DE183075C

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Publication number: DE183075C
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Es ist bekannt, einzelne der den Drücken ausgesetzten Teile von Wärmekraftmaschinen vor Erhitzung zu schützen, und zwar entweder nur durch Kühlung und Trennung jener Teile von den erhitzten (lasen mittels kälteren, arbcitslcislendcn .flauen oder Dämpfen, z, II. l.ufl; oder aber durch in geringer. Entfernung Von diesen Teilen angeordnete Wände.

(ieinäß der Erlindung wird mm die Trennung der beanspruchten Teile entweder durch in geringer Entfernung von den Teilen angeordnete Wände und durch Einleiten von wenig erhitzten (lasen in 'ilen Zwischenraum allein oder überdies durch'Einleiten wenig erhitzter dase an die von den Wandungen nicht gedeckten Stellen allseitig hczw. gänzlich durchgeführt, so 1!41H₁ sie weder direkt noch durch Vermittlung anderer Teile von den hocherhitzten (lasen berührt werden, d. h. bis auf wenige llcrühningsstellcn der meist schlecht teilenden Teile, und ücmznfolge talsächlich wirksam vor unzulässiger Erhitzung geschützt sind.

Eine Kühlung wird bei hohen Vcrdichlitngstcmpcrnturcn ,■ auch ohne Erhitzung immer notwendig. Die Erfindung vermeidet .iber ebenso den schädlichen Einllnß gekühlter Wandungen auf die Eetiergase. wie sie den Einfluß der letzteren auf die AVandnngcn vermeidet.

Die in den Zwischenräumen zwischen den zn schützenden Teilen und den Wänden oder aber ah die von den Wänden nicht gedeckten

Stellen eingeleiteten, wenig erhitzten Ga-c übertragen zwar in bekannter Weise die Drücke, nicht alier die Wärme auf die zu schützenden Teile und leisten durch Wärmeaufnahme Arbeit, indem sie mit expandieren.

In der Zeichnung ist in Eig: 1 eine Explosionsfcraftmascliinc für Kohlenstaub im Schnitt, in Fig. _' dessen Zündvorrichtung in größerem Maßstabe im Schnitt und in Fig. 3 ein. Ventil im Schnitt, dargestellt, welches zur Ausführung des Verfahrens dient.

Die dargestellte, einfach wirkende ExplosioMskraftmaschine bestellt, aus dem Arbeitszylinder 1, an welchen sich unten der im Durchmesser größere \ crdichluugszvlinder 2 und an diesen das geschlossene Kurbelgehäuse 3 anschlici.il. In den Zylindern 1 und _' gleilei ein Stufenkolben 4. welcher durch l'leuelstange 5 und Kurbel 6 auf Welle 7 wirkt. Auf der den Drücken der Arbeitsgase ausgesetzten Seite ist in den Kolben ein Topf X aus wärnieisoliercndcin. feuerfestem Material, wie Schamotte, Quarz. < Iraphit, Asbest usw. derart eingesetzt, daß bis auf wenige kleine Berührungsflächen ein Zwischenraum i) zwischen Kolben und Topf βο cnMchl. Di.r Boden (\vfi Topfc,s_v^cATUtUtH auch die Wandungen sind mil vielen kleinen Kanälen 10 durchzogen, so daß der Topf lamellenarlig zusammengesetzt erscheint. Ein oder mehrere Ventile It verbinden beim .Offneu den Zylinderraum 12 mit dem Kurbelgehäuse ΐχ während die Ventile 14 die Räume 15 und 13 miteinander verbinden. Durch

WnIiIi¹ I'' \v in I ilio Aiil.tenluft in den Raum is eingesaugt.

Der Brennstoffzufuhr- mid Zündappaial hcsli'lit (J'"iff· I "'"' 2) ;ins riiH'in in ilen I lcckcl 17 eingesetzten Rohr 18, zweckmäßig ans feuerfestem Material, welches an seinem linieren linde ein Kinlaßvcnlil 19 gleichfalls ans feuerfestem Material trägt, das mittels Slanmvii JO, die oben durch einen Ring verbunden sind, veil der Keder _>i geschlossen gehalten wird, Letztere liegt im Zylinderdeckel niißerhall) des liereiches der Keucrgasc. Das Rohr 18 ist im Arbeitszylinder von einer Wand JJ, zweckmäßig aus feuerfestem Material, derail umgehen, dall wie beim Kolben zwischen beiden einerseits und dein Deckel und letzlerem andererseits ein Zwischenraum -',"j verbleibt. Rohr 1S und Wand 22 körnten aus einem Stück bestehen und beweglich als \ erdiiinycr

ao ausgebildet sein. Innerhalb der Wand 22 münden, den Deckel durchsetzend, das Brennstoit'zuführrohr 24 und ein Ki>br 2·,, welches durch eine Leitung mit dem Kurbelgehäuse 13 verbunden ist und an seinem unteren linde ein durch Ztigdralil 2ii und Keder 2f geseblossenes Ventil 28 besitzt. Durch einen Kanal .:n wird die l.ufl aus dem Rohr 25 in den Zwischenraum 23 geleitet. Im Rohr 18 ist ferner die Ztindstange 30 geführt, weiche unten ein Rückschlagventil 31 trägt und oben an einen Querann 32 stößt, welcher durch Steiterslnngc 33 mit Hilfe der Keder 34 hin- und herbewegt wird. Die Sleiierstange 33 wird durch Unrundscheibe 35 mittels Hebels 3'> abwärts gezogen. Der Auslaßkreisschieber -1 37 wird mittels*eines geeigneten nicht dargestellten Steuergestänges bewegt.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende:

-In der Stellung der Kig. I hat der Kolben 4 seinen Arbeitshub vollendet und durcjt Ventil 16 Luft in den Raum 15 angesaugt. Der Schieber 37 wird rasch geöffnet, und durch die Ventile π und 28 tritt, infolge des übcr-

45"druckes wenig erhitzte I.lift aus dem Kurbelgehäuse 13 in acn Zylinder ein und treibt die Abgase rasch hinaus. Nach etwa einem Drittel bis zur Hälfte des Kolbcnnicklaiifes (je geringer die Belastung.-also je geringer die ISrcnnstofleinfuhr, desto früher) schließt Schieber 37, und min wird die I.lift bis zur oberen Todinge des Kolbens verdichtet. Iu letzterer oder etwas vorher erfolgt die Zündung des im Rohr 18 zwischen den λ ¹VnI ilen ■ i<; und 31 befindliche!! DruekluflbrennstolT-gcmisclirs durch Niedergehen der Zündslange 30. Das Ventil'31 schließt dabei ab und der (lurch Krhitzung an den heillen Wandungen und (lurch Verdichtung der l.ufl vorctitzündete Brennstoff gelangt infolge des Überdruckes über das Ventil 19 in die hochverdiehlele Arbeit shift in den Zylinder, inmiflen welcher er vollständig verbrennt.

Während der Kxplosion befindet sich der Kolben in einer solchen Stellung, dall die C5 ■Zündvorrichtung am weitesten in den Hohlraum des Topfes 8 eingedrungen ist. Demzufolge sind sämtliche Teile, «eiche einen Druck aufzunehmen haben, durch die Wände und die im Zwischenraum zwischen denselben und den Teilen vorhandene wohl hnchvcrdiehlcle, aber nicht erhitzte f.lift im Augenblick der höchsten Temperatur von den hocherhitzten linsen getrennt ; demzufolge überträgt diese l.ufl wohl den Druck, nicht aber die Wärme auf die die Drücke aufnehmenden Teile.

Heim nächsten Kolbcnrücklauf οΙίηιΊ der Aiislallscliieber rasch und erfolgt nun wieder während eines Teiles desselben durch Kinticten willig* erhitzter Luft durch Ventile fin 11.28 das Austreiben der Vcrhrcnnungsprndiiktc und der in den Zwischenräumen befindlichen l.ufl. An deren Stelle Iritt nun wieder frische JL'uff, die noch eine Kühlung der beanspruchten Teile und der Wände bewirkt. Sj

Die Maschine arbeitel im Zwcilakt, da während eines gröllcreu oder geringeren Teiles des Kolbcnrücklaufes (nicht im Hubwechsell die Austreibung der Abgase und Kinleilen der Arbeilshift, und zwar beides in demselben !)" Sinne erfolgt. Dadurch, sowie durch die eventuell bei Kühlung mögliche. Anwendung hoher Arbeilsspaiiniingen gelangt man, besonders bei der doppelt wirk^ide'n Ausführung, zu sehr geringen Dimensionen. Da keine glühenden Schlacken mit Metallteilen in Berührung kommen, ist ein Kiiischniclzen derselben, namentlich in. die Wandungen, und Verschlacken unmöglich, ebenso ein Verstauben, da stets, frische Luft im Überschuß durch- und nachgeblasen wird. Daher können auch feste BrennstolTc, vorzugsweise in Pulverform, verwendet werden. Die l'iennsloffzufnhr erfolgt, mittels verdichteter Luft, die auch mit Wasserdampf und dergl. gcmischt sein kann. Der durch eine Mühle erzeugte Kohlenstaub gelangt durch Rohr 38 in die Kammer 39, in welcher ein Verteilungsschicber .)o mit schräger,Oberer !'"lache durch Zugstange 41 vom Regler verstellt wird, so daß ein gröl.lerer oder kleinerer Teil zum Rohr 42, der übrige zur Ableitung 43 gelangt. So fällt eine bestimmte Menge Kohlenstaub in die Bohrung 45 <\c^ Abschlußschiebeis 44. wenn sich derselbe unter dem Rohr :|2 be- 115 , findet, was während der Expansionsperiode der Fall ist. indem dabei Schieber 44 das Rohr 40 abschliel.lt. Dieser AbschluBschieber wird nämlich gleichzeitig durch eine geeignete Steuerung mil. dem. Auslal.lschieber ^y be-Wcgl, und zwar derart, dall Bohrung 45 sich unter einem Rohr 49 befindet, solange der

AuslaUsehichor ,ΐ" offen isl, «I. li. «lic Einführung des BreimstolTcs in das Innere .|es Koines |S erfolgt dann, wenn in letzterem !»ein überdruck lierrsclit. Die Brennstoffeinfuhr geschieht durch Naehströmcn der hochvordichtoton Ι,ηίΙ aus Rohr 49, wolohe den lironn.stolT vor sich her in den Zündrauiu über das Ventil 10, Ireibt, sieh erwärmt, indem sie die. lietrofTendcir Teile MhIt und gloichzeitig den Abschluß nach hinten bi'zw. auUen bildet.

Diese hochverdichtete Luft wird von einer Pumpe geliefert, deren Zylinder von dem (•bereu Teil der Steuerstand 33 gebildet wird und deren Kolben 47 am (iestell der Maschine befestigt ist. Der Kolben 47 trägt das Dniclivenlil .(S, von welchem die Leitung 4<) über einen Windkessel und über den Kanin, welcher deii Schieber 44 enthält, abzweigt.

Durch das Saugventil 51 wird ans der Atmosphäre oder zweckmäßig ans dem Kaum 13 durch eine nicht gezeichnete Leitung Luft angesaugt". Durch das Nächst minen von verdichteter I.nft in das Zündrohr 18 werden in demselben zwei Schichten, nämlich eine untere brcnnstoffrciche und eine, obere brennstoffarme be/.w. -leere gebildet.

¹ICs ist zwar Keine scharfe Trennung der hoch erhitzten und kalten Gase vorhanden, aber durch den geringen Querschnitt im Verein mit der T.äuge der Gassäulo und der Bewegung derselben wird Ix'i der lanzen Zeit eine Mischung verhindert und eine isolierung und Kühlung, der äußeren abschließenden Teile bewirkt, indem sieh eine Keihe ineinander übergehender Schichten bildet, die nach oben zu immer weniger erhitzt sind, da die I.lift den Brennstoff vor sich herbläst und in deren oberen Teile sich nur reine T.ufi hcfindet, die auch die isolierlräger kühlt und deren Wärme in Arbeit umsetzt.

Die brcnnstoll'arine Luftschicht schützt daher die Zündstangc bezw. BrennstolTztiführuugskolben vor unzulässiger Erhitzung und leisU'l später durch Expansion Arbeit.

Die Kntzündung <h·^ Brennstoffes erfolgt ( teils durch Erhitzung an den heißen Wan-' düngen, teils 'durch Verdichtung der Luft. ■ Letztere wirkt hauptsächlich im Anfang bei kalter Maschine und wirkt mehr als Sichorung der Entzündung. Bei normalem Gange dürfte Selbstentzündung stattfinden, deren ,Rückwirkung das Rückschlagventil 3t ver-1 hindert. ·

Eig. 3 zeigt als weiteres lieispicl zum : Schutz beanspruchter Teile vor unzulässiger Erlu'lzung ein Einlaßventil, bei welchem der Körper 82 von beiderseits zweckmäßig liitzcfesten Wandungen mit Zwischenräumen y (aber wenigen Bcrührungsstellcn) umgeben ist, in welche in entsprechender Weise, z. H.

bei jedem Hub, wenig heiße gespannte Dämpfe oder Gase (Luft) geleitel werden, die arbeilleistend die Teile kühlen und sie von den heißen (lasen trennen. Ebenso* sind die 6j übrigen, durch einseitigen Druck beanspruchten Wandungen des Vcntilgehäuscs, dir Rohrleitung usw. geschützt und wird dieser Schutz zweckmäßig auch auf die Ventiislangc 83, welche zur Zuleitung wenig heißer Luft und dergl. dient, ausgedehnt, obwohl dieselbe keinerlei .einseitige Beanspruchung erleidet (der Wärmeleitung wegen). Auf einer Höhe, gleich dem Hub des Ventils, ist die Anbringung der Wand nicht möglich, daher dort, sowie am AuslaßschiebVr die Trennung der beanspruchten Teile von den heißen (lasen nur durch die wenig erhitzten (läse erfolgt.

Infolge der Trennung der ΛιΙκ-i'sliifl, Dampf, (las, in einen hocherhitzten und einen 80 ■ kühlenden, isolierenden Teil wird jeder 1 achlcilige Wärmeverlust durch Kühlung vermieden. Zum Schutz der Wandungen cor den heißen (lasen werden dieselben mit arbeitleisteiiden Gasen oder Dämpfen gekühlt. Diese Kühlung erfolgt stets in demselben Kaum, in welchem die Erhitzung stattfindet, direkt durch arbeitleistende (d. h. hierauf expandierende) Dämpfe oder (läse (Luft), wobei es unwesentlich ist. ob dieselben be- 9" teils in verdichtetem Zustande an diese Stellen gebracht oder erst-in denselben verdichtet werden; in letzterem VaIIo muß allerdings die Verdichtung rascher erfolgen als die-Expansion', wenn ein Arboitsgewinn erzielt werden soll. Es kann durch Aussetzen der Brenn- · stofTeinführung oder 'durcji mit der Erhitzung abwechselndes¹ Einleiten wenig erhitzter,verdichteter (läse oder Dämpfe (Luft) erfolgen. Die AVärmc der Wanduu- mn gen wii'd von dieser (nicht besonders erhitzten) T.ufl aufgenommen und in Arbeit umgesetzt, die Temperatur der Wandungen also ohne Energieverlust vermindert. Die , Maschine kann auch.mit mehrstufiger Expan- i«5 sion und Vordichtung eventuell sogar unter Anwendung einer bekannten Kühlung ausgeführt werden, die hier nicht schädlich wirken kann, weil der Verbrennungsraum isoliert ist. 'Einzelheiten, wie /..Ii. die Steuerung. Art und Weise der Verdichtung usw. können in verschiedenster Weise ausgeführt werden. Die. Verdichtung kann z.B. in kürzerer Zeit, etwa nur im letzten Teil des Hubes oder auch ganz außerhalb <\ί·> Arbeitszylimlers, z. 11. isothcr- "5 misch, erfolgen, ebenso das Einleiten der frischen Luft erst nach einem Teil des KoI-bcnrücklaufes. Das Verfahren kanu auch für andere Gase oder Dampfe Anwendung finden (■/.. B. für HcißdampO ; der Verbrennung*- raum kann auch unveränderlich sein. Die Maschine kann ein- und mehrzylindrig, ein-

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mill doppeltwirkend und mil mehr- I er Kxpaitsion mill \ öldichtung ausgo- j

führt viTili'ii. Die Vorm «los Kolbens ιιικί ilii , Anordnung iler 1 .iift|nin\iK· kanu beliebig so in i und die Abführung der Abgase, und die l.ufleinführung auch umgekehrt, lcl/.lo.rc ;iin Zy- I linderdcekol, ersten· im Kolbenboden erfolgen. ■ . l'eniei ermöglicht diese Art der KnI/im- j dung eine Vorandorharkcit der angewendete» j Uiennstoffmongon in den weitesten dicnzen . und damit die Möglichkeit der überlastung I und einer genauen Regelung der Maschine, ι Wenn es auf größtmögliche Kleinheit an ^! kommt (/.. II. hei Fhiymaiclunon). kanu man aueh Spannungen von κκι Atm. und darüber ι :unvoiuleli mid dabei kühlen, was hier nicht schiidlieh wirkt. Die einfache Konstruktion beansprucht fast keinerlei Wartung und ist dieselbe adf Anlassen und Abstellen, Erneuem des HrennstolTvorrates, Schmierung uikI'lustani-llinttuiip: beschränkt.

I. Verfahren zur Kühlung der bean I spiuchten Teile von Wärmekraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dall in die schmalen Räume, welche zwischen t\L'n zu schützenden Teilen und den entlasteten

Isolierkörpern oiler zwischen diesen selbst i

angeordnet sind, wenig erhitzte (läse oder >

Dämpfe (Luft) eingeführt werden, so daß ^:

■die Isolierteile· entlastet und gekühlt, die _;

beanspruchten Teile aber gänzlich von ^;

dem hocherhitzten IVetriebsniittel getrennt >

werden. . ■■
2. Verfahren nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, dall die Kill führung des Bronnslofl'cs innerhalb (feuerfester) entlasteter Wandungen erfolgt, wobei die nachgcleitete Luft- oder (iasschichl die iiul.icrct! abschlicflcmlcn Teile von dem hocherhitzten lletriebsim'llel . trennt und schützt und die feuerfesten Teile kühlt.
3. Vorfahren nach Anspruch !-"für Zweitaklexplosionskraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall die Vcrhronnungsvücksiamle im Zylinder durch die wenig erhitzten Hase oder Dämpfe (l.ufl) nur wahrend des ersten 5" Teiles des Kolbenrücklaufes ausgetrieben werden und gleichzeitig die wenig er-, hitzten (läse, Dämpfe oder l.ufl au deren Stelle treten.
4. Maschine zur Ausführung; des Vorfahrens nach Anspruch I, dadurch ge- · kennzeichnet, daß der Kolben- oder Zylinderdeckel mit einer topffönmgen Haube und der andere Teil (der Zylinderdeckel bezw. Kolben) mit einem in diese Haube So passenden Verdränger ausgerüstet isl und dall die Leitungen, Ventile usw. vor der ■ r.erühniug der heißen <iasc. Dämpfe (Luft) durch entsprechend geformte isolierte Körper geschützt sind, die behufs ^f>5 Kntlastung durchlöchert sind oder aus kleineren, einzelnen Teilen bestehen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall die Isolierkörper abwechselnd von den crhitzleii und von den 7» wenig erhitzten kühlenden (lasen oder Dämpfen bestrichen werden.

Hierzu 1 .blatt /.ciclmiingcn.