DE2405380A1

DE2405380A1 - Dampf-kolbenmotor

Info

Publication number: DE2405380A1
Application number: DE19742405380
Authority: DE
Inventors: Karl Gross
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-05
Filing date: 1974-02-05
Publication date: 1975-08-14

Description

Karl Groß, 8351 Moos/Ndb. ü. Plattling und Josef Maidl, 8351, Moos/Ndb. ü. Plattling, Haus Nr. 230 Dampf-Kolbenmotor Gegenstand der Erfindung ist ein Dampf-Kolbenmotor mit Kurbeltrieb, Kolbenzylinder und Zylinderkopf.
Es ist eine Anzahl von verschiedenen Ausführungen von Dampf-Kolbenmotoren bekannt. Alle diese Ausführungen haben gemeinsam, daß der Dampf in einem Dampferzeuger, beispielsweise in einem beheizten Kessel erzeugt wird und dem Motor über aufwendige Steuereinrichtungen wie Schieber oder Ventile zugeführt wird0 Der hiermit verbundene Aufwand ist sowohl im Hinblick auf die Konstruktion als auch auf die Kosten erheblich, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Aufwand zu senken und einen Dampf-Kolbenmotor zu schaffen, der sehr einfach im Aufbau und damit leicht und billig ist und der einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Dampferzeugung durch Einspritzen von Wasser in den beheizten Zylinderkopf kurz vor dem oberen Todpunkt des Kolbens erfolgt.
Es wird hier also ein völlig neuer Weg beschritten, durch Verlegung der Dampferzeugung von einem gesonderten Dampferzeuger in den Zylinderkopf des motors, wodurch aufwendige Steuerelemente und Dampfleitungen entfallen. Die Beheizung des Zylinderkopfs kann mit bekannten Mitteln erfolgen, vorgezogen wird jedoch eine elektrische Beheizung, weil diese sauber, einfach anbringbar und betriebssicher ist.
Der Auslaß des Abdampfes aus dem Zylinder erfolgt über von der Kolbenoberkante gesteuerte Schlitze im Bereich des unteren Todpunkts. Diese Abdampfsteuerung weist die bekannten Vorzüge auf, insbesondere denjenigen, daß keine zusätzlichen bewegten Steuerelemente benötigt werden. Zweckmäßigerweise wird zur Verbesserung der Energieausnutzung außen von dem Abdampf umströmt und damit aufgeheizt.
Außerdem kann der Abdampf dazu verwendet werden, das in den Zylinderkopf einzuspritzende Wasser zu erwärmen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Zylinder durch von der Kolbenoberkante gesteuerte Schlitze,die unterhalb der Abdampfschlitze liegen, mit der Atmosphäre verbunden ist. Im unteren Todpunkt des Kolbens wird daher der Zylinder belüftet und die Luft bei der Aufwårtsbewegung komprimiert, so daß im darauffolgenden Arbeitstakt nicht nur der Druck des expandierenden Dampfes, sondern auch der Druck der durch die Erwärmung expandierenden Luft zur Verfügung steht, Einzelheiten und weitere wesentliche Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung hervor.
Der Dampf-Kolbenmotor gemäß der Erfindung hat ein Kurbelgehäuse 1 mit der darin gelagerten Kurbelwelle 2. Diese weist Kurbelwangen 3 auf, die als Schwungmassen ausgebildet sind und die einen Kurbelzapfen 4 tragen. Dieser wird von dem Auge 5 der Pleuelstange 6 umschlossen0 mit dem Kurbelgehäuse 1 ist der Zylinder 7 verschraubt, in dem der Kolben 8 mit den Kolbenringen 9 gleitet. Der Kolben 8 ist durch den Kolbenbolzen 10 mit dem Kolbenbolzenauge 11 der Pleuelstange 6 verbunden. Der Zylinder 7 wird durch den Zylinderkopf 12 verschlossen, der mit Schrauben 13 auf dem Zylinder 7 befestigt ist0 Der Zylinderkopf besteht aus warmfesten Werkstoff und weist Kanäle 14 auf, in denen eine Heizspirale 15 verlegt ist. Die Zuleitung des elektrischen Stroms zu der Heizspirale 15 erfolgt, wie schematisch dargestellt ist, bei 16.
In den Zylinderkopf mündet eine Düse 17, an die über eine Verschraubung 18 eine Leitung 19 angeschlossen ist. Diese ist mit einer Einspritzpumpe 20 verbunden, welche (nicht dargestellt) von der Kurbelwelle 2 angetrieben und gesteuert wird.
Der Zylinderkopf 12 weist innen auf den Kolben zu gerichtete Rippen 21 auf, die der Vergrößerung der Heizfläche dienen.
Er ist gegenüber dem Zylinder 7 durch eine Dichtung 22 abgedichtet und von einem Deckel 23 umgeben. Im Bereich des unteren Todpunktes des Kolbens 8 weist der Zylinder Schlitze 24 auf, in die die Abdampfleitung 25 mündet. In diese ist ein Rückschlagventil 26 eingebaut. Die Abdampfleitung führt in den vom Äußeren des Zylinderkopfes 12 und dem Deckel 23 gebildeten Raum 27 und von dort aus durch einen Kanal 28 zu einer nicht dargestellten Beheizungseinrichtung für das einzuspritzende Wasser und gegebenenfalls zu einem nicht dargestellten Kondensator. Unterhalb der Schlitze 24 hat der Zylinder 7 einen weiteren Schlitz 29, der über einen Kanal 30 mit der Atmosphäre in Werbindung steht, Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Dampf-Kolbenmotor arbeitet wie folgt: Der Zylinderkopf 12 wird durch die Heizspirale 15 auf eine hohe Temperatur, die bis zur Glühtemperatur gehen kann, gebracht. Kurz bevor der Kolben 8 bei Drehung der Kurbelwelle in Pfeilrichtung 31 seinen oberen Todpunkt erreicht, wird durch die Einspritzpumpe 20 über die Leitung 19 Wasser in dosierter Menge mit der Einspritzdüse 17 in den Zylinderkopf 12 eingespritzt0 Das Wasser trifft auf die Heizfläche 32 des Zylinderkopfes, deren Oberfläche durch die Rippen 21 vergrößert sein kann.
Hier wird es schlagartig verdampft und der expandierende Dampf treibt den Kolben 8 nach unten, Der auf den Kolben wirkende Dampfdruck erzeugt eine Kraft, die über den Kurbeltrieb auf die Kurbelwelle 2 übertragen wird und dort als Drehmoment abgenommen werden kann0 Kurz bevor der Kolben 8 seinen unteren Todpunkt erreicht, öffnet seine Oberkante die Schlitze 24 und der Abdampf strömt über die Abdampfleitung 25 durch das Rückschlagventil 26 in die Kammer 27, wobei ihm weitere Wärme entzogen wird, die der zusätzlichen Heizung des Zylinderkopfes 12 dient0 Der aus der Kammer 27 durch den Kanal 28 abströmende Abdampf kann weiter zur Erwärmung des einzuspritzenden Wassers verwendet werden und einem nicht dargestellten Kondensator zugeführt werden, aus dem die Einspritzpumpe 20 das Kondensat wieder ansaugt. Im unteren Todpunkt öffnet die Oberkante 33 des Kolbens 8 auch den Schlitz 29, der das Innere des Zylinders 7 mit der Atmosphäre verbindet, Das Rückschlagventil 26 verhindert bei dieser Verbindung das Rückströmen von Abdampf in das Innere des Zylinders. Beim anschließenden Aufwärtshub des Kolbens 8 wird die in den Zylinder eingedrungene, unter atmosphärischem Druck stehende Luft verdichtet, um neben dem Dampf als zusätzlicher Energieträger zu dienen. Kurz vor Erreichen des oberen Todpunkts wird wiederum Wasser eingespritzt und ein neuer Arbeitstakt beginnt, Der motor arbeitet also im Zweitakt-Verfahren.
Zur Vereinfachung des Motoranlaufes können mittel vorgesehen sein, die bei den ersten Arbeitstakten des Motors die Kompression der Luft verhindern. Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt. Es kann z.B. im Kurbeltrieb ein Kreuzkopf vorgesehen sein, auch liegen Mehrzylinder-Sotoren bekannter Bauart im Bereich der Erfindung.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Dampf-Kolbenmotor mit Kurbeltrieb, Kolben, Zylinder und Zylinderkopf, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dampferzeugung durch Einspritzen von Wasser in den beheizten Zylinderkopf (12) kurz vor dem oberen Todpunkt des Kolbens (8) erfolgt.
2. Dampf-Kolbenmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t a daß der Zylinderkopf (12) eine elektrische Beheizung (15, 16) aufweist.
3. Dampf-Kolbenmotor nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abdampf den Zylinder (7) über von der Kolbenoberkante (33) gesteuerte Schlitze (24) im Bereich des unteren Todpunkts verläßt.
4o Dampf-Kolbenmotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abdampf den Zylinderkopf (12) außen umströmt und das einzuspritzende Wasser erwärmt.
5. Dampf-Kolbenmotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Ahdampfleitung (25) ein Rückschlagventil (26) eingebaut ist.
6. Dampf-Kolbenmotor nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zylinder (7) durch von der Kolbenoberkante (33) gesteuerte Schlitze (29), die unterhalb der Abdampfschlitze (24) liegen, mit der Atmosphäre verbunden ist.
7. Dampf-Kolbenmotor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Zylinderkopf (12) innen dem Zylinder (7) bzw. Kolben (8) zugewendete Rippen (21) aufweist.
8. Dampf-Kolbenmotor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Wasser durch eine von der Kurbelwelle (2) angetriebene und gesteuerte Pumpe (20) mittels einer Düse (17) in den Zylinderkopf (12) eingespritzt wird0