DE154035C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der Gegenstand der Erfindung" betrifft ein Arbeitsverfahren zum Betriebe von Explosionskraftmaschinen, bei welchen - flüssige Brennstoffe und je nach Bedarf flüssiges Wasser, welche beide vorher stark erhitzt worden .sind und unter Druck stehen, im flüssigen Zustande in den Verbrennungsraum des Arbeitszylinders eintreten, woselbst die Dampfbildung und die Überhitzung der entstandenen Dämpfe, sowie die Verbrennung der brennbaren Dämpfe erfolgt.

Bei dem Betriebe von Explosionskraftmaschinen mit flüssigen Brennstoffen wird z. Zt. der flüssige Brennstoff als Dampf in den Arbeitszylinder eingeführt. Bei diesen Maschinen entsteht bei der Verbrennung eine so hohe Temperatur, daß ein großer Teil der frei werdenden Wärme abgeführt werden muß, und zwar durch Kühlwasser, welches in eine Ummantelung des Arbeitszylinders geleitet wird.

Um nun einen größeren Teil der aufgewendeten Gesamtwärme in Arbeit überzuführen, ist in dem Verbrennungsraum selbst ein Wärmeaustauscher eingebaut worden, in welchem sich Wasser befindet. Dieses Wasser nimmt durch Dampfbildung unter Druck einen größeren Teil dieser Wärmemenge auf.

Der hier entstandene Wasserdampf wird bei einer solchen Maschine je nach Bedarf entweder nach erfolgter Überhitzung in den Zylinder als überhitzter Dampf wieder eingeführt oder er kann auch in einem anderen Arbeitszylinder oder auf andere Weise nutzbringende Verwendung finden.

Diese Maschine kann nur einen geringen Teil der sonst verloren gehenden Wärme in Arbeit überführen, da die Wärmeaufnahme durch den Wärmeaustauscher nicht schnell genug wirkt und durch Ausstrahlung im Dampferzeuger viel Wärme verloren geht.

Es wird also bei diesem Verfahren Wasserdampf in den Verbrennungsraum eingeführt.

Ferner sind Maschinen bekannt, bei denen nach erfolgter Expansion heißes Wasser in die expandierten Abgase eingeführt wird, welches infolge der Druckentlastung sofort im Zylinder fein verteilt wird und die entstandenen kleinen Wasserteilchen die in den Abgasen enthaltene Wärme sofort als Verdampfungswärme aufbraucht.

Bei dieser Maschine wird die Menge der auszustoßenden Abgase infolge der Temperaturerniedrigung bedeutend vermindert, wodurch die Arbeit des Auspuffhubes wesentlich vermindert und die gesamte Arbeitsleistunggesteigert wird. -'

Bei dieser Maschine muß die Kühlung des Arbeitszylinders beibehalten werden.

Die Kühlung der Abgase bewirkt zu gleicher Zeit eine Kühlung des Arbeiszylinders im Innern, wodurch eine größere Menge Luft und brennbarer Dampf angesaugt werden kann. Bei Verbrennung dieses Dampfgemisches muß die abzuführende Wärme nach wie vor durch Kühlwasser abgeführt werden. Es wird also das heiße Wasser zu den ausgestoßen werdenden Abgasen eingeführt.

Bei dem Arbeitsverfahren, welches den Gegenstand der Erfindung bildet, wird der

flüssige brennstoff sowie das erforderliche flüssige Wasser unter Druck gebracht und stark erhitzt.

Dieser stark erhitzte, unter Druck stehende flüssige Brennstoff, sowie das erforderliche, stark erhitzte, unter Druck stehende flüssige Wasser treten im flüssigen Zustande in den . Arbeitszylinder, und zwar bei jedem Arbeitshub in der erforderlichen Menge ein.

ίο Durch die bedeutende Erhitzung der flüssigen Kohlenwasserstoffe, sowie des erforderlichen flüssigen Wassers unter Druck wird der Zusammenhang der einzelnen Flüssigkeitsteilchen sehr stark gelockert, so daß infolge der Druckentlastung bei Eintritt dieser Flüssig'keiten in den Arbeitszylinder eine feine Verteilung der eintretenden Flüssigkeit in feinste Flüssigkeitsteilchen bewirkt wird, welche sofort verdampfen, soweit die vorhandene Temperatur und der Druck die Verdampfung gestatten.

Es wird durch dieses Arbeitsverfahren erreicht, daß ein großer Teil der bei Verbrennung frei werdenden Gesamtwärme in mechanische Arbeit übergeführt wird.

Gleichzeitig" verringert sich bei diesem Arbeitsverfahren die Größe des Arbeitszylinders bei gleicher Leistung, da nur die Verbrennungsluft im gasförmigen Zustand angesaugt wird, SOi daß das Anfangsvolumen um das Volumen der sonst mit anzusaugenden Kohlenwasserstoffdämpfe vermindert werden kann.

Vor Beendigung der Luftverdichtung, also während des Ansauge- oder während des Verdichtungshubes tritt der flüssige Brennstoff zu der verdichtet werdenden Verbrenntingsluft und verdampft infolge Druckentlastung und Aufnahme der vorhandenen Wärme.

Infolge Aufnahme der Verdichtungswärme als Dampfbildungswärme kann die Verdichtung sehr hoch getrieben werden, ohne daß Vorzündungen zu befürchten sind. Die Verdichtung wird jedenfalls aber so hoch getrieben, daß die Entzündung des entstandenen Brenngemisches durcli Zündung gesichert ist. Nach erfolgter Zündung tritt das erforderliche erhitzte flüssige Wasser zu den entstandenen Brenngasen und verdampft sofort. Durch Aufnahme der erforderlichen Verdampfungs- und Überhitzungswärme wird im Arbeitszylinder die Temperatur so weit gemäßigt, daß der Betrieb der Arbeitsmaschine gesichert ist.

Da nur diejenige Wärme mechanische Arbeit leistet, welche bei der Dampfbildung als Überhitzungswärme Verwendung findet, so wird bei diesem Verfahren nur so viel erhitztes Wasser dem Arbeitsprozeß zugeführt, als zu einer genügenden Innenkühlung unbedingt nötig ist.

Die Wärme der Abgase wird zur Erhitzung des erforderlichen flüssig'en Brennstoffes und des erforderlichen flüssigen Einspritzwassers verwendet.

In der Zeichnung ist eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Fig. ι zeigt die Anlage, bei welcher der stark erhitzte, flüssige Brennstoff von dem stark erhitzten, flüssigen Wasser getrennt in den Arbeitszylinder eingeführt wird.

Der flüssige Brennstoff wird mittels Pumpe α auf hohen Druck gebracht und in den Akkumulator b und das Schlangenrohr c gedrückt. Das Schlangeiirohr c ist in dem Behälter d eingebaut. Der flüssige Brennstoff wird durch Abgase und event, auch durch direkte Beheizung sehr stark erhitzt und tritt in genau durch Ventil 0 abgemessenen Mengen während des Verdichtungshubes (oder auch bereits im Ansaugehube) zu der zu verdichtenden Verbrennungsluft in den Explosionsraum des Arbeitszylinders. Infolge Druckentlastung und der dort vorhandenen, sowie durch Verdichtung entstehenden Wärme verdampft dieser eingetretene flüssige Brennstoff, entzieht der verdichtet werdenden Verbrennungsluft die Verdichtungswärme, verbraucht solche als Verdampfungswärme und erhöht infolge der mit der Dampfbildung verbundenen Volumvergrößerung den vorhandenen Verdichtungs- druck bei mäßiger Temperatur. Die Größe des Verdichtungsraumes wird durch Einstellung des Arbeitskolbens derart bemessen, daß die Verdichtung die Temperatur so weit steigert, daß das Kohlenwasserstoffdampf-Luftgemisch durch Zündung sicher zur Explosion gebracht wird.

Mittels Pumpe g wird durch Rohr h Wasser in den Wasserreiniger ί gedrückt (woselbst die Alkalien ausscheiden) und dann durch Pumpe k dasselbe in. den Akkumulator I und das Sclilangenrohr m mit großem Druck gepreßt. Das Schlangenrohr m ist ebenfalls in dem Behälter d eingebaut, wo das flüssige .Wasser gleichfalls durch die Abgase oder durch direkte Beheizung sehr stark erhitzt wird.

Einen Augenblick nach erfolgter Verbrennung tritt aus dem Schlangenrohr m durch Ventil p eine bestimmte Menge dieses stark erhitzten flüssigen Wassers in den Explosionsraum des Arbeitszylinders und verdampft hier infolge der Druckentlastung zum Teil, während der Rest die durch die Expansion in den Wandungen des Arbeitszylinders und des KoI-bens aufgespeicherte Wärme aufnimmt, ebenfalls verdampft und der entstehende Dampf überhitzt wird.

Beim Vorwärtsgang des Kolbens erfolgt durch die Rückwanderung der Wärme, welche bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches von dem Arbeitskolben und den Wan-

düngen des Arbeitszylinders vorher aufgenommenworden, eine fortdauernde Wärmezufuhr zu dem sich durch die Expansion abkühlenden Dampfgasgemisch , wodurch der Druckabfall verlangsamt wird und eine Steigerung der Arbeitsleistung eintritt.

Durch Rohrleitung e gelangen die Abgase in den Behälter α und von dort durch den Schornstein / ins Freie.

ίο Fig. 2 stellt eine Maschine für flüssigen Brennstoff dar, bei welcher der flüssige Brennstoff im Mischbehälter r mit dem im Reiniger i gereinigten flüssigen Wasser gemischt worden ist. Dieses Verfahren ist nur bei Brennstoffen verwendbar, welche einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser haben, z. B. Benzin, Äthyläther, Benzol u. dergl, so daß bei gleichem Druck und gleicher Temperatur bei der Verdichtung des Gemisches nur die Verdampfung des Brennstoffes erfolgt. Dieses Gemisch von Brennstoff und Wasser wird mittels Pumpe i'auf Druck gebracht und in den Akkumulator u und das Schlangenrohr ν gedrückt.

Das Schlangenrohr ν ist in dem Behälter d eingebaut. Das darin befindliche Gemisch wird hier durch Abgase und auch durch direkte Beheizung sehr stark erhitzt. Durch Ventil zu tritt während des Verdichtungshubes (oder auch schon im Ansaugehube) eine bestimmte Menge dieses Gemisches zu der zu verdichtenden Luft in den Arbeitszylinder; hier verdampft der flüssige Brennstoff, welcher einen niedrigeren Siedepunkt wie das Wasser hat, dem Druck und der Temperatur entsprechend und erhöht infolge der Dampfbildung den vorhandenen Verdichtungsdruck bei mäßiger Temperatur. Durch Verdichtung wird die Temperatur derart gesteigert, daß die Brennbarkeit des Dampfluftgemisches gewährleistet ist. Mittels Zündung gelangt das Dampfluftgemisch zur Explosion und verdampft nun auch das miteingeführte .Wasser. Nach erfolgter Expansion wird das Gasdampfgemisch durch Rohr e in den Behälter d und von dort durch den Schornstein f ins Freie gedrückt.

Die Ventilöffnung wird durch den Regler der Maschine bestimmt. .

Die Maschinen arbeiten als Explosionskraftmaschinen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Arbeitsverfahren für Explosionskraftmaschinen, welche durch flüssige Brennstoffe gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß der. hoch erhitzte flüssige Brennstoff während der Verdichtung der Luft und hoch erhitztes Wasser nach erfolgter Zündung, bei \^rerwendung leicht siedender Kohlenwasserstoffe hingegen ebenfalls während der Verdichtung in den Arbeitszylinder eintreten, wobei die Verdampfung derselben, sowie die Überhitzung des entstandenen Dampfes im Arbeitszylinder selbst erfolgt.

   Hierzu ι Blau Zeichnungen.