DE1476207A1 - Mit Schwerkraftstoff gespeiste Gleichdruckbrennkraftmaschine - Google Patents

Mit Schwerkraftstoff gespeiste Gleichdruckbrennkraftmaschine

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Description

7« 2t β'
Jean Louis Gratzmuller, 66, Boulevard Maurice Barrys, Neuilly-sur-Seine (Frankreich)
Mit Schverkraftstoff gespeiste GlechdruckbrennJcraftaaschine
Die Erfindung betrifft Gleichdruckbrennkraftmaschinen und insbesondere solche, bei denen das Wasser des EUhlkreislaufs normalerweise mittels Überdrucks oberhalb seiner Siedetemperatur bei Aussendruck gehalten vird« Bei einem solchen Kühlkreislauf vird das wasser durch geeignete Mittel unter einem konstanten Druck gehalten und seine normale Arbeitstemperatur kann höher als 1000C9 beispielsweise gleich 12O°C, sein.
Mit rühlsysteraen dieser Art versehene Brennkraftmaschinen sind in der französischen Patentschrift 1 252 170 sowie in dem ersten und zweiten Zusatzpatent 77 300/1 252 170 und 78 838/1 252 170 und in den französischen Patentschriften 1 338 447 und 1 339 beschrieben.
Die Hauptvorteile eines Oberdrucks in den Kühlkreislaufen sind: die Verbesserung des Wirkungsgrads der Kühler oder entsprechen-
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der Wärmeaustauscher, die Unterbindung von Dampfpolstern und ' die Verringerung dynamischer Korrosionen sowie die Anhebung des Temperaturniveaus des Kreisprozesses der Brennkraftmaschine.
Bekanntlich ist es vom virtschaftliehen Standpunkt her gesehen zweckmässiger, Gleichdruckbrennkraftmaschinen statt mit im Nachstehenden als Dieselkraftstoffe bezeichneten verhältnismäßig leichten Kraftstoffen mit ira Nachstehenden als Schverkraftstoffe bezeichneten schweren Kraftstoffen, beispielsweise mit Bunkeröl, zu speisen. Dieser wirtschaftliche Vorteil ist besonders nennenswert bei Gleichdruckbrennkraftmaschinen mit hoher Leistung, wie sie für Lokomotiven, an Bord von Schiffen, in Kraftwerken usw. verwendet werden.
Jedoch lassen sich die schwersten Kraftstoffe, die am wirtschaftlichsten sind, zur Speisung von Gleichdruckbrennkraftmaschinen schwer verwenden, da sie bei normaler Temperatur hochgradig viskos, also zähflüssig, sind und erst zum Durchfließen des Einspritzsystems ausreichend dünnflüssig werden, wenn sie bis auf etwa 100°C vorgewärmt sind, was eine beispielsweise mittels Dampf betriebene Hilfsheizanlage erforderlich macht.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine einfache Verwendung der Schwerkraftstoffe als Brennstoffe für Gleichdruckbrennkraftmaschinen zu ermöglichen.
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Ziel der Erfindung ist eine mit einem Schwerkraftstoff gespeiste Gleichdruckbrennkraftmaschine, bei der das Wasser des Kühlkreislaufs mittels Überdrucks normalerweise oberhalb seiner Siedetemperatur bei Außendruck gehalten vird und bei der ein Teil der vor der Einspritzpumpe liegenden Brennstoff speiseleitung einem Wärmeaustausch mit dem Wasser des Kühlkreislaufs unterworfen wird, so daß folglich der Treibstoff vor seinem Einspritzen auf eine Temperatur von etwa 1OO°C vorgewärmt verden kann, die während des Betriebs der ^ Brennkraftmaschine im wesentlichen konstant bleibt»
Der Wasserkühlkreislauf einer Gleichdruckbrennkraftmaschine nach der Erfindung enthält mindestens die nachfolgenden Elemente: die Wassermäntel der Brennkraftmaschine; eine Wasserpumpe; ein Dehnungsgefäß; mindestens einen ersten Wärmeaustauscher zum Senken der Temperatur des Kühlwassers, beispielsweise einen Wasser-Luft-Wärmeaustauscher (und zwar einen mit einem Ventilar versehenen Kühler) oder einen Kühlwasser-Meerwasser-Wärmeaustauscher im Falle eines Schiffsmotors; Mittel zur Druckbeauf·* schlagung des Kühlkreislaufs und mindestens einen zweiten Wärmeaustauscher zum Anheben der Temperatur des Treibstoffs für die Brennkraftmaschine vor der Einspritzpumpe, wobei dieser Kühlwasser-Treibstoff-Wärmeaustauacher vorzugsweise »wischen dem Auslaß dervassermantel und den Einlaß des Kühlers o. dgl. in aen Kühlkreislauf eingesetzt ist. Selbstverständlich sind
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diese verschiedenen Elemente des Kühlkreislaufs untereinander durch die üblichen wasserführenden Leitungen miteinander verbunden.
Das System zur Speisung einer Gleichdruckbrennkraftmaschine mit Treibstoff nach der Erfindung enthält zumindest die nach- * folgenden Elemente: einen Hauptbehälter für Schwerkraftstoff; eine Vorwärmvorrichtung, die vie üblich in der Nähe der Kraftstoff entnahmestelle in dem Behälter angeordnet ist; das Wärmeaustauschelement des vorerwähnten zweiten Wärmeaustauschers, beispielsweise eine traftStoffumlaufschlange, die durch eine Wasserkammer verläuft, durch die das warme Kühlwasser bei etwa 100 bis 1200C fließt; eine Einspritzpumpe und Einspritzdüsen. Selbstverständlich sind diese Elemente sämtlichst untereinander durch die üblichen Kraftstoffleitungen miteinander verbunden, wobei, sofern der Kraftstoffbehälter nicht unter Druck steht, eine Förderpumpe für den Schwerkraftstoff vorgesehen ist.
Da die Vorwärmung des Schwerkraftstoffs durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine, die in dem zweiten Wärmeaustauscher erfolgt, nur dann wirksam ist, wenn die Brennkraftmaschine warm ist, enthält das System zur Speisung einer Gleichdruckbrennkraf tmaschine nach der Erfindung mit Kraftstoff außerdem eine Hilfseinrichtung, um die Brennkraftmaschine nötigenfalls vorübergehend mit einem leichteren Kraftstoff, beispielsweise mit
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Dieselkraftstoff, zu speisen,der vor seiner Einspritzung keine Vorwärmung benötigt. Diese Hilfsvorrichtung umfaßt einen Behälter, ggf. eine Pumpe, Leitungen und selektive, d. h. nach Bedarf einstellbare, Anschlußmittel, beispielsweise ein Dreiwegventil, die es ermöglichen, die Einspritzpumpe entweder (während der Kaltstartpexfcden und außerdem, wie nachstehend noch naher beschrieben, vor dee Anhalten der Brennkraftmaschine) mit dem Hilfsbehälter oder vlbxead des Betriebs der Brennkraft* maschine bei normaler Temperatur mit dem Hauptbehälter tu verbinden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung, die in ihrer einsigen Pigur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, näher erläutert.
Die Gleichdruckbrennkraftmaschine ι ist mit Einspritzdüsen 2 versehen, die mittels einer Einspritzpumpe 3 entweder bei normale» Betrieb mit Schwerkraftstoff 4 oder beim Anlassen und vor dem Anhalten der Brennkraftmaschine mit Dieselkraftstoff 5 gespeist werden. Unter "Schwerkraftstoff* ist ein Treibstoff zu verstehen, dessen Viskosität bei Umgebungstemperatur zu hoch ist, um sein Umlaufen bzw. Fliessen von dem Behälter, in welchem er gespeichert ist, bis zu den Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, während unter "Dieselkraftstoff" ein Treibstoff zu verstehen, ist, der dagegen eine zum Ermöglichen dieses Umlaufs bzw. Pliessens ausreichend niedrige Viskosität aufweist. Der
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Schwerkraftstoff ist in eines Hauptbehälter 7 gespeichert» wahrend der Dieselkraftstoff in eise» Hilfsbehälter 8 gespeichert ist.
Das Kühlsystem der Brennkraftmaschine ist ein geschlossenes Kühlsystem, das so eingerichtet ist, das die in ihn enthaltene Flüssigkeit 9 auf einer höheres Temperatur als ihre Siedetemperatur bei OMgtbuagsdrack gehalten vird. Das vird Kit Hilfe yon Mitteln zur Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit und evr Beibehaltung dieses Drucks erreicht» die im vorliegenden Beispiel aus einer Pressluftblase 11 bestehen, die an der Oberseite eines Dehnungsgefässes 12 angeschlossen ist, dessen Unterseite an eine hochgelegene Stelle des Kühlkreislaufs der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
Der Kreislauf der Kühlflüssigkeit, die im nachstehenden beispielsweise als Wasser angenomM» vird» umfallt die vassesmttntel der Breankraftiascaiae, eine itevalspuape 15 für das Kühlwasser, einen ersten Wärmeaustauscher 16 sum Senken der Temperatur des Kühlwassers, beispielsweise einen Vasser-Luft-Värmeaustauscher (und zwar einen mit einem Ventilator versehenen Kühler) oder einen Kühlvasser-Meerwasser-wärmeaustauscher, sofern es sich um eine auf einem Schiff installierte Brennkraftmaschine handelt, und mindestens einen zweiten Wärmeaustauscher 18 sum Anheben der Temperatur des Treibstoffs für die Brennkraftmaschine in einer
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oder in mehreren Zonen der Treibstoff leitung 28,26,21 ssvischen dem Behälter 7 und der Einspritzpumpe, d. h. ganz allgemein vor der Einspritzpumpe 3. Dieser zweite iühlvasser-Treibstoff-VTäraeaustauscher ist in den Kühlwasserkreislauf vorzugsweise zwischen dem Auslaß der Wassermäntel der Brennkraftmaschine und dem Einlaß des ersten Wärmeaustauschers 16 eingesetzt.
Der kreislauf zur Speisung der Brennkraftmaschine mit Treib» -
stoff umfaßt in Strömungsrichtung vor der Einspritzpumpe 3 eine Leitung 21, ein Dreiwegventil 22* dessen Ausgang an die
Leitung 21 und dessen beiden Eingänge über eine Leitung 23
an den Dieselkraftstoffbehälter 8 bzw« über eine Leitung 25 an den SchwerkraftStoffbehälter 7 angeschlossen sind, den zweiten
Wärmeaustauscher 18, eine Leitung 26, eine Speisepumpe 27 und
eine Leitung 28, deren vorderes Ende sich in dem Behälter 7 in einer günstigen Entnahmezone für den Schwerkraftstoff befindet.
Die Pumpe 27 hat eine Schverkraftstoff-Fuderleistung, die höher
ist als der Höchstverbrauch der Brennkraftmaschine. |
Die Entnahmezone für den Schwerkraftstoff in dem Behälter 7 ist mit einer Hil&heizvorrichtung versehen, die das Ansaugen des Schverkraftstoffs durch eine passende Verringerung seiner Viskosität ermöglicht. Im dargestellten Beispiel wird angenommen, daß es sich um elektrische Heizmittel 31 handelt, die von einer mit 32 bezeichneten geeigneten Stromquelle gespeist werden.
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Schließlich ist die den zweiten Wärmeaustauscher 18 mit dem Dreiwegventil 22 verbindende Leitung 25 mit einem Ausflußventil 34 versehen, dessen Auslaß an eine Leitung 3b' angeschlossen ist» die ebenfalls in der Sctoserkraftstoff~Entnahmezone in den Behälter 7 einmündet.
Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist folgende:
Es sei angenommen, daß die Brennkraftmaschine stillsteht. Hier ist zu bemerken, daß die Brennkraftmaschine vor ihrem An·?· halten, vie es üblich ist, mit Dieselkraftstoff gespeist worden ist, da es einleuchtet, daß, sofern die Brennstoffzufuhrleitungen mit Schwerkraftstoff gefüllt bleiben würden, das Anlassen der erkalteten Brennkraftmaschine unmöglich wäre.
Zum Anlassen der. Brennkraftmaschine wird sie also mit Dieselkraftstoff gespeist, indem das Dreivegventil 32 in seine in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Stellung gebracht wird. Ferner wird die Hilfsvorrichtung 31 eingeschaltet, um den Schverkraf tstoff in seiner Entnahmezosae In dem Behälter 7 vorzuwärmen. Wenn die Viskosität des Schweröls ausreichend abgesunken ist, kann die Speisepumpe 27 in Betrieb gesetzt und das Dreiwegventil 22 aus seiner gestrichelt dargestellten Stellung in seine voll ausgezogen dargestellte Stellung gebracht werden. Die Brennkraftmaschine läuft dann mit Schwerkraftstoff. Die Temperatur in dem zweiten Wärmeaustauscher 18 reicht aus, um
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die Viskosität des Schwerkraftstoffs auf einem völlig annehmbaren Wert herabzusetzen, so daß der Schwerkraftstoff der Einspritzpumpe 3 der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Außerdem vird der durch die Einspritzpumpe nicht aufgenommene Schverkraftstoffüberschuß über das Ausflußventil 34 in die Leitung 35 zurückgedrückt, vobei er der Hilfsteigvorrichtung 3t einen nicht vernachlässigbaren Värmebetrag liefert. Im allgemeinen ist die Länge der Leitung 35 zu groß» als daß der in diese g Leitung zurückgedrückte Schverkraftstoff die Treibstoffentnahmezone in dem Behälter 7 bei einer zum ermöglichen des Ausschaltens der Hilfsheizvorrichtung 31 ausreichend hohen Temperatur erreichen könnte. Wenn man jedoch eine Pumpe 27 mit ausreichend hoher Förderleistung verwendet, reicht der über das Ausflußventil 34 und die Leitung 35 in den Behälter 7 zurückgedrückte Schwerkraftstoffüberschuß aus, um soviel Wärme heranzuführen, daß man sich das Ausschalten der Hilfsheizvorrichtung 31 erlauben kann. Auch kann es zweckmäßig sein, das Wasser des Kühlkreislaufs der Brennkraftmaschine mit verhältnismäßig hoher Temperatur zum Vorwärmen des Behälters 7 und auch, vie vorstehend erörtert, von bestimmten Abschnitten der Rohrleitungen des BrennstoffSpeisesystems zu verwenden.
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Außerdem ist es von großem Interesse, die Möglichkeit zu nutzen, die Temperatur der Kühlflüssigkeit JPUr die Brennkraftmaschine auf einem höheren Wert als üblich, beispielsweise auf 115°C, zu halten» da die Einspritzpumpe 3 und die sie an die Einspritzdüsen 2 anschließenden Leitungen sich durch unmittelbare Berührung mit der Brennkraftmaschine auf einer Temperatur befinden, die ausreichend hoch ist, damit der Kraftstoff an den Einspritzdüsen 2 mit einer derart verringerten Viskosität ankommt, daß er sich in günstiger weise zerstäubt.
Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bezv. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, vas abreichend von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.
Patentansprüche
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Claims (4)

Jean Louis Gratzrauller, 66, Boulevard Maurice Barrds, Neuilly-sur-Seine (Frankreich) Patent.ans prUche
1. Gleichdruckbrennkraftmaschine zur Speisung mit Schverkraftstoff, d. h. mit einem Treibstoff von einer Viskosität, die bei Umgebungstemperatur zu hoch ist, um den umlauf bzw. das Fließen des Treibstoffs von dem Behälter, in welchem er gespeichert ist, bis zu den Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, die mit einer Hilfsvorrichtung zu ihrem vorübergehenden Speisen nit Dieselkraftstoff bei ihrem
MOE Anlassen una ihrem Anhalten und an der Stelle, an der der Schverkraftstoff in dem Behälter entnommen vird, mit einer Hilfsvorrichtung zum Vorwärmen des Schverkraftstoffs versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise mit einem Kühlsystem versehen ist, dessen Flüssigkeit mit Hilfe geeigneter Druckbeaufschlagungsmittel auf einer höheren Temperatur gehalten vird als seine Siedetemperatur bei Außendruck, und dadurch, daß mindestens ein Teil der den Schverkraf tstoff behälter (7) mit der Brennkraftmaschine (ι) verbindenden Leitung (28,26,21) durch mindestens «sinen Wärmeaustauscher (18) verläuft, in welchem der Schverkraf tstoff (4) einem Wänne-
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austausch mit der varmen Flüssigkeit (9) des Kühlkreislaufs der Brennkraftmaschine unterworfen vird.
2. Gleichdruckbrennkraf tmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerkraftstoff (4) mittels einer Pumpe (27) mit für die Speisung der Brennkraftmaschine (1) bei sämtlichen Betriebsarten überreichlicher Förderleistung in den Wärmeaustauscher (18) gefördert vird, wobei der Überschuß an vorgewärmtem und nicht in die Bresnkraftmaschine (1) eingespritztem Schverkraftstoff (4) über ein Ausflußventil (34) am Ausgang des Wärmeaustauschers (18) entnommen und in eine Leitung (35) gedrückt vird, die in den Schverkraftstoffbehälter (7) an'der Stelle einmündet, an der der Schverkraftstoff entnommen vird, in der Weise, daß der in den Schverkraftstoff behälter (7) zurückgeleitete vorgewärmte Schwerkraftstoff der Hilfsvorvärmvorrichtung (31) zusätzliche Wärme zuführt.
3. Gleicndruckbrennkraf tmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe (27) ausreichend groß gewählt ist, daß der Überschuß an vorgewärmtem in den
. Behälter (7) zurUckgeleitetem Treibstoff von sich aus allein in dem Behälter (7) enthaltenen Schverkraftstoff (4) vorvärmen kann, so daß als Folge die Hilfsvorwärmvorrichtung (31) ausgeschaltet werden kann.
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4. Gleichdruckbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere Wärmeaustauscher, in welchen der Schwerkraftstoff in Wärmeaustausch mit der warmen Flüssigkeit des Kühlkreislaufs der Brennkraftmaschine tritt, wobei mindestens einer (18) der Wärmeaustaus3her im den den Behälter (7) mit der Brennkraftmaschine (l) verbindenden Leitungen (28,26,21) und mindestens eine:» der Wärmeaustauscher in dem Behälter (7) angeordnet ist.
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Leersei te
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