DE255834C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Erzeugung von Verbrennungsprodukten (unter Druck stehenden Verbrennungsgasen) zum Treiben von Turbinen und anderen Kraftmaschinen. Die Vorrichtung ist ein Explosionsgaserzeuger, . bei dem in bekannter AVeise frei fliegende Verdichterkolben von den Explosionsgasen bewegt werden.

ίο Gemäß der Erfindung laufen mehrere untereinander verbundene Kolben in Zylindern, welche Explosions- und Kompressionsräume in der Weise bilden, daß die Explosion hinter einem Kolben unmittelbar auf einen zweiten Kolben wirkt, so daß die vorher zur Explosion gebrachten Verbrennungsprodukte hinter diesem zweiten Kolben aus dem Zylinder herausgedrückt werden, wobei zugleich eine Frischgasladung in eine Kammer eingesaugt und eine weitere Frischgasladung in einer zweiten Kammer verdichtet wird.

Die Erfindung. betrifft also einen absatzweise arbeitenden Erzeuger für ein unter Druck stehendes Treibmittel. Gemäß der Erfindung wird ein einzelner, ein doppelter Zylinder oder werden Zylindersätze benutzt, die in Mehrfach-, Zwillings-, Kreuz:- oder Tandemanordnung zueinander liegen. Das eine Ende jedes Zylinders bildet die Verbrennungskammer, während die andere Zylinderseite desselben Zylinders einen unmittelbar wirkenden Luftverdichter oder eine Wasserdruckpumpe zum mittelbaren Verdichten der für die Verbrennung erforderlichen Luft bildet. Das explosible Gemisch, welches aus einer beliebigen Mischung bestehen kann, wird aussetzend der Verbrennungskammer in abgemessenen Mengen oder in einstellbarem Verhältnis mittels einer Zufuhrmeß- und Mischvorrichtung zugeführt, welche unter Wirkung· des Druckluftkolbens gesteuert wird, der eine Schubstange hin und her bewegt.

In den Zeichnungen stellt

Fig. ι einen Grundriß, teilweise im Schnitt, des Krafterzeugers gemäß der Erfindung dar, welcher mit zwei Turbinen an beiden Seiten verbunden ist.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt,

Fig. 3 eine Stirnansicht, teilweise im Schnitt durch die Maschine, während

Fig. 4 den Längsschnitt durch eine etwas abweichende Zylinderbauart veranschaulicht.

Die Fig. 5 bis 15 stellen Einzelheiten der Bauart dar, auf welche im folgenden noch näher eingegangen werden wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 findet ein Paar konachsial zueinander liegender Zylinder mit vier Kammern 6, 7, 8, 9 Anwendung, bei dem die Abmessungen der Kammein zweckmäßig sämtlich gleich groß sind. Zwei Kolben 2 und 3, von denen je einer in einem Zylinder liegt, sind durch eine Kolben- · stange 4 miteinander verbunden, welche durch eine geeignete Stopfbüchse 5 hindurchgeht, die zwischen den Zylindern liegt. Die Kam-

niern 6, 9 bilden die Verbrennungs- oder Explosionskammern, während die beiden anderen Zylinderräume 7, 8 zur Verdichtung der für die Verbrennung erforderlichen Luft 5 oder bei Vorverdichtung der Luft zur Förderung des verdichteten Mittels dienen. Erforderlichenfalls können dafür noch weitere Z,ylinder angeordnet sein.

Die Verbrennungskammern besitzen Öffnungen 10 zum Durchlassen des Treibmittels, während ähnliche Öffnungen 11 für die Druckluft sich in den Zylindern 7 und 8 befinden. Die Zylinderköpfe oder -deckel befitzen Pufferkammern, Rückdruckventile (Fig. 7 bis 10), Ablaßhähne und Schmiereinrichtungen mit den erforderlichen Rohrleitungen. Wie dargestellt, dienen . wassergekühlte Leitungen dazu, das Treibmittel aus den Explosionskammern 6, 9 durch im Innern der Maschine oder außerhalb angeordnete Leitungen 12 Düsen 13 zuzuführen, aus denen sie auf Turbinenschaufeln 14 treffen. Ein regelbarer Druckluftbehälter steht zweckmäßig mittels einer Zweigleitung bei 15 (Fig. 2) mit der Maschine in A^erbindung. Diese Leitung steht mittels Rückschlagventilen 17 mit den der Verdichtung dienenden Zylinderräumen 7 und 8 in Verbindung, in welche durch Ventile 16 Luft von außen eingesaugt wird. Die Druckluft gelangt aus dem in der Zeichnung nicht veranschaulichten Behälter zurück nach einer Gemischzuführungsvorrichtung, um die Mischung der Luft mit dem Treibmittel herbeizuführen.

Das Gemisch gelangt hierauf in richtigem Verhältnis in die Verbrennungs- oder Explosionskammern 6 und 9. Sowohl der Luftbehälter wie auch der zur Aufnahme des flüssigen Brennstoffes dienende Behälter besitzen Druckregler und -anzeiger. Die in die Explosionskammern eingeführten Mengen des explosiblen Gemisches werden in beliebiger bekannter AVeise, beispielsweise mittels einer magnetelektrischen oder einer anderen Zündvorrichtung" und mittels Zündkerzen, zur Explosion gebracht.

Um das Entweichen der zur Explosion gebrachten Gasmischung aus den Zylindern in die nach den Turbinen führenden Rohrleitungen und auch die Richtung des auftreffenden Strahles zu regeln, können zwei Ringschieber 18, 19 Verwendung finden, die gegeneinander verdrehbar sind. Die Ringe 18, 19 sind, wie dargestellt, rings um den Zylinderumfang über den Öffnungen 10, 10 angeordnet und liegen innerhalb eines rinnenförmigen Deckringes 20, in den die Rohrleitung 12 mündet. - Ein Bolzen 21 dient an dem äußeren oder Umkehrring 19 jedes Zylinders zur Bewegung desselben. Der Bolzen steht mit einem Winkelhebel 22 in Verbindung, dessen anderer Schenkel mit dem Winkelhebel der anderen Zylinderseite durch eine Schübstange 23 verbunden ist, die zur Umlenkung der Gase von Hand verstellt werden kann.

Die Bolzen 24 an den beiden inneren, die Auslaßöffnungen steuernden Ringen 18 sind ebenfalls mit Winkelhebeln 24' verbunden. Die Ringe 18 werden von den Kolben 2, 3 selbst gestellt, welche sich abwechselnd gegen die Enden eines Bolzens 25 legen, der entweder dicht in einem besonderen, die beiden benachbarten inneren Zylinderdeckel verbindenden Ansatz (Fig. 2) oder innerhalb der mittleren Scheidewand (Fig. 4) liegen kann.

Wird dieser Bolzen in eine seiner Endlagen gestoßen, so gelangt er auf eine Sitzfläche 26 eines Zylinders und verhindert so ein Übertreten von Gas aus dem einen Zylinder in den anderen. Mit diesem hin und her gehenden Bolzen steht ein Zapfen 27 und ein Arm 28 in Verbindung, der mittels Lenker 29 mit den vorher erwähnten Winkelhebeln 24' verbunden ist. Auf diese Weise werden die Ausoder Überströmöffnungen abwechselnd durch den einen der beiden Kolben 2 und 3 geöffnet und geschlossen. Der Bolzen 25 dient mit dem dazugehörigen Gestänge mittels in der schematischen Fig. 10 veranschaulichten Zusatzhebeln auch dazu, die Zuführung des explosiblen Gasgemisches zu steuern. Sie kann auch in bekannter Weise dazu dienen, die Zufuhr von Wasser oder anderer Flüssigkeit zu überwachen, die während der Explosion eingespritzt wird, um den Druck zu steigern und die Explosionstemperatur zu ermäßigen.

Die zur Verwendung kommenden Vergaser oder Zufuhrmischvorrichtungen bestehen aus getrennten Meßzylindern mit hin und her gehenden Kolben 30, 31 für die Luft 1°° und den Brennstoff und erforderlichenfalls in einer Meßvorrichtung für das Einspritzwasser sowie in den zur Steuerung dieser Einrichtung erforderlichen Ventilen.

Bei der in den Fig. 4 bis 10 dargestellten abgeänderten Ausführungsform, bei welcher ein einziger unterteilter Zylinder Anwendung findet, kann die mit Wasser gekühlte mittlere Scheidewand 53 im Zylinder, welche die Packung 5 und den Bolzen 25 enthält, auch noch zur Aufnahme der Saug- und Rückschlagventile 16 und 17 für die Luft dienen. Die Scheidewand kann mittels Haltebolzen 54 befestigt werden, welche zwecks Zuführung von Schmiermitteln durchbohrt sein können. Ebenso können Zylindereinsätze 55 zum Festhalten der Zwischenwand dienen.

In diesem Falle können auch die Ventile für die Meßvorrichtungen, wie dargestellt, zur Vereinfachung der Ausführung innerhalb des Zylinders in zwei weiteren Trennungswänden 56-56 untergebracht sein. Die Meß-

kolben 30,31 sind alsdann konachsial zueinander innerhalb der Zylinderdeckel angeordnet, die durch das äußere Turbinengehäuse 32 gebildet werden. Die Antriebskolbenstangen 30* und 31® werden konachsial zueinander durch Stopfbüchsen 5, welche in den Endzylinderdeckeln 32 liegen, hindurchgeführt.

Beide Explosionszylinder 6 und 9, die Turbinengehäuse 32, die Räder 33 und die Laufkränze 14 können erforderlichenfalls mit Wasserkammern ausgerüstet sein, um diese verschieden arbeitenden Maschinenteile in bei Verbrennungskraftmaschinen an sich bekannter Weise nicht übermäßig zu erhitzen.

Die Wirkungsweise der gesamten Vorrichtung ist die folgende:

Um die Maschine anzulassen, wird der bei 15 angeschlossene Druckluftbehälter bis zu einem gegebenen Druck aufgepumpt und hierauf mit der Luftmeßkammer des Vergasers oder der Meßvorrichtung verbunden. Der Brennstoffbehälter ist gleichfalls mit Brennstoff aufgefüllt worden. Hierauf ist es zum Anlassen nur nötig, den Hebel, welcher zur Bewegung des Ringschiebers 19 dient, umzulegen, wodurch gleichzeitig der Hebel oder das Exzenter 52, welches die Ventile der Meßvorrichtung steuert, bewegt wird. Hierdurch tritt die Mischung der Druckluft und des Brennstoffes sowie Weitergabe der abgemessenen Frischgasgemischmenge zwecks Entzündung z. B. in der Explosionskammer 6 ein, wobei die Explosion erforderlichenfalls in Gegenwart von Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit erfolgt.

Sofort nach Einströmen des Explosionsgemisches in die Verbrennungskammer tritt die Magnetzündvorrichtung in Tätigkeit, so daß eine Explosion innerhalb der Kammer 6 erfolgt. Hierbei wird das abgemessene Wasser oder die sonstige Flüssigkeit, welche zusammen mit dem Frischgasgemisch in die Explosionskammer eingefüllt wurde, augenblicklich zerstäubt und verdampft, wodurch die durch die Explosion hervorgerufene Temperatur vermindert und gleichzeitig die Dichte des entstehenden Gasgemisches vermehrt und eine größere Menge gasförmigen Dampfes entwickelt wird, welche infolge ihres vollkommenen Abschlusses genügend unter Druck gerät, um den Kolben für einen Hub vorwärts zu stoßen.

Hierdurch wird die Luft auf der anderen Seite des Kolbens in dem Raum 7 verdichtet und durch die Öffnung 15 in den Druckluftbehälter geschafft, bis die Stirnseite des Kolbens an den Bolzen 25 anschlägt, welcher das Ventil 18 steuert. Durch die Bewegung des Bolzens 25 werden auch die Ventile der Meßvorrichtung des anderen Zylinders sowie die nicht dargestellten Auspuffventile geöffnet.

Gleichzeitig bewegt der Bolzen 25 den Ringschieber 18 derart, daß der Inhalt der zweiten Mischvorrichtung in die zweite Explosionskammer 9 gelangt. Durch Entzündung des Gemisches in dieser Kammer findet die zweite Explosion statt, welche mittels, des Doppelkolbens das zuerst erzeugte Gasdampfgemisch im Raum 6 verdichtet, das während dieser Zeit dort eingeschlossen ist, worauf es nach öffnen des Ringschiebers 18 in gleichmäßigem Strom der Turbine zufließt und hier ein gleichförmiges Drehmoment erzeugt. Die zur Explosion gebrachte Gasmischung bleibt in dem zweiten Zylinder 9 so lange eingeschlossen, bis das .Gasdampfgemisch aus dem ersten Zylinder ausgeströmt ist. Die Rückseite des Kolbens 3 verdichtet hierbei die Luft, pumpt Wasser nach dem Raum 8, schlägt schließlich an den Bolzen 25 an und bewegt diesen wieder zurück.

Durch die Bewegung" des Bolzens 25 wird zunächst ein federbelastetes Auspuffventil bewegt, das jeden in der Explosionskammer noch verbliebenen Druck beseitigt, nachdem, falls erforderlich, die öffnungen 10 und Kanäle 12 abgesperrt worden sind. Dieser Auspuffdruck kann, falls mittelbar Wasser an Stelle von Luft Verwendung findet, dazu benutzt \verden, die Ventile in Tätigkeit zu setzen, durch welche die Flüssigkeit oder das Wasser den Zylindern zuströmt, sowie dazu, die Flüssigkeit unter Druck zu setzen.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich für jede Art Krafterzeugungsmaschinen, beispielsweise für solche zum Antrieb von Landfahrzeugen beliebiger Art, Motorbooten, Flugmaschinen, Luftschiffen oder Gleitfliegern u. dgl.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Explosionsgaserzeuger mit frei fliegenden Verdichterkolben für Turbinen und andere Kraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kolben gekuppelt sind und in der Weise wirken, daß die vor einem Kolben erfolgte Explosion des Frischgasgemisches die auf der anderen Seite desselben Kolbens vorhandene Luft verdichtet und gleichzeitig die Verbren- no nungsprodukte der anderen Verbrennungskammer hinausdrückt.

   2: Gaserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben die Zylinderräume in Verbrennungskammern und Verdichtungskammern für die Luft zerlegen, wobei unmittelbar durch die Kolben angetriebene Steuerteile die Zufuhr des Frischgasgemisches nach den Zylindern sowie die der Druckluft nach dem Druckbehälter und von diesem nach einer Meß- und Mischvorrichtung steuern.

   3· Gaserzeuger nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben auch die Meßvorrichtungen für das Einspritzwasser steuern.

   4. Gaserzeuger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Zylinder durch eine mittlere, zweckmäßig die Steuerorgane aufnehmende Scheidewand in zwei Zylinderräume und durch je eine an den Enden des Zylinders angeordnete, die Steuerungsteile für die Zufuhrmischvorrichtung aufnehmende Scheidewand in weitere, die Brennstoff- und Luftzufuhr regelnde Räume unterteilt ist, wobei in den inneren Kammern zwei durch eine Kolbenstange starr miteinander verbundene Kolben und in den äußeren Kammern konzentrisch zuein- ■ ander angeordnete Luft- und Brennstoffmeßkolben untergebracht sind.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.