DE204821C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 204821 KLASSE 46 d. GRUPPE

MAURICE MARCILLE in PARIS.

Gleichdruckmotor. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. September 1904 ab.

Der neue Gleichdruckmotor unterscheidet . sich von den vorhandenen dadurch, daß die Entzündung und Verbrennung nicht in dem Zylinder und dementsprechend unterbrochen, sondern unmittelbar vor dem Zylinder in einer besonderen Kammer ununterbrochen stattfindet, und zwar derart, daß die Verbrennungsprodukte sofort und ohne Abkühlung in den Zylinder übertreten und dort zur Wirkung gelangen. Hierdurch werden gegenüber den bekannten Gleichdrückmotoren verschiedene Vorteile erreicht. Die Verbrennung ist eine vollkommenere ohne Rückstände, so daß man keinen Überschuß von Luft gegenüber dem Gas oder der Brennflüssigkeit, im besonderen Petroleum, braucht, sondern mit einem Minimum und entsprechend einer kleineren Kompressionsarbeit der Luft auskommt. Bei der ununterbrochenen Verbrennung bietet die Zündung keine Schwierigkeit. Die Regelung des Ganges durch Veränderung der 'Expansion wird eine bessere, da man die bekannten Steuerungen der Dampfmaschine mit geeigneter Kühlung verwenden kann und die Art der Verbrennung dabei nicht leidet. Dabei bleiben die übrigen Vorteile des Gleichdruckmotors gewahrt, im besonderen der hohe thermische Wirkungsgrad. ■ „
Um die Gase ohne Wärmeverlust aus der Verbrennungskammer in den Zylinder zu bringen, muß die Verbrennungskammer sehr klein sein, damit sie sich nicht in ihr aufhalten und abkühlen, und sie muß unmittelbar an dem Zylinder sitzen, damit in der Leitung keine Wärme verloren geht.

Diese beiden Bedingungen des kleinen Rauminhaltes und der unmittelbaren Verbindung mit dem Zylinder haben auch auf die Re45

gelung einen erheblichen Einfluß. Eine willkürliche Regelung der Luft- und Brennstoffzufuhr wird eine unmittelbare Regelung der Arbeit des Zylinders zur Folge haben, umgekehrt aber wird der Gasverbrauch des Zylinders rückwärts unmittelbar regelnd auf die Verbrennung einwirken, da bei geschlossenem Schieber oder Ventil die Verbrennung zwar nicht gleichzeitig aufhört, vielmehr einen kurzen Zeitraum weitergeht, jedoch die Zuflußmenge von Luft und Brennstoff sich sofort verringert. Man wird also sowohl durch Veränderung der Expansion als durch Veränderung des Druckes der Luft sofort regeln können. '

Der Arbeitsgang des Motors ist der folgende : Der Brennstoff und die Preßluft treffen in einer kleinen Kammer, die als eine bloße Erweiterung der Rohrleitung aufgefaßt werden kann, zusammen und brennen hier nach Art einer Bunsenflamme, nachdem anfänglich eine Entzündung durch irgendeine Zündvorrichtung stattgefunden hat. Die Preßluft strömt dabei aus einem Preßluftbehälter zu. Die Verbrennungsprodukte strömen unmittelbar weiter in die Schiebekammer des Motors und werden hier durch den Schieber bzw. Ventil.' nach beiden Kolbenseiten verteilt. In dem Zylinder wird also vor der Expansion annähernd derselbe Druck herrschen wie in dem Preßluftbehälter bzw. in der von dem Preßluftbehälter ausgehenden Leitung, in welcher durch ein Drosselventil der Druck vermindert werden kann. Diese Strömung und Verbrennung wird zunächst also vor sich gehen, während der Schieber einen der Zylinderkänäle offenhält. Sobald ein Kanal geschlossen wird, findet eine sehr geringe Nach-

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strömung von Preßluft in die Verbrennungskammer und der Verbrennungsprodukte in die Schieberkammer statt, bis dort der in dem Preßluftbehälter herrschende Druck erreicht ist. Hierauf würde die eigentliche Verbrennung aufhören und höchstens eine Nachverbrennung stattfinden können.

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß die Verbrennung tatsächlich bei den kleinen Zwischenräumen zwischen zwei Schieber-Öffnungen eine kontinuierliche zu sein scheint, daß jedenfalls eine besondere neue Zündung bei jeder Schieberöffnung nicht nötig ist. Der Verbrennungsvorgang pulsiert auf und ab, ohne je ganz aufzuhören. Dies gilt im besonderen, wenn man mehrere Zylinder mit versetztem Kolbenspiel mit einer Verbrennungskammer verbindet.

Bei diesem Vorgang ist der Maximaldruck, unter welchem der Motor arbeitet, abhängig von dem Druck der zuströmenden Preßluft und kann also ohne weiteres durch Regelung dieses Druckes mit geregelt werden. Andererseits wird der Verbrauch an Treibmittel unmittelbar durch den Schieber geregelt, indem gerade so viel Treibmittel erzeugt werden, als der Schieber in den Zylinder eintreten läßt.

Dieser Einfluß des Schieberspieles auf den Verbrennungsvorgang ist aber nur möglich, wenn die durch den Schieberschluß erfolgende Wendung der Treibmittelströmung unmittelbar einen Gegendruck in der Verbrennungskammer hervorbringt und so dort den Zufluß von Luft und Brennstoff zum Stehen bringt bzw. auf ein Minimum herabsetzt. Es darf also keine größere Gasmenge zwischen dem Schieber und der Verbrennungsstelle diese unmittelbare Einwirkung verhindern, d. h. es darf weder eine größere Rohrleitung zwischen der Verbrennungsstelle und der Schieberkammer vorhanden sein, noch darf die Verbrennungskammer selbst einen beträchtlichen Rauminhalt haben.

Bei der in den beiliegenden Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsform der Erfindung ist im besonderen noch die Kühlung des Zylinders durch einen Wassermantel vorgesehen, in welchem das Wasser unter demselben Druck steht, wie die verbrannten Gase, und verdampft. Der entstehende Dampf wird den Verbrennungsgasen beigemengt, jedoch in so geringen Mengen und in überhitztem Zustand, so daß deren Temperatur hierdurch nicht merkbar herabgesetzt wird. Außerdem ist zum Zweck der Benutzung des Motors bei Kraftwagen auch eine Kondensationsanlage für den Dampf vorgesehen.

Die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung läßt die schematische Gesamtanordnung erkennen, Fig. .2 die besondere Gestaltung der Verbrennungskammer.

α ist die Motorwelle, b der Arbeitszylinder, c der Schieber, welcher abwechselnd die Verbrennungskammer d mit der oberen und unteren Seite des Kolbens verbindet. Der Luftkompressor e wird von der Welle a in Betrieb gesetzt und drückt auf 10 kg komprimierte Luft in den Behälter / über, g ist der Petroleumbehälter, aus welchem die Pumpe h, die von der Welle α betrieben wird, das Petroleum unter dem nötigen Druck in die Verbrennungskammer hinüberdrückt. Die Luft wird unter einem Druck von 10 kg durch die Düse i in die Verbrennungskammer eingeführt, das Petroleum durch die Düse k. Die beiden Düsen k und i sind mit ihren Mündungen nahe beieinander an dem einen Ende der Verbrennungskammer angeordnet und bilden so eine Art Bunsenbrenner. Das Petroleum wird zweckmäßig vor seiner Einleitung in die Kammer in der Schlange m verdampft. Die Verbrennung kann jedoch auch ohne Verdampfung vollständig vor sich gehen.

Die Wärmewiedergewinnung erfolgt durch einen Wassermantel n, in welchem durch eine Pumpe 0 ein beständiger Kreislauf aufrechterhalten wird. Das Wasser im Mantel des Arbeitszylinders erhitzt sich rasch auf die Temperatur, welche notwendig ist, um den Wasserdampfdruck gleich dem in dem Luftdruckbehälter f herrschenden Druck oder etwas höher als diesen zu halten. Wenn beispielsweise der Kompressor e derart geregelt ist, daß in dem Luftdruckbehälter f ein ständiger Druck von 10 kg herrscht, so muß dieser Druck dauernd auch in der Verbrennungskammer d und ih dem Einlaß des Arbeitszylinders vorhanden sein. Die einem Druck von 10 kg entsprechende Wassertemperatur beträgt etwa i8o°, so daß also, wenn das Kühlungswasser des Arbeitszylinders diese Temperatur von i8o° erreicht hat, was sehr rasch eintritt, der Wasserdampf den gleichen Druck wie die aus der Verbrennungskammer austretende Gasmischung besitzt.

Der Wasserdampf wird dem oberen Teil des Kessels p entnommen, der in den Kühlmittelkreislauf eingeschaltet ist, und wird durch eine Rohrleitung w, die mit einem Rückschlagventil versehen ist, in die Kammer d eingeführt.

Das aus der Verbrennungskammer austretende Gasgemisch entweicht nach vollendeter Arbeitsleistung aus dem Arbeitszylinder b bei einer Temperatur, die sich nach dem Grad der Entspannung richtet; dasselbe besteht aus Stickstoff, Kohlensäure und zum Teil aus Wasserdampf. Zur Wiedergewinnung des Wassers treten die Gase nach dem Auspuff in einen Kondensator q geeigneter Konstruktion, worin das Wasser kondensiert und gesammelt wird, während die Gase nach außen treten. In diesem Kondensationsbehälter kann das Wasser eine Temperatur von ioo° haben, und es kann ohne Schwierigkeit mittels einer

Pumpe r, einer Rückleitung ^ und eines Dreiweghahnes t bei dieser Temperatur von ioo° iii den Kessel ρ hinaufgedrückt werden, sobald ■ in letzterem der Wasserstand unter eine bestimmte Grenze gefallen ist. Man braucht zu diesem Zwecke lediglich den Dreiweghahn t wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, mit einem Schwimmer des Kesselinnern p in Verbindung zu bringen. Das Kühlwasser wird

ίο. durch die Pumpe ο . im Kreislauf erhalten, welche dasselbe aus dem Kessel p in den Mantel η schöpft, von wo es durch das Rohr ν wieder in den Kessel p zurückgelangt. Der Kondensator q steht durch die Rohrleitung χ mit dem Auspuff des Motors b und durch das Rohr y mit der Pumpe r in Verbindung.

Die oben angegebenen Zahlen sind nur beispielsweise angeführt. In der Praxis wird der Druck in dem Luftbehälter, d. h. der Druck, der im Gesamtsystem vorhanden ist, der vom Motor verlangten Leistung entsprechend wechseln. Man wird zu diesem Zwecke einen Zentrifugenregulator o. dgl. in geeigneter Weise an dem Hahn ζ der Leitung i, welche den Druckluftbehälter mit der Verbrennungskammer verbindet, anordnen, da ja die Leistung des Motors proportional der in der Zeiteinheit eingeleiteten Luftmenge ist. Die drei Leitungen i, k und w des Gebläses können jede mit einem Rückschlagventil ausgestattet sein. Als Verbrennungsgas kann man auch Leuchtgas verwenden. Jedem Motoreinlaß kann eine besondere Verbrennung-skammer entsprechen, oder aber nur eine einzige für sämtliche Einlasse eines Motors vorhanden sein.

Fig. 2 zeigt im Schnitt die Verbrennungskammer d. Diese besteht aus einem Gußstahlmantel ι, dessen eines Ende mit einem Deckel 2, durch welchen die Luftzutrittsdüse 3 hindurchgeht, verschlossen ist. Letztere ist auf die Leitung i aufgesetzt. Konzentrisch innerhalb des äußeren Mantels 1 ist ein innerer Mantel 4 aus Platin eingesetzt. Der Zwischenraum zwischen dem inneren Futter 4 und dem äußeren Mantel 1 wird mit Asbest ausgestopft, um den inneren Kammerraum 4, der einer Temperatur von ungefähr 1200⁰ ausgesetzt ist, zu isolieren und den inneren Druck auf den äußeren Mantel 1 zu übertragen. Ein Rohr 5 mündet in den inneren Hohlraum des durch die beiden konzentrischen Mäntel 4 und ι gebildeten Generators. Das Ende 5 dieses Rohres ist derart umgebogen, daß es parallel zur Luftzuleitungsdüse 3 verläuft. Das Rohr 5 wird in geeigneter Weise durch eine konische Dichtung und eine Mutter7 am Mantel ι befestigt und ist an das Petroleumzuleitungsrohr k angesetzt. An dem gegenüberstehenden Ende ist der innere Mantel 4 durch einen Boden 8 verschlossen. Der Verbrennungsraum steht durch den Stutzen 9, der ebenfalls aus Platin bestehen kann, mit dem Einlaß des Motors in Verbindung. In gleicher Höhe mit dem Einlaßstutzen 9 ist in der Wandung des Zylinders eine Öffnung 10 ange-' bracht, in welche ein dem Rohr 5 analog gestaltetes Rohr einmündet, welches mit der Dampfleitung w verbunden ist. Als Zündvorrichtung dient ein beiderseitig offenes Platinrohr 11, dessen beide Enden durch Dichtun- gen und Muttern 12 und 13 in den Wandungen des Mantels 1 befestigt sind. Das den Kohlenwasserstoff zuleitende Rohr k ist bei m als Spirale ausgebildet; diese befindet sich in derselben Höhe und in derselben Achse wie das entsprechende Austrittsende des Zündrohres 11. Zum Anlassen des Motors wird durch die Windungen m die Flamme eines Brenners derart geleitet, daß das Rohr 11 erhitzt wird, und daß gleichzeitig der in dem Rohr 5 bzw. der Spirale m enthaltene Kohlenwasserstoff (Petroleum) verdampft; hierauf wird der Hahn ζ geöffnet, so daß Druckluft aus dem Behälter f in die Verbrennungskammer d eintritt. Das durch die Düsen 3 und 6 gebildete Gebläse entzündet sich, und von diesem Augenblick an bewirkt lediglich die Gebläseflamme die Verdampfung des Petroleums. Zur Erleichterung der Montierung besteht das Futter 4 aus mehreren Teilen; lediglich der äußere Mantel 1 muß vollkommen dicht abschließen und muß genügend widerstandsfähig sein, dagegen brauchen die Fugen des Futters nicht absolut dicht zu schließen.

Aus der Fig. 1 gehen auch die ungefähren Größenverhältnisse und die Lage der Verbrennungskammer mit Rücksicht auf den Arbeitszylinder hervor.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Gleichdruckmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung der Verbrennungsgase in einem unmittelbar vor dem Verteilungsorgan des Arbeitszylinders angeordneten Behälter und unter selbsttätiger Regelung durch die Zuströmung der Druckluft und des Brennstoffes infolge der beim Abströmen der verbrannten Gase in den Arbeitszylinder eintretenden Druckänderungen stattfindet.

2. Eine Regelung für den Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck durch einen Regulator verändert wird, welcher auf die Zuströmung aus einem Druckbehälter in die Verbrennungskammer wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.