DE2615761A1

DE2615761A1 - Kolbenbrennkraftmaschine fuer den betrieb mit staubfoermigem brennstoff

Info

Publication number: DE2615761A1
Application number: DE19762615761
Authority: DE
Inventors: Anton Steiger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1976-04-10
Publication date: 1977-10-20
Also published as: US4059077A; DK143677A; DE2615761B2; DE2615761C3; JPS52129809A; CH613018A5

Description

P. 5022 /Gb/IS

Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Kolbenbrennkraftmaschine für Betrieb mit staubförmigem Brennstoff

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine für Betrieb mit staubförmigem Brennstoff, insbesondere mit Kohlenstaub. Es ist bekannt, bei Kolbenbrennkraftmaschinen der geschilderten Art dem Verbrennungsraum eine aus Kohlenstaub und Luft gebildete Suspension über zwei koaxial angeordnete Ventile einer Vorkammer zuzuführen, in der das Gemisch unter Zurhilfenahme von OeI gezündet wird und verbrennt. Den Kohlenstaub in Luft zu suspendieren, um ihn der Verbrennung zuzuführen, ist ungünstig, da keine gleichbleibende Verteilung des Staubes auf dem Weg von der Bildung der Suspension zur Vorkammer gewährleistet ist. Das Zumessen einer bestimmten Menge Kohlenstaub ist deshalb schwierig, was sich auch darin zeigt, dass die Maschine im Betrieb bei jedem Arbeitstakt eine andere Füllung und damit unterschiedliche Leistung aufweist. Auch die an und für sich unter Umständen bevorzugte Verwendung von Ventilen bei der bekannten Maschine ist ungünstig, da bei

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längerer Betriebsdauer kein wirklich dichter Abschluss der Ventilsitzflächen erzielbar ist, denn es ist nicht zu vermeiden, dass sich bei der Ventilsteuerung eines Suspensionsstromes Staubteilchen auf den Sitzflächen festsetzen. Schliesslich ist bei der bekannten Maschine auch ungünstig, dass besondere Geräte und Energie zum Bilden der auf den Kompressionsdruck zu verdichtenden Suspension vorgesehen werden müssen, die den Kostenaufwand für die Anlage und für den Betrieb beträchtlich erhöhen.

Andererseits ist es schwierig, staubförmigen Brennstoff durch einen Kanal mit Hilfe von mechanischen Fördermitteln in den Brennraum des Zylinders der Kolbenmaschine zu fördern. Besonders Kohlenstaub kann zum Zusammenbacken bezw. zur Klumpenbildung neigen, was ein Verstopfen des Kanals verursachen kann. Die Vorteile einer mechanischen Förderung, wie z.B. eine genaue Dosierbarkeit, wie sie mit einer ganzen Reihe von staubförmigen Schüttgütern an und für sich möglich ist, lassen sich deshalb nur schwierig für den Betrieb einer Kolbenbrennkraftmaschine mit staubförmigem Brennstoff ausnützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art insbesondere so zu verbessern, dass die pro Arbeitstakt zuzuführende Brennstoffmenge und damit die abgegebene Leistung mit Sicherheit ohne Verstopfungsgefiahr gesteuert werden kann.

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Eine Kolbenbrennkraftmaschine, welche diese Aufgabe löst, ist gekennzeichnet durch einen schachtartigen Brennstoff-Sammelraum, der durch einen Brennstoff-Ueberführkanal mit dem Brennraum eines Zylinders der Maschine verbunden ist, wobei sich am Eintritt des Ueberführkanals in den Brennraum ein gesteuertes Absperrorgan befindet, weiter durch ein an einer Zwischenstelle des Ueberführkanals angeordnetes Verschlussorgan, bestehend aus einem quer zum Ueberführkanal bewegbaren Schieberteil, der einen Durchtrittskanal aufweist, welcher in Offenstellung des Verschlussorgans die Verbindung zwischen dem Sammelraum und dem an das Verschlussorgan anschliessenden Teil des Ueberführkanals freigibt, weiter gekennzeichnet durch einen Zylinderraum im Schieberteil des Verschlussorgans, in welchem ein kolbenartiges Bodenstück auf- und abwärts bewegbar ist, derart, dass das Bodenstück in Offenstellung des Verschlussorgans sich vollständig innerhalb des Zylinderraums im Schieberteil befindet, während in Schliessstellung des Verschlussorgans das Bodenstück unter dem Einfluss einer Hilfskraft teilweise in ein zylinderförmig gestaltetes Teilstück des Ueberführkanals zwischen Verschlussorgan und Sammelraum angehoben ist, weiter gekennzeichnet durch ein auf den Ueberführkanal ausgerichtetes, stangenartiges Dosier- und Ausstossorgan, das bei Offenstellung des Verschlussorgans eine vom Abstand zwischen seinem Stossende und dem Bodenstück im Schieberteil abhängige Brennstoffteilmenge aus dem Sammelraum durch das zylinderartige Teilstück des Ueberführkanals und durch den Kanal im Verschlussorgan in den anschliessenden Teil des Ueberführkanals ausstossen kann, aus welchem der Brennstoff bei geöffnetem Absperrorgan in den Brennraum gelangen kann,

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weiter durch Mittel zum lastabhängigen Verstellen des Abstandes zwischen Stossende des Dosier- und Ausstossorgans und dem Bodenstück im Schieberteil und schliesslich durch Mittel zum taktmässigen Steuern von Ausstossorgan, Verschlussorgan und Absperrorgan.

Mit Hilfe der Erfindung kann der Brennstoff zum Sammelraum wohl in Form einer Suspension transportiert werden; auf diesem Weg erfolgt noch keine Dosierung im Arbeitstakt der Maschine. Aus dem Sammelraum wird bei der erfindungsgemassen Brennkraftmaschine der Brennstoff ohne jegliche Kompression in den zum Brennraum führenden Kanal herausgestossen. Es besteht somit keinerlei Gefahr einer Klumpenbildung bezw. einer Verstopfung des Brennstoffweges. ·

Die Erfindung und weitere mit ihr zusammenhängende Merkmale und Vorteile sind nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemässe Kolbenbrennkraftmaschine, und zwar durch einen Zylinder mit auf seinem Zylinderkopf befindlicher Brennstoffzuführvorrichtung ;

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung der Zuführvorrichtung bei in einer Zwischenposition befindlichem Dosier- und Ausstossorgan.

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung mit in unterer Endstellung befindlichem Dosier- und Ausstossorgan.

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Fig. 3a einen Ausschnitt aus Fig. 3 in vergrössertem

Massstab'.
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1.

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4. Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 7. Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6.

Fig. 8 in schematischer Darstellung ein Steuersystem für die in den Fig. 1-5 gezeichneten, hydraulisch gesteuerten Organe und

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Arbeitsbewegungen

der gesteuerten Teile in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kurbelwelle der Kolbenbrennkraftmaschine.

Bei der Ausführungsfom nach den Fig. 1-3 und 3a schliesst der Zylinderdeckel 11 zusammen mit dem nicht gezeichneten Zylindermantel und dem Kolben 13 den Brennraum 14 der Brennkraftmaschine ein. Der Kolben 13 treibt auf bekannte Weise eine nicht gezeichnete Kurbelwelle.Auf dem Zylinderkopf sitzt der Gehäuseblock 16, in dessen Oberteil 16a sich ein Sammelraum 17 für staubförmigen Brennstoff befindet, der als Suspension in einem Trägergas durch die Einlassöffnung 18a in den Sammelraum eingeführt werden kann. Bei der umlenkung in dem auf die Einlassöffnung 18a anschliessenden Teil 18c (Fig. 7) des Sammelraums wird der Brennstoff, vorzugsweise Kohlenstaub, aus dem Trägergas ausgeschieden und fällt in den

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schachtartigen Unterteil, wo er das Brennstoffniveau 19 bildet. Das Trägergas kann durch die Oeffnung 18b entweichen.

Anschliessend an den Sammelraum 17 besitzt der Gehäuseteil 16a eine zylindrische Bohrung 20, welche den ersten Teil eines Ueberführkanals bildet, durch den Brennstoff aus dem Sammelraum 17 in den Brennraum 14 gelangen kann. Ein weiteres Teilstück 21 des Ueberführkanals wird durch den Gehäuseunterteil 16b gebildet, der mit Abstand vom Einsatz 22 umschlossen ist. Letzterer ist in die Bohrung 15 im Zylinderkopf 11 eingesetzt. Zwischen dem Einsatz und dem Gehäuseteil 16b befindet sich ein Zwischenraum 23, in welchem sich die hülsenartige Verlängerung 24 des Ventilkörpers befindet, welcher den Brennraum 14 gegen den Ueberführkanal 21 absperrt. Die hülsenartige Verlängerung des Ventilkörpers gleitet mit geringem Spiel auf der Aussenflache des Gehäuseunterteils 16b. Der Ventilkörper 25 wird in der in Fig. 1 gezeichneten Position mit Hilfe der Feder 26 auf seine Sitzfläche im Einsatz 22 gedrückt. Durch die Bohrung 27 kann dem Kühlraum 28 im Ventilkörper 25 ein flüssiges Kühlmittel zugeführt werden, das durch die Bohrung 29 abströmt. Entsprechend kann Kühlmittel durch die Bohrung 30 dem Kühlraum 31 zuströmen und durch die Bohrung 32 abströmen. Der Kühlraum 28 dient zur Kühlung des Ventilkörpers, der in seinem gegen den Brennraum gerichteten Unterteil einen isolierenden Hohlraum 33 aufweist. Wärme kann durch die Rippen 34 aus dem Ventilkörper in den Bereich des Kühlraums 28 geleitet werden. Der Kühlraum 31 dient zur Kühlung der Sitzpartie für den Ventilkörper

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Zwischen Gehäuseunterteil 16b und Gehäuseoberteil 16a befindet sich das als Ganzes mit 35 bezeichnete Verschlussorgan. Es besteht aus dem Schieberteil 36, an dem zwei Kolben 37 bezw. 38 angeordnet sind, die in Zylindern verschiebbar geführt sind, welche durch Teile 39a und 39b des Verschlussorgans gebildet sind. Die Bohrungen 40 und 41 dienen zum Anschluss von Druckmittelleitungen eines später beschriebenen hydraulischen Steuersystems. Der Kolben 37 weist die grössere wirksame Fläche auf als Kolben 38.

Im Schieberteil 36 befindet sich ein Zylinderraum 42, in welchem ein kolbenartiges Bodenstück 43 verschiebbar eingesetzt ist. Das Bodenstück steht unter dem Einfluss der sich auf die Basis des Zylinderraums abstützenden Feder AA.

Im Gehäuseteil 39 (Fig. 4) befindet sich die Druckmittelbohrung 45, welche in den für die Aufnahme des Schiebers bestimmten Raum 46 mündet. Sie ist bestimmt, in der in Fig. 4 gezeichneten Lage mit der Bohrung 58 über die Bohrung 59 im Schieber 36 zu kommunizieren. Weiter befindet sich im Gehäuse 39 eine Druckmittelbohrung 47, die sich schräg abwärts erstreckt und mit der Bohrung 48 im Schieberteil 36 kommunizieren kann bei in Fig. 4 gezeichneten Schieberlage. Die Bohrung 48 mündet mit der Oeffnung 49 in den durch die Nute 50 gebildeten Ringraum.

Auf der anderen Gehäuseseite befindet sich die schräg ansteigende Druckmittelbohrung 51, welche in der gezeichneten Schieberlage mit der Bohrung 52 in Verbindung steht? letztere mündet mit der

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Oeffnung 53 in den Zylinderraum 42, und zwar unterhalb der Oeffnung Bei der in Fig. 1 und 5 gezeichneten Lage des Bodenstückes 43 besteht also eine Verbindung zwischen den Bohrungen 47 und 51. Bei vollständig in dem Schieberteil versenktem Bodenstück, wie dies für den Betriebszustand gemäss Fig. 2 und 3 zutrifft, verschliesst das Bodenstück die Oeffnung 49, womit eine direkte Verbindung zwischen den Bohrungen 47 und 51 unterbrochen ist. Die Bohrungen 47 undl51 können über die Bohrungen 54a, 54b und 54c miteinander in Verbindung gebracht werden, wenn der Kanal 59 bei in anderer Endlage befindlichem Schieber auf sie ausgerichtet ist. Der Schieberteil weist einen Durchtrittskanal 55 auf, der bei der Schieberstellung gemäss Fig. auf die Achse des Ueberführkanals 20, 21 ausgerichtet ist.

Im Gehäuseoberteil 16b ist das rohrartige Dosier- und Ausstossorgan 61 verschiebbar angeordnet. Es besteht aus den Teilen 61a und 61b. Der Teil 61b trägt am oberen Ende den Kolben 62, der sich entlang der zylindrischen Gehäusewand 63 verschieben kann. Der Unterteil 61a ist in der Gehäusebohrung 64 geführt. Die Druckmittelzu- bezw. -abfuhr aus dem Raum oberhalb des Kolbens 62 erfolgt über die Bohrung 65; für den Raum unterhalb des Kolbens über die Bohrungen 66, 66a und 66b. Zwischen den Einmündungen der Bohrungen 65 und 66b in den Zylinderraum für den Kolben 62 mündet die Bohrung 67; ihre Einmündung ist als Steuerkante ausgebildet, welche mit dem gleichzeitig als Schieber wirkenden Kolben 62 zusammenarbeitet. Der Zylinderraum für den Kolben 62 wird weiter durch die Hülse gebildet. Diese trägt in ihrem oberen Ende ein Zahnrad 69, das

mit der Zahnstange 70 (Fig. 7) zusammenarbeitet. Eine Verstellung der Zahnstange in Plus- öder Minusrichtung des Pfeiles 71 bewirkt ein Drehen der Hülse 68 und damit auch einer Stange 72, welche über eine Längsverzahnung 73 mit der Hülse 68 gekoppelt ist. Die Stange 72 trägt in ihrem oberen Ende einen Anschlagkopf 74, welcher mit der unteren Fläche des Gehäusedeckels 75 zusammenarbeitet.

Der Oberteil 61b des Dosier- und Ausstossorgans bildet einen Boden 76, der die Stange 72 dichtend umschliesst. Der Unterteil 61a bildet mit seinem unteren Ende einen Ventilsitz 77 für den Ventilkörper 78, der mit der Gewindepartie 79 im Bereich des unteren Endes der Stange 72 verschraubt ist. Das Gewinde ist steilgängig ausgebildet. Der Ventilkörper ist mit einem Ansatz 80, der in eine Nute 81 eingreift gegen Drehung gesichert. Desgleichen ist das Dosier- und Ausstossorgan mit Hilfe des in den Teil 61a geschraubten FührungsStückes gegen Drehung gesichert. Letzteres arbeitet mit der Nute 83 zusammen. Die Schraube 57 verschliesst die für das Einsetzen des Teils 82 notwendige Oeffnung.

In der Zwischenwand 16c des Gehäuseteils 16a befinden sich eine Anzahl Bohrungen entsprechend Bohrung 84. Diese stehen in Verbindung mit dem Anschluss 85 in einem veiteren Deckel 86. Der Anschluss 85 ist über eine nicht gezeichnete Leitung an eine Druckluftguelle angeschlossen, aus welcher Luft mit einem Druck von

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z.B. 150 kg/cm in den Raum 87 geleitet werden kann, aus dem sie über Durchlassöffnungen 88 in den Raum 89 gelangen kann. Die Druckluft presst so den Ventilkörper 79 gegen den Ventilsitz 77.

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Die Stange/trägt eine Verlängerung 90, welche als Anschlag für

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das Bodenstück 43 dient. Bei der in Fig. 1 gezeichneten Anordnung befindet sich das Dosier- und Ausstossorgan 61 in seiner der Lieferung der maximalen Brennstoffmenge entsprechenden Position. Die Brennstoffmenge für einen Arbeitstakt wird bestimmt durch den Abstand zwischen dem durch Ventilkörper 78 und Ende des Rohres 61 gebildeten Stossende 91 und der Oberkante des Bodenstückes 43 bei am Deckel in Anschlag befindlichem Anschlagkopf 74 der Stange 72.

Das Steuersystem für die Betätigung der geschilderten Baugruppen umfasst zwei Steuerschieber 101 und 102 (Fig. 8), die von Nockenscheiben 103 bezw. 104 betätigt werden. Die Nockenscheiben rotieren mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine; der Nocken 104 besitzt gegenüber Nocken 103 einen Vorlaufwinkel von etwa 30 . Nicht kompressibles Druckmittel, z.B. Druckoel, wird aus einer nicht gezeichneten Quelle über die Leitung 105 zugeführt. Sie verzweigt sich in die Leitungen 106 und 107, die zum Steuerschieber 101 bezw. zu dem Zylinderraum für den Kolben 38 des zum Verschlussorgan 35 gehörenden Schieberteils 36 führen. Die Druckleitung 108 verbindet den Steuerschieber 101 mit dem Zylinderraum für den anderen Kolben des Schieberteils 36. Die Leitungen 109 und 110 sind an die Entlastungsleitung 111 angeschlossen. Die Leitung 111 nimmt auch Leckoel auf, das sich in beiden Steuerschiebern oberhalb der eigentlichen Schieber 101a und 102a sammelt. Von der Leitung 106 zweigt die Leitung 112 zum anderen Steuerschieber 102 ab. Der Druckmittelanschluss 66 für die Verstellung resp. Blockierung des Dosier- und Ausstossorgans ist über die Leitung 113 mit der Bohrung 58 am Verschlussorgan 35 verbunden. Die Leitung 113 ist weiter über die Leitung 114 einerseits mit dem Entlastungsraum des Steuerschiebers 1O2

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und über die Leitung 115 mit der obersten Steuernute des Schiebers verbunden. Die Bohrung 45 ist über die Leitung 116 mit dem Druckmittelanschluss 65 für die Abwärtsbewegung des Dosier- und Ausstossorgans verbunden. Der mittlere Anschluss am Steuerschieber 102 ist über die Leitung 117 mit der Druckmittelbohrung 47 im Schieberteil des Verschlussorgans 35 verbunden. Auf der anderen Schieberseite führt die Leitung 118 von der Bohrung 51 zum Druckmittelanschluss für die Aufwärtsbewegung des Dosier- und Ausstossorgans.

Die Wirkungsweise der geschilderten Vorrichtung ist wie folgt:

Es sei angenommen, dass sich das Dosier- und Ausstossorgan 61, das Verschlussorgan 35 und der Ventilkörper 25 in der in Fig. 1 gezeichneten Lage bei im unteren Totpunkt befindlichem Kolben 13 der Brennkraftmaschine befinden. Die Nocken 103 und 104 nehmen die in Fig. 8 gezeichnete Lage ein. Die Leitung 107 steht unter Druck, die Leitung 108 ist entlastet, womit der Schieber 36 sich in der Schliessstellung befindet. Druckmittel kann über die Leitung 117 in den Zylinderraum unterhalb des Bodenstückes 42 und weiter über die Leitung 118 auf die Unterseite des Kolbens 62 strömen, womit der Kolben sich in einer durch den Anschlagkopf 74 der Stange 72 definierten Position befindet. Beim Erreichen des Kurbelwinkeis ,C₁ (Fig· 9) fährt der Schieberteil 102a des Steuerschiebers 102 in seine Hochlage. Damit wird Druckmittel in die Leitung 113 geleitet, während dem sich der Druck in der Leitung 117 entlastet. Als Folge wird Druckoel über die Leitung 116 auf die Oberseite des Kolbens 62 geleitet und das Dosierend Ausstossorgan 61 beginnt^

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seinen Abwärtshub gemäss der Kurve 121 in Fig. 9. Die Hubbewegung dauert bis zum Erreichen des Kurbelwinkels<A , zu welchem Zeitpunkt der Schieberteil 101a des Steuerschiebers 101 in seine Hochlage verstellt wird. Während des Abwärtshubes des Stossendes 91 wird eine Brennstoff tei Einenge nach unten in die zylindrische Bohrung gestossen, während das Bodenstück 43 sich in den Zylinderraum 42 senkt. Innerhalb der Bohrung 20 befindet sich nach diesem Dosierhub eine vorbestimmte Brennstoffmenge gefangen.

Beim Kurbelwinkel 0C₃ kann das Bodenstück 43 die Oeffnung 49 verschliessen.. In dieser Stellung ist das Bodenstück genau bündig mit der Oberkante des Schieberteils des Verschlussorgans. Dabei wird der Druckmittelabfluss über die Leitung 118 blockiert und das Dosier- und Ausstossorgan verbleibt in der in Fig. 2 gezeichneten Stellung, die in Fig. 9 dem Hub 122 für Vollast der Brennkraftmaschine entspricht.

Durch das Hochfahren des Steuerschiebers 101a beim Kurbelwinkel oC ο ist gleichzeitig die Leitung 108 unter Druck gesetzt worden? weil der Kolben 37 eine grössere wirksame Fläche als Kolben 38 hat, verschiebt sich der Schieberteil 36 des Verschlussorgans 35 nach rechts in seine andere Endlage. Die Bewegung des Schieberteils des Verschlussorgans wird durch die Kurve 123 in Fig. 9 veranschaulicht; sie dauert bis zum Erreichen des Kurbelwinkels ©C ₃· Sobald der Schieberteil 36 seine gegenüberliegende Endlage eingenommen hat, wird der Druck in der Leitung 118 entlastet, und zwar über die Bohrungen 51, 54a, 54b, 54c und 47 im Gehäuse 39 bezw. der nun verschobenen Bohrung 59 im Schieber 36 des Verschlussorgans

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Damit kann Druckmittel aus der Leitung 113,,da die" Oberkante des Kolbens 62 in diesem Zeitpunkt unterhalb der Oberkante der Steuernute im Gehäuse 63 liegt, das Dosier- und Ausstossorgan nach unten verschieben bis in die in Fig. 3 gezeichnete Endposition. Diese Endposition wird erreicht bei Kurbelwinkel oC ^. Vor Erreichen dieser Endposition ist bei Kurbelwinkel eC c das untere Ende des Dosier- und Ausstossorgans auf die Hülse 24 des Ventilkörpers 25 gestossen und hat das Ventil gemäss Kurve 124 in Fig. 9 geöffnet. Ebenfalls vor Erreichen der Endposition ist der Anschlagkopf 74 der Stange 72 auf den Boden 118 der Hülse 68 aufgefahren und hat dabei den Ventilkörper blockiert. Dieser gibt den Durchtritt von Druckluft aus dem Raum 89 in den Ueberführkanal 21 frei, womit der. nach unten gestossene Brennstoff durch die vom Ventil 25 freigegebenen Austritte in den Brennraum 14 geblasen wird.

Das Einblasen des Brennstoffes in den Brennraum 14 beginnt somit bei Kurbelwinkel *C ,. · Beim Kurbelwinkel „£ - beginnt gemäss Kurve

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121 in Fig. 9 der Aufwärtshub des Dosier- und Ausstossorgans. Zu diesem Zeitpunkt ist auch bei Vollast der Maschine der gesamte Brennstoff in den Brennraum übergeführt. Bis zum Zeitpunkt,^ _ wird nun der Ventilsitz freigeblasen von Kohlenstaubresten. Es beginnt nun damit aber auch die Schliessbewegung des Ventils 25, das bei Kurbelwinkel⁰C₇ wieder vollständig geschlossen ist. Beim weiteren Aufwärtshub verschliesst der Ventilkörper 78 die Oeffnung im Stossende des Dosier- und Ausstossorgans 61j von diesem Zeitpunkt an unterstützt die zwischen Ventilkörper 25 und Stossende gefangene, komprimierte Luft durch Expansion die Aufwärtsbewegung

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des Dosier- und Ausstossorgans. Diese wird eingeleitet durch Verstellung des Schieberteils 102a in seine untere Endlage, in welcher die Leitung 118 Druckmittel auf die Unterseite des Kolbens führt, während die Leitung 113 für den Abfluss von Druckmittel entlastet ist. Diese Aufwärtsbewegung erstreckt sich bis zu einer Hubposition, die geringfügig höher ist als die Zwischenposition des Kolbens 62 beim Abwärtshub. Diese Position wird bestimmt durch das Zusammenwirken von Kolben 62 als Steuerschieber mit dem Druckmittelanschluss 66. Beim üeberfahren der Steuerkante wird der Abfluss von Druckmittel über die Leitung 113 blockiert. Da zugleich die Leitung 116 keinen Rückfluss von Druckmittel ermöglicht in rechter Endlage des Schiebers 36, bleibt das Dosier- und Ausstossorgan bei Erreichen des Kurbelwinkels«*C stehen.

Zu diesem Zeitpunkt senkt sich nun der Schieber 101a, was eine Entlastung der Leitung 108 bewirkt. Der Schieberteil 36 wird unter dem ständig auf den Kolben 38 wirkenden Druck wieder in seine linke Endlage verstellt, die er bei Kurbelwinkel cC g erreicht. Bei

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Erreichen dieser Endlage kann das Bodenstück in die Bohrung 20 eindringen, bis es auf den etwas höher liegenden Anschlag 90 trifft. In dieser Position ist die Leitung 116 über die Bohrung 59 im Schieber 36 wieder entlastet, womit Druckmittelzufuhr aus der Leitung 118 das Dosier- und Ausstossorgan in seine obere Ausgangslage zurückbringen kann. Diese ist bei Kurbelwinkel eC ^₀ erreicht. Dies ist deshalb möglich, weil durch die kleine Aufwärtsbewegung des Bodenstückes 43 beim Einfahren des Schiebers 36 in die gezeichnete End-

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lage die Unterkante des Bodenstückes den Durchtritt von Druckmittel aus der Bohrung 48 in die Bohrung 52 freigegeben hat.

Auf bereits geschilderte Weise kann der zwischen den Kurbelpositionen ^₁ . und *ζ stattfindende Dosierhub dadurch verkleinert werden, dass die Betätigung der Zahnstange 70 (Fig. 7) in Minusrichtung des Pfeiles 71 die Ausgangsposition des Stossendes 91 des Dosier- und Ausstossorgans nach unten verstellt. Der Hub für 1/4-Last entspricht dann dem Abstand zwischen der Linie 125 und der Linie 122.

Die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine ermöglicht eine genau dosierte Zumessung von staubförmigern Brennstoff, ohne dass bei der üeberführung des Brennstoffes in den Brennraum die Gefahr einer Klumpenbildung besteht. Auf die abgemessene Brennstoffteilmenge wird bei der Bewegung des Dosier- und Ausstossorgans und des Bodenstückes 43 überhaupt keine Druckkraft ausgeübt; das Brennstoffpaket wird aus dem im Sammelraum befindlichen Brennstoffvorrat herausgeschert. Nach üeberführung des Verschlussorgans in seine Offenstellung stösst das Dosier- und Ausstossorgan den Brennstoff frei vor sich her. Die Üeberführung des Brennstoffes in den Brennraum wird unterstützt durch die beim Abheben des Ventilkörpers 78 von seinem Sitz 77 in den üeberführkanal einströmende Druckluft. Diese Druckluft bewirkt darüberhinaus, wie erwähnt, ein Freiblasen des Ventilsitzes für den Ventilkörper 25, so dass eine gute Abdichtung bei in Schliessstellung befindlichem Ventilkörper 25 gewährleistet ist.

Darüberhinaus wird durch die geschilderte Anordnung erreicht,

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dass das durch die Druckluft zu komprimierende Volumen im Raum 21 auf ein Minimum beschränkt bleibt, und damit die notwendige Kömpressionsarbeit reduziert wird. Dem gleichen Zweck dient der Umstand, dass die Volumen 89 und 87 bei der Hubbewegung des Dosier- und Ausstossorgans unverbändert bleiben.

Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es wären auch andere Steuermittel denkbar, ferner · andere Mittel zur Veränderung der Brennstoffdosierung.

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Claims

Patentansprüche

Kolbenbrennkraftmaschine für Betrieb mit staubförmigem Brennstoff, gekennzeichnet durch einen schachtartigen Brennstoff-Sammelraum, der durch einen Brennstoff-Ueberführkanal mit dem Brennraum eines Zylinders der Maschine verbunden ist, wobei sich am Eintritt des Ueberführkanals in den Brennraum ein gesteuertes Absperrorgan befindet, weiter durch ein an einer Zwischenstelle des Ueberführkanals angeordnetes Verschlussorgan, bestehend aus einem quer zum Ueberführkanal bewegbaren Schieberteil, der einen Durchtrittskanal aufweist, welcher in Offenstellung des Verschlussorgans die Verbindung zwischen dem Sammelraum und dem an das Verschlussorgan anschliessenden Teil des Ueberführkanals freigibt, weiter gekennzeichnet durch einen Zylinderraum im Schieberteil des Verschlussorgans, in welchem ein kolbenartiges Bodenstück auf- und abwärts bewegbar ist, derart, dass das Bodenstück in Offenstellung des Verschlussorgans sich vollständig innerhalb des Zylinderraums im Schieberteil befindet, während in Schliessstellung des Verschlussorgans das Bodenstück unter dem Einfluss einer Hilfskraft teilweise in ein zylinderförmig gestaltetes Teilstück des Ueberführkanals zwischen Verschlussorgan und Sammelraum angehoben ist, weiter gekennzeichnet durch ein auf den Ueberführkanal ausgerichtetes, stangenartiges Dosier- und Ausstossorgan, das bei Offenstellung des Ver-Schlussorgans eine vom Abstand zwischen seinem Stossende und dem Bodenstück im Schieberteil abhängige Brennstoffteilmenge aus dem Sammelraum durch das zylinderartige Teilstück des Ueberführkanals

ORIGINAL INSSPECTED

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und durch den Kanal im Verschlussorgan in den anschliessenden Teil des Ueberführkanals ausstossen kann, aus welchem der Brennstoff bei geöffnetem Absperrorgan in den Brennraum gelangen kann, weiter durch Mittel zum lastabhängigen Verstellen des Abstandes zwischen Stossende des Dosier- und Ausstossorgans und dem Bodenstück im Schieberteil und schliesslich durch Mittel zum taktmässigen Steuern von Ausstossorgan, Verschlussorgan und Absperrorgan.
2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosier- und Ausstossorgan im letzten Teil seines Arbeitshubes das verschiebbar im Ueberführkanal angeordnete Absperrorgan durch Mitnahme öffnet.
3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosier- und Ausstossorgan rohrartig ausgebildet ist und in seinem unteren Ende einen Ventilkörper aufnimmt, der während eines ersten Teils des Arbeitshubes des Dosier- und Ausstossorgans dessen Endöffnung verschliesst, während in einem zweiten Teil des Arbeitshubes der Ventilkörper einen Durchlass für Druckluft freigibt, welcher bei geöffnetem Absperrorgan zum Ausblasen des Brennstoffes in den Brennraum und zum Freiblasen des Ventils dient.
4. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei verschlossener Oeffnung des Dosier- und Ausstossorgans der Ventilkörper unter dem im Betrieb der Maschine ständig aufrechterhaltene Druck der Druckluft auf eine im Stossende des Dosier- und Ausstossorgans befindliche Sitzfläche dichtend gepresst wird.

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5. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosier- und Ausstossorgan kolbenartig ausgebildet ist und innerhalb des als Zylinder geformten üeberführkanals verschiebbar ist.
6. Kolbenbrennkraftmaschine nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei geschlossenem Absperrorgan zwischen letzterem und dem Stossende des Dosier- und Ausstossorgans im Ueberführkanal eingeschlossene Luft nach Verschliessen der Oeffnung im Stossende des Dosier- und Ausstossorgans durch den Ventilkörper vollständig gefangen ist, derart, dass die Luft die Aufwärtsbewegung des Dosier- und Ausstossorgans unterstützend expandieren kann.
7. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper von einer Stange getragen ist, welche sich koaxial im Innern des Dosier- und Ausstossorgans relativ zur letzterem verschieben kann, und dass die Oeffnungsbewegung des Ventilkörpers durch einen Anschlag für die Stangenbewegung bewirkt wird.
8. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern des Abstandes zwischen Stossende des Dosier- und Ausstossorgans und dem Bodenstück im Schieberteil eine von aussen lastabhängig verdrehbare Verstellhülse aufweisen, welche koaxial im Innern des rohrartigen Teiles des Dosier- und Ausstossorgans angeordnet ist und über eine Längsverzahnung eine

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die Hülse durchsetzende Stange verdrehen kann, welche mit einer Gewindepartie des gegen Drehung gesicherten Ventilkörpers verschraubt ist, und dass für das obere Ende der Stange ein den Abstand zwischen Stossende und Bodenstück bestimmender Anschlag verhanden ist.
9. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstück in oberer Endlage des Dosier- und Ausstossorgans unter Federkraft gegen einen am Kopfteil des letzteren befindlichen Anschlagstift gepresst wird, derart, dass das Bodenstück bei Abwärtsbewegung des Dosier- und Ausstossorgans in den zugeordneten Zylinderraum im Schieberteil unter gleichbleibendem Abstand zum Stossende versenkt werden kann.
10. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Blockiereinrichtung, welche bei hydraulisch bewirkter Abwärtsbewegung des Dosier- und Ausstossorgans dessen Bewegung vorübergehend in einer Position unterbricht, bei welcher die Kante des Bodenstücks bündig ist mit der oberen Kante des Schieberteils, dessen Verschiebung damit freigeben wird.
11. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierung durch Sperrung der Abfuhr von Druckmittel aus dem während der Abwärtsbewegung des Dosier- und Ausstossorgans nicht druckbeaufschlagten Zylinderraum erfolgt, in welchem das obere, kolbenartig ausgebildete Ende des Dosier- und Ausstossorgans -verschiebbar geführt ist.

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12. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrung durch Abdecken einer Steuerbohrung durch das Bodenstück erfolgt, wobei die Steuerbohrung sich in der den Zylinderraum für das Bodenstück begrenzenden Wand befindet.
13. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Elcckiereinrichtung,welche bei hydraulisch bewirkter Aufwärtsbewegung des Dosier- und Ausstossorgans letzteres in einer Position blockiert, die geringfügig höher ist als die von ihm bei Abwärtsbewegung eingenommene Lage, wobei in der blockierten Position das Stossende des Dosier- und Ausstossorgans den Zutritt von Brennstoff aus dem Sammelraum in den üeberführkanal immer noch verhindert, aber die Verschiebung des Schieberteils des Verschlussorgans in seine Schliessstellung gestattet.
14. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierung durch Sperrung des Druckmittelabflusses aus dem während des Aufwärtshubes des Dosier- und Ausstossorgans nicht druckbeaufschlagten Raum erfolgt, in welchem das kolbenartig ausgebildete obere Ende des Dosier- und Ausstossorgans geführt ist.
15. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenartig ausgebildete Ende des Dosier- und Ausstossorgans als Steuerschieber mit einer zwischen der Druckmittelzufuhr- und Druckmittelabfuhrsteile für die Betätigung des Dosier- und Ausstossorgans befindlichen Steueröffnung zusammenwirkt.

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