeführter Schlagbolzen 20 vorhanden. EineüblicheVerblockung
derBewegung des Schlagbolzens 20 mit einer Bewegungsvorrichtung, z. B. Synchronisiervorrichtung
der Kolbenpaare 9 und 10, und dem Schnellschlußventil 17 zur Sicherung gegen
vorzeitiges Zünden ist hier ebenfalls nicht gezeichnet worden.
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Im einzelnen ergibt sich folgender Betriebsablauf: Für den Anlaßvorgang
eines Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeugers bei atmosphärischen Bedingungen
sind die Kolbenpaare 9 und 10 mittels der nicht gezeichneten, an sich bekannten
Ausgleichsvorrichtungen für die Erzielung einer in jedem Bahnpunkte gleichen, aber
gegenläufigen Bewegung der Kolbenpaare 9 und 10 oder durch geringen
Luftdruck in den Luftverdichterzylindern 3 bis in ihre innere Totpunktlage zusammenzuschieben.
Sämtliche Luftansaugeventile 11 auf den Luftverdichterzylindern werden dann mit
Hilfe der Steuereinrichtung 12 geöffnet und offen gehalten. Der Brennstoff sei von
Hand vorgepumpt und die Brennstoffleitung entlüftet. Die in Fig.2 gezeigte Brennstoffeinspritzpumpe
21. die Brennstoffleitung22 und die Brennstoffdüse23 werden dann vollkommen mit
Brennstoff gefüllt sein. Die Anschußvorrichtung 14 (Fig. 2, 3) ist erst zu laden,
nachdem das Schnellschlußventil 17 geöffnet wurde. Durch einen Schlag auf den Schlagbolzen
20 wird die Zündung der Schrotpatrone 18 betätigt und das rauchlose Schießpulver
in ihr gezündet. Die im Anschußraum 15 entwickelten Brenngase z. B. aus Schießpulver
werden etwa auf zwei Drittel der Länge des Raumes 15 durch den Drosselkanal im Rohr
16 unter Umlenkung, z. B. um 90° - wobei der Rückstand im Raum 15 verbleibt -, dem
Brennkraftmaschinenzylinder 2 zwischen den Kolben 9 zugeführt. Durch den Drosselkanal
im Rohr 16 werden die Brenngase in dem Raum 15 gestaut. Es tritt hierdurch eine
schnelle Druck- und Temperatursteigerung im Raum 15 ein, wodurch die Verbrennung
des Schießpulvers oder eines anderen geeigneten Mittels sehr beschleunigt wird.
Diese beschleunigte Verbrennung und die Umlenkung der Brenngase um etwa 90° ist
notwendig. um ein Eindringen von festen Pulverrückständen in den Brennkraftzylinder
2 zu vermeiden. da dieser hierdurch beim Lauf beschädigt würde. Außerdem verhindert
dieser Drosselkanal, daß sich der überhöhte Druck im Raum 15 bis in den Brennkraftzylinder
in seiner vollen Höhe fortpflanzen kann. Dieser Drosselkanal soll so bemessen sein,
daß der Druck zwischen den Kolben 9 nicht über den zulässigen Druck, z. B. 360 a.t,
ansteigt. Da der gesamte Innenraum der Anschußvorrichtung 14 den Verdichtungsendraum
des Brennkraftmaschinenteiles 1 vergrößert und somit sein Verdichtungsverhältnis
verkleinert, besteht die Gefahr, daß der bei den folgenden Hüben eingespritzte Brennstoff
nicht zur Zündung gelangt und es laufend Fehlstarte gibt. Es ist dies erfindungsgemäß
durch Anordnung und schnelles Schließen des Schnellschlußventils 17 im Drosselkanal
des Rohres 16 nach erfolgtem Anlauf des Treibgaserzeugers zu vermeiden. Die Auslösung
des Schnellschlußventils 17 erfolgt bekanntermaßen z. B beim Erreichen der äußeren
Endstellungen der Luftverdichterkolben 10 über die mit ihnen fest verbundenen äußeren
Teile des Gleichlaufwerkes selbsttätig oder von Hand. Durch diese neuartige Doppelwirkung
des Drosselkanals mit dem Schnellschlußventil 17 wird die Betriebssicherheit des
Treibgaserzeugers erheblich verbessert. Auch bei häufigem Anschießen werden hierdurch
keine Störungen verursacht. Außerdem können die Rückstände aus der Ansch.ußvorrichtung
bei geschlossenem Schnellschlußventil während des Betriebes entfernt und die Anschußvorrichtung
neu geladen werden. Das Pulver in der Anschußvorrichtung verbrennt nun so schnell,
daß sich in deren Hohlraum und zwischen den Kolben 9 ein Druck von etwa 100 bis
150 at entwickelt. Dieser Druck beschleunigt die Kolbenpaare 9 und 10 in auseinandergehender
Richtung. Infolge der durch die Steuereinrichtung 12 offen gehaltenen Saugventile
11 auf den Luftverdichterzylindern entsteht in diesen kein erheblicher Widerstand,
bis die letzten Saugventile 11 von den Luftverdichterkolben 10 überfahren werden.
Nach ungefähr den gleichen Wegen geben die Kolben 9 des Höchstdruck-Zweitakt-Gleichdruck-Brennkraftmaschinenteiles
1 zunächst dessen Auslaß-28 und dann dessen Einlaßschlitze 29 frei, wobei die
Pulvergase
in die Leitung 32 entweichen. Infolge der den Kolbenpaaren 9 und 20 noch innewohnenden
Energie bewegen sich diese weiter. Die Luft in den Luftverdichtern 3 wird auf dem
weiteren Wege zunächst etwas verdichtet und hierbei bis zum Überfahren der Druckventile
30 durch die Kolben 10 der Luftverdichter 3 durch die Druckventile 30 und die Leitungen
31 zu den Einlaßschlitzen 29 des Brennkraftmaschinenzylinders 2 geleitet. Die Luft
treibt die Verbrennungsgase aus den Brennkraftmaschinenzylinder 2 über die Auslaßschlitze
28 und die Treibgasleitung 32 zur Gasturbine 13. Inzwischen muß das Schnellschlußventil
17 der Anschußvorrichtung 14 geschlossen werden, um den nunmehr schädlichen Hohlraum
der Anschußvorrichtung 14 abzuschalten. Das Abschalten des Schnellschlußventils
17 erfolgt z. B. von Hand. Es kann dies auch in Abhängigkeit der Kolbenwege z. B.
von der nicht gezeichneten Synchronisiereinrichtung eingeleitet und dann selbsttätig
dadurch erfolgen, daß ein Kraftspeicher freigegeben wird, der das Schnellschlußventil17
zum Abschluß bringt. Verriegelungen dieses Schnellschlußventils mit der Zündungsvorrichtung,
z. B. dem Schlagbolzen 20, so daß die Zündung nur bei geöffnetem Schnellschlußventil
und auch der zugehörigen Kolbenstellung erfolgen kann, sind ohne Schwierigkeiten
anzubringen. Die in den Kolbenpaaren 9 und 10 noch nicht erschöpfte
Bewegungsenergie läßt diese mit den Kolben 10 der Luftverdichter 3 in den festen
schädlichen Raum der Zylinder der Luftverdichter 3 eindringen. Die Luft in diesen
festen schädlichen Räumen wird bis etwa 16 at verdichtet, bis die Kolbenpaare 9
und 10 zum Stillstand kommen. Die in diesen festen schädlichen Räumen der Luftverdichter
3 eingeschlossenen Luftkissen haben so viel Energie gespeichert, daß diese in der
Lage ist, die Kolbenpaare 9 und 10 nahezu in ihre Ausgangslage zurückzubewegen.
Es wird hierbei einerseits in die Luftverdichter 3 etwas Luft angesaugt und andererseits
durch die Kolben 9 des Brennkraftmaschinenz_vlinders 2 die in diesem eingeschlossene
Luft so hoch verdichtet, daß sie beim Einspritzen des Brennstoffes diesen zur Zündung
bringt. War die Brennstoffmenge ausreichend, so geht das Arbeitsspiel laufend weiter,
sofern die Brennstoff -einspritzpumpe 21 ausreichend, aber auch nicht zu v iel Brennstoff
liefert. Mit Hilfe des kombinierten Entlüftungs- und Überströmventils 24 wird der
zuviel geförderte Brennstoff über die Leitung 25 in den Brennstoffbehälter zurücklaufen
(Fig. 4). Gleichzeitig mit der Drucksteigerung in der Treibgasleitung 32 werden
die Steuereinrichtungen 12 der Saugventile 11 der Luftverdichter 3 schrittweise
zurückgezogen, so daß die von den Luftverdichtern 3 gelieferte Luftmenge bei gleichzeitiger
Drucksteigerung z. B. entsprechend dem Druck in der Treibgasleitung 32 dem Bedarf
der Gasturbine 13 angepaßt werden kann. Durch gleichzeitige und entsprechende Verstellung
der Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe 21 ist dafür zu sorgen, daß dem Höchstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeuger
die notwendige Betriebsenergie in Form von flüssigem Brennstoff zugeführt wird.
Die regelnde Wirkung dieses Betriebsverfahrens auf die geförderten Treibgasmengen
und deren Energieinhalt ist erstens durch die Anordnung der Druckventile 30 auf
den Zylindermänteln der Luftverdichter und dem hierdurch unveränderlichen schädlichen
Raum für die Luftverdichter gegeben. Die Hublängen werden hierdurch bei niedrigen
Treibgasdrücken, z. B. bei etwa 1,2 at, am längsten. Es tauchen hierbei die Luftverdichterkolben
10 am tiefsten in die unveränderlichen schädlichen Räume und die Kolben 9 in die
Brennkraft-Maschinenzylinder 2 ebenfalls am tiefsten ein, da diese Zylinder auch
nur mit Luft von 1,2 at gefüllt waren. Durch die langen Hubwege wird die Hubzahl
bei den geringen mittleren Kräften, die auf die Kolben wirken, entsprechend niedrig
und somit die geförderte Luft- bzw. Treibgasmenge schon erheblich herabgesetzt.
Es genügt dies allein aber nicht, die erzeugte Treibgasmenge dem jeweiligen Bedarf
einerseits anzupassen und andererseits ein brauchbares Betriebsverfahren hiermit
durchführen zu können. Es müssen zweitens die geförderten Luftmengen der Luftverdichter
3 zusätzlich beeinflußt werden. Es geschieht dies durch ringweises Öffnen und Offenhalten
der sonst selbsttätig wirkenden Saugventile 11. Bei kleinster Treibgasmenge
und niedrigstem Treibgasdruck sind z. B. sämtliche Saugventile 11 offen. Die geförderte
Luftmenge der Luftverdichter 3 und damit auch die erzeugte Treibgastnenge wird ein
Minimum. Die Auswertung dieser Maßnahmen sei nochmals kurz zusammengefaßt: Durch
die verlängerten Hubwege der Kolbenpaare 9 und 10. die geringen wirksamen Kräfte
auf diesen und die Steuerung der angesaugten Luftmenge wird eine so geringe Treibgasmenge
erzeugt, daß eine Gasturbine hiermit ohne jedes Abblasen von Treibgas im Leerlauf
zu betreiben ist. Bei der Steigerung der erzeugtenTreibgasmenge werden entweder
z. B. von Hand oder vom Gasturbinenregler bzw. von der Belastung der Gasturbine
oder auch vorn Treibgasdruck vor der Gasturbine 13 aus alle Saugventile 11 des ersten
Ringes dieser Ventile, von der Seite der Druckventile 30 her gesehen, gleichzeitig
über die Steuereinrichtung 12 auf selbsttätige Öffnung geschaltet und gleichzeitig
die Brennstoffzufuhr zum Brennkraftmaschinenzylinder zügig erhöht. Es wird hierdurch
die geförderte Luftmenge der Luftverdichter 3 vergrößert und deren Ausschubdruck
und damit der Treibgasdruck erhöht. Durch diese eine Maßnahme für die Regelung der
geförderten Treibgasmenge werden nicht nur die gefördertenLuftmengen je Huh. sondern
auch zusätzlich die Hubzahl der Kolbenpaare 9 und 10 einerseits durch kürzere Hublängen
derselben und andererseits durch Vergrößerung der wirksamen mittleren Kolbenkräfte
und somit die stündlich geförderte Treibgasmenge vergrößert. Durch die Steuereinrichtung
12 werden nun für die Steigerung der Treibgaserzeugung die Saugventile
11 ringweise nacheinander in der gleichen Richtung auf selbsttätig geschaltet,
bis die gewiinschte bzw. erforderliche Treibgasmenge beim zugehörigen Treibgasdruck
geliefert wird. Für die Minderung der Treibga.serzeugung usw. werden die Saugventile
11 in der umgekehrten Reihenfolge ringweise geöffnet. Da nur eine begrenzte Anzahl
an Saugventilringen auf den Zylindermänteln der Luftverdichter 3 untergebracht Nverden
kann, wäre dies eine schrittweise Regelung der Treibgaserzeugung. Diese einzelnen
Regelschritte lassen sich jedoch durch geringfügige zusätzliche Änderung der nicht
schrittweise, sondern gleichmäßig vergrößerten bzw. verkleinerten zugeführten Brennstoffmengen
in einen zügigen Regelvorgang umwandeln.
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Durch die Wahl des Verhältnisses der Zylinderquerschnitte des Brennkraftmaschinenzylinders
2 zu denen der Luftverdichter 3 ist es außerdem möglich. die Temperatur des Treibgases
bei nahezu 400° zu halten.
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Dieses Betriebsverfahren ermöglicht es auch, eine Vielzahl solcher
Treibgaserzeuger parallel auf eine Gasturbine zu schalten.