DE12188C - Heifsluftmaschine mit geschlossener Feuerung - Google Patents

Description

18SO.

Klasse 46.

CHARLES WILDEN KING und ALFRED CLIFF in LONDON. HeiTsluftmaschine mit geschlossener Feuerung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. Mai 1880 ab. . ■

Das für diese Maschine angewendete Gas kann gewöhnliches Kohlengas, OeI- (Petroleum-) Gas, ferner Gas aus den ungereinigten Destil-. lationsproducten von Kohle etc. sein.

A, Fig. ι und 2, ist ein Behälter, in welchem sich -ein Tauchkolben/2? bewegt. Das eine Ende α dieses Behälters ist infolge der Verbrennung des Gases stets heifs, während das andere Ende a¹ durch kaltes Wasser, welches in den Röhren b b umläuft, kühl erhalten wird. Die einzelnen Ladungen des Gemisches von Gas und Luft werden durch das heifse Ende in den Behälter vermittelst der Pumpe C gebracht.

Eine Vorrichtung zum Entzünden des Gasgemisches ist an dem Verbindungsgange zwischen dieser Pumpe und dem Behälter A bei D angeordnet. E ist der eigentliche Arbeitscylinder; er steht durch c mit dem kalten Ende des Behälters in Verbindung. Das ganze in der Maschine enthaltene Gas dehnt sich bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens F aus.und wird bei dessen Rückgang verdichtet.

Der Vordertheil des Cylinders E dient zur Ausdehnung eines Theils des Gases bei jedem Hub, ehe dieser Theil in die freie Luft ausgestofsen wird. Der ringförmige Querschnitt, welchen die hohle Kolbenstange G übrig läfst, ist ein wenig gröfser als der Querschnitt des Kolbens der Verdichtungspumpe. \.

Eine Dichtung d d von Asbestpappe wird zwischen dem kalten und dem warmen Theil des Behälters A und auch des Kolbens B angeordnet. Hierdurch wird die Mittheilung von Wärme von einem Theil zum andern vermieden. Eine ähnliche Dichtung ist. an der Verbindung des Behälters A mit der Verdichtungspumpe angeordnet.

Das Luft- und Gasgemisch, welches durch den Kolben B von einem Ende des Behälters zum anderen gedrängt wird, strömt auf diesem Wege durch einen Regenerator oder eine Sparvorrichtung H, welche in vorliegendem Falle aus dünnen Bändern von Eisenblech besteht, die wie Uhrfedern in Spiralen gewunden- sind; jede andere Anordnung, welche eine grofse Oberfläche· darbietet, erfüllt denselben Zweck. Der Regenerator kann, wie die Zeichnung zeigt, in dem Hohlraum im Innern des Tauchkolbens oder auch am äufseren Rande desselben angeordnet werden.

K ist das Saugventil der Verdichtungspumpe; dasselbe ist ein gewöhnliches Kegelventil, dessen Sitz von dem ringförmigen Räume e e umgeben ist. ' Von diesem Räume e e gehen in radialer Richtung Löcher/ durch den Sitz nach dem Ventil. Wenn also das Ventil steigt, so giebt es die Kanäle/" frei, so dafs die atmosphärische ■ Luft, welche von oben rund um' das Ventil eintritt, sich mit dem Gase mischt, welches durch die Löcher/ aus dem ringförmigen Räume e eintritt. Das Gas wird durch die Röhre g zugeleitet; in derselben ist das Ventil h angeordnet, dessen Stange mit einem Regulator in Verbindung gesetzt wird.

Die Zündvorrichtung D besteht aus einer flachen Muschel aus Platin. Dieselbe bildet. einen Theil der inneren Oberfläche des Verbindungsgangs von der Verdichtungspumpe nach dem Behälter A. In diesem Gange ist auch der Vorsprung / angebracht, welcher bezweckt, , das Gasgemisch gegen die Platinplatte des Zünders hinzulenken.

Auf die äufsere Oberfläche dieser Platinplatte schiefst der Feuerstrahl eines Gebläses in, so dafs die Platte so erhitzt wird, dafs sich das Gasgemisch im Innern an der glühenden inneren Fläche der Platte entzündet. Das Gas wird dem Gebläse durch den Schlauch η und die Luft von einem gewöhnlichen Ventilator oder dergleichen durch den Schauch 0 zugeleitet.

Die Entzündung kann auch durch Elektricität erfolgen. Zwei Platindrähte gehen alsdann durch einen feuerfesten Pfropf ins Innere des Behälters, in welchem sich das Gasgemisch befindet. An den Enden dieser Drähte springt im richtigen Zeitpunkt ein elektrischer Funke über, welcher das Gasgemisch entzündet.

Die Pumpe L bringt das nöthige kalte Wasser in die Röhren A Das Wasser wird aus einem Behälter entnommen, welcher am besten in der Unterlage der Maschine angebracht wird.

Der Tauchkolben B wird durch das Bogen· dreieck M bewegt, Fig. 3. Durch diese Vorrichtung entsteht am Ende jedes Hubes eine

Pause, während welcher die Ausdehnung oder die Verdichtung im Cylinder E erfolgen kann, Das Excenter setzt zugleich die Pumpe L in Bewegung. Mit dieser und dem Tauchkolben ist das Excenter durch die Pleuelstange p und den Winkelhebel q r in Verbindung gesetzt.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende. Wenn α der warme und a^x der kalte Theil des Behälters A ist, haben die entsprechenden Enden des verdrängenden Tauchkolbens B die entsprechenden Temperaturen, und die Temperatur des Regenerators nimmt im Innern des Kolbens B allmälig von α gegen a¹ hin ab.

Der Cylinderkolben ft sei in seiner äufsersten Stellung zunächst der Kurbel und der Tauchkolben in seiner oberen Stellung in dem heifsen Theil von A₁ dann ist zwischen beiden Kolben eine gewisse Menge Luft eingeschlossen, und zwar ist diese im allgemeinen kühl und hat einen bestimmten Druck. Nun bewegt sich der Kolben^ in den Cylinder E hinein, so dafs die eingeschlossene Luft verdichtet wird. Wenn F seinen Hub vollendet hat, wird die eingeschlossene Luft einen gröfseren Druck ausüben als im Anfang des Hubes von F. Nunmehr bewegt sich der Verdränger nieder, verdrängt die Luft im unteren kalten Theil a¹ von A und treibt sie nach dem heifsen Theil a. Bei ihrem Durchgang durch den Regenerator im Innern von B wird die Luft allmälig erwärmt, und zwar steigt ihre Temperatur von der Temperatur von a¹ bis auf die Temperatur von a. Mit dieser Temperaturerhöhung ist eine Steigerung der Spannung verbunden. Diese erhöhte Spannung, welche sich durch den Regenerator hindurch fortpflanzen kann, wirkt nun hinter dem Kolben^, treibt ihn wieder vor und giebt dabei dem Schwungrad einen solchen Antrieb, dafs dasselbe bei dem Rückwärtshub des Kolbens die Verdichtung der eingeschlossenen Luft bewirken kann; gleichzeitig bewegt sich auch der Verdränger wieder in die Höhe, die Luft kühlt sich wieder ab.

Die Temperaturen der beiden Enden α und a¹ des Behälters A würden sich nach einigen Hüben ausgeglichen haben, wenn nicht dafür gesorgt würde, dafs a¹ immer kalt und α immer warm bleibe. Das erstere erreicht man durch das Umlaufen von kaltem Wasser in den Röhren b, welche in den Theil a' hineinragen, das letztere durch die Verbrennung des Gasgemisches, welches durch die Verdichtungspumpe C in den Theil a gedrückt und dort durch die Vorrichtung D entzündet wird. Es kommt also nur auf die bei der Verbrennung des Gases entwickelte Wärme an.

Das durch die Pumpe C in A gepumpte Gasgemisch mufs, nachdem es gewirkt, d> h. Wärme erzeugt hat, wieder entfernt werden.

Den Gasen ist vermittelst des Hahnes N ein Ausweg geschaffen. Nach diesem Hahn münden Verbindungskanäle, einerseits nach dem ringförmigen Räume im Vordcrtheil des Cylinders E, andrerseits nach dem Hintertheil desselben und aufserdem nach der freien Luft.

In einer Stellung vermittelt dieser Hahn die Verbindung von S und t, so dafs ein. Theil der Gase aus A vor den Kolben treten kann. Nunmehr wird diese Verbindung abgesperrt, und diese Gase dehnen ' sich während des Rückganges von F aus und werden schliefslich beim Vorwärtsgange von F in die freie Luft ausgestofsen, wobei die Stellung des Hahnes N die in der Fig. ι gezeigte ist. Die Gase gehen dann von .S durch den Hahn und die Verbindung U nach der Ausströmröhre W.

Bei kleinen Maschinen kann diese Einrichtung wegbleiben. Diese haben dann einen kleinen Hahn oder ein Ventil, welches das Ausströmen der gebrauchten Gase regulirt, indem diese, während die Maschine arbeitet, allmälig entweichen. Auch kann an dem Verdichtungspumpenkolben ein derartiges Ventil angebracht sein.

Man sieht, dafs die Aufgabe des Gases lediglich die ist, Wärme zu entwickeln, es kommt daher nicht darauf an, ob das Gas sehr rein und schnell verbrennlich ist. Man kann also gewöhnliches Leuchtgas oder die ungereinigten Destillationsproducte der Kohle u. s. w., kurzum alles anwenden, was, mit atmosphärischer Luftgemischt, ein brennbares Gas liefert.

Wird nur geringe Kraft von der Maschine gefordert, so ist es nicht zweckmäfsig, die abkühlende Wirkung von ,Wasser zu benutzen. Wenn die Wasserkühlung weggelassen wird, So mufs dafür gesorgt werden, dafs der Druck im Behälter und Cylinder am Ende des Vorwärtsganges des Kolbens unter den Druck der Atmosphäre 'sinken kann. Dies kann bei der oben beschriebenen Maschine dadurch erreicht werden, dafs man die röhrenförmige Verjüngung des Kolbens F und den, Kanal S wegläfst und den Hahn N so einrichtet, dafs der Kanal t direct mit U' und also auch mit der Auslafsröhre JV, \md zwar am Ende des Vorwärtsganges des Kolbens, in Verbindung tritt.

Eine sehr einfache Abänderung dieser zweiten Art der Maschine zeigt Fig. 4, wo auch die Verdichtungspumpe weggelassen ist. . Es be-: deuten in dieser Figur die Buchstaben entsprechende Theile wie oben. Der RegeneratorH besteht hier aus Drahtgaze. Am wannen Ende a von A befindet sich das Ventil K, welches ganz ähnlich wie das an der Verdichtungspumpe, Fig. i, beschriebene eingerichtet ist. Die Zündung wird vermittelst Elektricität bewirkt, ihre Wirkungsweise erklärt sich aus der Figur.

DieAVirkungsweise dieser Maschine ist folgende. Der Cylinderkolben ist sehr lang, und an seinem Umfange befindet sich ein Kranz von Oeffnungen//. Wenn der Kolben etwa '³/₄ seines

Hubes gemacht hat, kommen diese Oefifnungen// in gleiche Höhe mit dem ringförmigen Ausströnningskanal ,£·£■. Hierdurch wird der Druck im Cylinder hinter dem Kolben auf den Druck der Atmosphäre vermindert, der Kolben bewegt sich jedoch dennoch infolge des Beharrungsvermögens des Schwungrades vorwärts, vollendet den Hub und erzeugt im Cylinder E und Behälter A eine theilweise Leere. Das Ventil K am heifsen Thcile von A öffnet sich nun, so dafs eine gewisse Menge Gas mit Luft gemengt in den Behälter treten kann. Der Kolben F bewegt sich rückwärts und verdichtet das im Cylinder und Behälter enthaltene Gas während der drei letzten Viertel seines Rückganges, dann bewegt sich auch der Verdränger in A gegen den kalten Theil hin und drängt das Gas in den heifsen Theil. Die Zündung erfolgt jedesmal am Ende des Vorwärtshubes des Verdrängers. Durch die Erwärmung des Inhalts des Behälters^ erhöht sich der Druck desselben, und infolge dessen wird der Kolben F wieder vorwärts gedrängt u. s. w.

Bei allen Abänderungen wird ein Regenerator mit einer sehr grofsen metallischen Oberfläche angewendet. Er trennt den Raum, wo die Verbrennung des Gases stattfindet, von dem mit dem Cylinder in directer Verbindung stehenden Theil. Das Gemisch in letzterem kann sich daher nicht entzünden, und man ist infolge dessen im Stande, in den ersteren Raum ein beliebig starkes Gemisch eintreten zu lassen, so dafs genügend Sauerstoff vorhanden ist, um alles Gas zu verbrennen. Bei Anwendung von gewöhnlichem Kohlengas sei das Verhältnifs desselben zu der Luftmenge, mit der es gemischt wird, wie ι : 6. Bei anderen Brennstoffen wird ein anderes Mischungsverhältnifs je nach ihrer Zusammensetzung nöthig sein.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   .1. Eine Kraftmaschine, bestehend aus dem eigentlichen Cylinder, einem Behälter mit einem Verdränger und Regenerator und einer Verdichtungspumpe.
2. 2. Eine Kraftmaschine, welche durch die Verbrennung eines Brennstoffs in ihrem Innern getrieben wird, und in welcher zwischen dem Cylinder und dem Räume, wo die Verbrennung stattfindet, jederzeit freie Verbindung herrscht, so weit dieses den Druck betrifft, in welcher jedoch ein Regenerator von grofser Oberfläche eingeschaltet ist, so dafs der Cylinder nicht unmäfsig durch die Verbrennung erhitzt wird.
3. 3. Das Verbrennen eines Gemisches von Gas und Luft an einem Ende eines Behälters, welcher mit einem Regenerator verschen ist, und in welchem sich ein Verdränger bewegt, wobei das Gas und die Luft zusammen einströmen und schon gemischt sind, wenn sie in den Behäter eintreten.
4. 4. Die Anwendung eines Verdrängers mit Regenerator zum Zwecke der Vergröfserung des Druckes bei dem Vorwärtsgange und der Verminderung desselben bei dem Rückgange in Maschinen, welche durch Verbrennung in ihrem Innern getrieben werden, wobei für den Druck jederzeit freie Verbindung herrscht zwischen dem Cylinder und dem Behälter, wo die Verbrennung stattfindet. .

   ECierzu I Blatt Zeichnungen.