DE249919C

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Publication number: DE249919C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46«. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. November 1910 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosionskraftmaschine, bei welcher die Verbrennungsgase in einen Dampfgenerator geleitet und in demselben zwecks Dampfentwicklung mit dem Kühlwasser gemischt werden, worauf der sich entwickelnde Dampf zur Arbeitsleistung ausgenutzt wird. Bei dieser Maschine werden die sämtlichen Abgase der Zylinder der Explosionskraftmaschine mit dem Kühlwasser gemischt, um eine möglichst starke Dampfentwicklung zu erzielen. Es ist bereits bekannt, einen Teil der Verbrennungsgase einer Explosionskraftmaschine mit dem Kühlwasser für die Zylinder der letzteren in Berührung zu bringen, um Dampf zu entwickeln, welcher alsdann zur Arbeitsleistung ausgenutzt wird. Bei den bisher bekannten Maschinen dieser Art wird nur ein geringer Teil dieser Verbrennungsgase mit dem Kühlwasser in Berührung gebracht, indem im Augenblick der Explosion ein Ventil geöffnet wird, durch welches ein Teil der Explosionsgase zu dem Kühlwasser übergeleitet wird. Die Abgase der Explosionskraftmaschine kommen jedoch bei diesen bekannten Maschinen nicht mit dem Kühlwasser in Berührung.

Gemäß der Erfindung werden sämtliche Abgase, nachdem sie in den Zylindern der Explosionskraftmaschine Arbeit geleistet haben, zu dem Kühlwasser geführt, um eine Dampfentwicklung hervorzubringen. Es werden somit sämtliche Abgase mit dem Kühlwasser gemischt, wodurch eine starke Dampfentwicklung erzielt wird. Diese Abgase wirken zunächst auf einen Kompressorkolben, welcher die Welle der Explosionskraftmaschine antreibt, und sie werden durch diesen Kompressor in einen Generator übergeleitet, welcher einen Dampfzylinder umgibt, dessen Kolben mit dem Kolben des Kompressors in Verbindung steht und auf welchem der im Generator entwickelte Dampf einwirkt, um Arbeit zu leisten. Bei der Maschine wirkt sowohl der Kompressorkolben als auch der Kolben des Dampfzylinders unmittelbar auf die Welle, welche mit den Kolben der Zylinder der Explosionskraftmaschine in Verbindung steht.

Gemäß der Erfindung können ferner die Abgase in den Dampfzylinder selbst unmittelbar geleitet werden, um von dem Kolben des Dampfzylinders in den Generator gepreßt zu werden, worauf der sich im Generator entwickelnde Dampf in den Dampfzylinder übergeführt wird, um auf dem Kolben des letzteren Arbeit zu leisten.

Verschiedene Ausführungsbeispiele von Explosionskraftmaschinen gemäß der Erfindung sind auf den Zeichnungen veranschaulicht.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch eine Maschine gemäß der Erfindung, während die Fig. 2 einen Querschnitt einer abgeänderten Ausführungsform erkennen läßt, und zwar in einem größeren Maßstabe wie die Fig. 1.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Maschine mit innerer Verbrennung besitzt drei Zylinder a. Der vierte Zylinder b, dessen KoI-

ben b¹ seine Bewegung auf die gemeinsame Kurbelwelle c durch die Stange d in gebräuchlicher Weise überträgt, soll als Kompressor bezeichnet werden.

Unmittelbar über dem Kompressionszylinder ist der Zylinder e angeordnet, welcher als Dampfzylinder bezeichnet werden soll. Der Kolben e¹ des Dampfzylinders und der Kolben b¹ des Kompressorzylinders sind miteinander verbunden. Der Dampfzylinder e ist von einem Dampferzeuger f umgeben. Sämtliche Zylinder sind mit Einlaß- und Auslaßventilen versehen, welche durch Daumenwellen in bekannter Weise gesteuert werden. Eine oder mehrere Pumpen bewirken die Zirkulation des Wassers, welches für die Kühlung der Verbrennungszylinder und für die Speisung des Generators vorgesehen ist. Diese Pumpen werden durch geeignete Mittel in Bewegung gesetzt.

Die Verbrennungszylinder a, a, a, welche mit Benzin gespeist werden, sind in folgender Weise ausgebildet.

Sie bestehen aus einem inneren Zylinder a, in dem sich der Kolben a¹ in gebräuchlicher Weise bewegt. An der Außenseite dieses Zylinders ist in der Metallstärke eine schraubenförmige Nut a² von geeigneter Gestalt angeordnet. Außerhalb des inneren Zylinders ist ein Mantel a^s angebracht. In die schraubenförmige Nut wird Wasser gepumpt, welches auf seinen Weg zu dem Generator um die ganze Außenfläche des inneren Zylinders läuft, um so viel Wärme wie möglich aufzunehmen. Die Einlaß- und Auslaßventilkammern führen durch den Mantel und sind zweckmäßig an dem inneren Zylinder und an dem äußeren Mantel angeschweißt oder durch geeignete Mittel an diesen befestigt, so daß eine wasserdichte Verbindung entsteht. Die Ventilkammern sind hohl ausgebildet, so daß Wasser von der schraubenförmigen Nut diese Kammern umfließen kann. Das Wasser oder die Flüssigkeit (zweckmäßig wird Wasser verwendet) kann zu den schraubenförmigen Nuten der drei Verbrennungszylinder nacheinander oder zu jedem einzelnen Zylinder gesondert geführt werden.

Das Wasser wird, wie es in der Fig. 1 veranschaulicht ist, von dem Boden des Kondensators g längs der Röhre h zu dem ersten Zylinder gepumpt. Nachdem das Wasser diesen Zylinder umkreist hat, tritt das Wasser durch die Röhre g¹ in den zweiten Zylinder und dann durch die Röhre g² in den dritten Zylinder und endlich durch die Röhre g^s in den Generator.

Wird hingegen das kalte Wasser gleichzeitig in jeden Zylinder gesondert eingeführt, so sind geeignete Zweigrohre vorgesehen, die' von der Pumpe bzw. den Pumpen zu dem Zylinder und dann zu dem Generator führen. Die Zirkulation des Wassers ist zweckmäßig vom Boden nach dem oberen Ende des Zylinders gerichtet bzw. von dem kältesten zu dem heißesten Teil des Zylinders.

Um den Mantel a³ der Benzinzylinder a kann eine geeignete Kammer angeordnet sein, welche von Luft angefüllt ist, um Wärmeverluste durch Strahlung zu verhindern. Gegebenenfalls kann der Mantel a³ der Zylinder a auch durch ein geeignetes, die Wärme nicht leitendes Material umschlossen sein..

Da der Wasserraum der Zylinder α beschränkt ist, so wird die erforderliche Abkühlung zur Arbeitstemperatur durch ein rasches Strömen des durch die Pumpe h¹ in Zirkulation versetzten Wassers bewirkt. Diese Pumpe h¹ wird durch die Kurbelwelle c in Bewegung gesetzt.

Wenn das Wasser die Zylinderköpfe verläßt und zu dem Generator fließt, so wird es dort weiter erwärmt.

Anstatt daß die schraubenförmigen Nuten a² auf dem Zylinder α angebracht sind, können sie auch an der Innenseite des äußeren Mantels a³ angeordnet sein, wie es in der Zeichnung veranschaulicht ist.

Die Abgase der Zylinder α werden durch Öffnungen der Auslaßventile und durch Kanäle j in ein Rohr oder in einen Behälter i geführt. Dieser Behälter i kann von einem Mantel umgeben sein und führt die heißen Abgase zu dem Einlaßventil bzw. zu den Einlaßventilen k des Kompressorzylinders b. Die Bohrung und der Hub dieses Kompressorzylinders ist so bemessen, daß der Zylinder die Abgase der drei Verbrennungszylinder aufnehmen kann.

Bei dem Abwärtsgang des Kompressorkolbens b¹ empfängt der Zylinder b heiße Gase unter Druck durch das Ventil It aus dem Rohr i. Diese heißen Gase vollbringen eine Arbeit bei dem Abwärtshub. Bei dem Aufwärtshub drängt der Kolben b¹ des Kompressorzylinders diese Gase in den Generator f durch die Ventile f¹ und die Röhren /"², wo sie in Berührung mit dem in dem Generator enthaltenen Wasser gebracht werden, wodurch Dampf entwickelt wird, Die Gase werden durch geeignete Platten o. dgl. so geführt, daß alle Hitze auf das Wasser ' abgegeben wird, bevor die Gase zu dem Dampf-" raum aufsteigen. Die Röhren f³ sind von Hauben Z"³ umgeben.

Beim Beginn des Abwärtshubes des Kornpressor- und Dampfkolbens wird das Ventil m geöffnet und Dampf von dem Generator durch die öffnung m¹ auf die obere Seite des Kolbens e¹ gebracht, um Arbeit zu leisten. Beim Aufwärtshub der Kolben wird das Ventil η geöffnet, so daß Dampf zweckmäßig zuerst in einen Erwärmer n¹ für das Speisewasser geführt wird, in welchem Erwärmer das Speisewasserrohr h in Form einer Schlange angeordnet ist. Hierauf wird der Dampf vom Kondensator g aus durch das Rohr h geführt. Der Kondensator g wird durch einen Ventilator g⁴ gekühlt.

Der Kondensator g kann eine mit einem leichten Ventil belastete Luftöffnung besitzen. Der untere Raum des Dampfzylinders ist durch Öffnungen e² in Verbindung mit der Atmo-Sphäre, um eine Kompression an der Unterseite des Kolbens e¹ zu verhindern.

Der Dampfzylinder ist von dem Generator umgeben, so daß Wärmeverluste durch Kondensation vermindert werden. Der Dampfzylinder

ίο kann einfach- oder doppeltwirkend sein. Zweckmäßig ist er jedoch einfach wirkend, wie in der Zeichnung veranschaulicht, um die Ventileinrichtung zu vereinfachen. Die Ventile m, n, f¹, k können in irgendeiner bekannten Weise, beispielsweise durch Daumenscheiben, durch Federn oder durch Gewichte gesteuert werden.· Der Generator, welcher durch heißes Wasser

von den Verbrennungszylindern gespeist wird, enthält so wenig Wasser; als in bezug auf die Dampfmenge notwendig sein muß, damit der Dampf zylinder Arbeit leistet.

Es sind Mittel vorgesehen, um ein konstantes Niveau im Generator aufrecht zu erhalten. Diese Mittel sind in der Fig. 2 veranschaulicht und bestehen aus einem Ventil o, welches durch einen Schwimmer o¹ geschlossen wird, der auf dem Wasserspiegel sich befindet. Das Ventil 0 wird geöffnet, wenn der Wasserspiegel fällt, so daß durch Rohr g³ Wasser eintreten kann.

Wenn das Niveau erreicht ist, wird das im Rohr g^s zirkulierende Wasser durch ein federbelastetes Ventil p entfernt, welches auf den Arbeitsdruck des Dampfes eingestellt ist, so daß der Siedepunkt des Wassers für diesen Drück konstant erhalten wird. Das- Wasser wird durch das Rohr p¹ nach dem Kondensationsbehälter geführt, wenn das Ventil 0 geschlossen ist. Der Generator kann von einem die Wärme nicht leitenden Material bedeckt oder durch einen Vakuummantel umschlossen sein. Die Einrichtung kann auch so getroffen sein, daß der aus dem Zylinder e austretende Dampf in einem weiteren Zylinder expandiert. Der Generator kann mit einem Sicherheitsventil versehen sein.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist der Dampfzylinder e so eingerichtet, daß er als Kompressorzylinder dienen kann. Bei dem Aufwärtshub des Kolbens e¹ wird das Ventil q durch die Saugwirkung des Kolbens von seinem Sitz weggezogen, so daß Abgase unter Druck in den Zylinder e eindringen. Beim Abwärts-, hub wird das in dieser Figur nicht dargestellte Ventil m geöffnet, um Dampf aus dem Generator über den Kolben zu führen, während das Ventil r von seinem Sitz weggestoßen wird, um die komprimierten Gase zu dem Generator f überzuführen. Beim Aufwärtshub wird das Auslaßventil η geöffnet, so daß der Abdampf aus dem oberen Raum zu dem Speisewasserwärmer und zu dem Kondensator gelangt. Das Ventil η wird durch eine Daumenscheibe r¹ in Bewegung gesetzt, welche auf der seitlich angeordneten Welle r² angebracht ist. Diese Daumenscheibe bewegt einen Kolben -r⁸, weleher einen drehbar gelagerten Hebel rⁱ in Schwingung versetzt. An diesem Hebel r⁴ ist eine Stange s angelenkt, die mit dem zum Bewegen des Ventils η dienenden Hebel s¹ verbunden ist. Die Kolbenstange e^s geht durch eine Stopfbüchse t hindurch und ist mit einem Kolben u verbunden, welcher in einem Zylinder u¹ leer arbeitet. Dieser Kolben u ist mit der Kurbelwelle c verbunden und dient zur Führung des Kolbens e¹ des Zylinders e. Bei dieser Ausführungsform steht der Zylinder e nicht durch öffnungen mit der Außenatmosphäre in Verbindung.

Selbstverständlich kann die Maschine gemäß der Erfindung die verschiedensten Abänderungen erfahren, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.

Claims

Patent-An sprüche:

1. Explosionskraftmaschine mit Ausnutzung der Abgase zur Dampferzeugung, welcher Dampf zur Arbeitsleistung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Explosionskraftmaschine, nachdem diese Gase in den Zylindern der Kraftmaschine

' Arbeit geleistet haben, in einen Kompressorzylinder (b) geleitet werden, um auf den Kolben (b¹) des Kompressors einzuwirken, worauf die Abgase durch den Kompressor (b, b¹) unter Druck durch das Wasser eines Dampfgenerators (f) geführt werden, welcher einen Dampf zylinder (e) umgibt und in welchen das durch die Zylinder (a) der Explosionskraftmaschine erhitzte Kühlwasser geleitet wird, um in dem Generator ein Gemisch aus Abgasen und Dampf zu erzeugen, das unmittelbar auf den Kolben (e¹) des Dampfzylinders einwirkt.

2. Explosionskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Zylinder (a) der Explosionskraftmaschine in den Dampfzylinder (e) selbst auf die eine Seite des Dampfkolbens geleitet werden, worauf dieselben Abgase durch den Kolben (e¹) des Dampfzylinders in den den letzeren umgebenden Dampfgenerator (f) geführt werden, um mit dem in dem Generator befindlichen Kühlwasser ein Gemisch von Abgasen und Dampf zu bilden, das in den Dampfzylinder (e) auf die andere Kolbenseite geleitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.