DE287538C

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Publication number: DE287538C
Application number: DENDAT287538D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Beim Verflüssigen, und Flüssighalten fester oder zähflüssiger, zum Betriebe von Verbrennungskraftrhaschinen bestimmter Brennstoffe (z.B. Naphthalin) ist die Aufgabe zu er-■5 füllen, während des Anlassens der Maschine dem Brennstoffbehälter und seinem Inhalt in kurzer Zeit möglichst große Wärmemengen zuzuführen, um den festen Brennstoff schnell zu schmelzen und möglichst bald vom Betriebe

ίο mit .' dem teuren Anlaßbrennstoff (Benzin, Benzol u. dgl.) zum Betriebe mit dem Arbeitsbrennstoff übergehen zu können. Während des Dauerbetriebes der Maschine muß dann die dem Brennstoffbehälter zuzuführende Wärmemenge auf ein solches Maß heruntergeregelt werden, daß zwar noch ein Verflüssigen und Flüssighalten des Brennstoffes stattfindet, ein-Verdampfen dagegen ausgeschlossen ist. Es ist nun .bereits vorgeschlagen worden, bei der Beheizung fester Brennstoffe zum Betriebe von Verbrennungskraftmaschinen mittels der Auspuffgase mechanische, von einem Regler bediente Drosselorgane in die Abgasleitung bzw. eine Abzweigung derselben derart einzubauen, daß eine selbsttätige Regelung der den Brennstoffbehälter in der Zeit-. einheit bespülenden Auspuffgase zustande kommt. Derartige mechanische, von einem Regler bediente Drosselorgane sind jedoch kostspielig, wirken erfahrungsgemäß nicht dauernd zuverlässig und gestatten auch nur eine grobe Beheizungsregelung, mit deren Hilfe ein Aufdampfen des festen Brennstoffes nicht mit Sicherheit verhütet werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die neue Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Regelung der Heizungswirkung der Auspuffgase ohne Zuhilfenahme mechanischer Vorrichtungen selbsttätig durch die innerhalb der Maschine sich abspielenden Vorgänge vollbringen zu lassen. Diese Aufgabe wird in ein-.fächer eigenartiger Weise gemäß dem neuen Verfahren dadurch gelöst, daß bei Steigerung der Temperatur der Maschine ein dann durch deren Verbrennungswärme verdampftes Kühlmittel den Brennstoffbehälter selbsttätig kühlt. Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß bei kalter und bei gering oder nicht belasteter Maschine Verdampfungsvorrichtungen, die durch die Verbrennungswärme der Maschine beheizt werden, keinen oder nur kleine Mengen Dampf entwickeln, daß dagegen bei Steigerung der Maschinentemperatur die Dämpferwicklung beginnt bzw. sich steigert. Diese mit der Maschinentemperatur selbsttätig im gleichen Sinne sich ändernde Dampfentwicklung wird bei dem neuen Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Ausströmgasbeheizung des Brennstoffbehälters und — nötigenfalls — der sonstigen, diesen enthaltenden oder von ihm durchflossenen Gefäße und Leitungen dienstbar gemacht, wodurch sich die Verwendung der eingangs erwähnten umständlichen und kostspieligen mechanischen Regelvorrichtungen erübrigt.

Die Vorrichtungen zum Durchführen des neuen Verfahrens zeichnen sich durch große Einfachheit und somit geringe Herstellungs-

(2. Auflage, ausgegeben am 4. December

kosten aus. Sie können z.B. gemäß der Erfindung derart ausgebildet werden, daß der von den Ausströmgasen durchströmte Heizraum von den Brennstoffbehälterwandungen durch einen Zwischenraum getrennt ist, der in die Abströmleitung einer durch die Verbrennungswärme der Maschine beheizten Verdampfungsvorrichtung eingeschaltet ist. Es wird hierdurch in einfacher Weise die selbsttätige Regelung der Brennstoffbehälterbeheizung erreicht, da während des Anlaßbetriebes, während dessen eine Dampfentwicklung der Verdampfungsvorrichtung noch nicht stattfinden kann, die erhitzten Heizraumwandungen ungehindert durch Wärmestrahlung oder durch Wärmeleitung (oder gleichzeitig durch Strahlung und Leitung) den Brennstoffbehälter und seinen Inhalt stark beheizen können. Es wird daher in verhältnismäßig kurzer Zeit wenigstens ein Teil des festen Brennstoffes im geschmolzenen Zustande zum Betriebe der Maschine zur Verfügung stehen. Im weiteren Verlauf des Betriebes der angelassenen Maschine strömt der inzwischen in der Verdampfungsvorrichtung durch die Verbrennungswärme der Maschine erzeugte Dampf durch den zwischen Brennstoffbehälter und Heizraum gelegenen Zwischenraum, wodurch eine Überhitzung des Brennstoffbehälterinhaltes mit Sicherheit vermieden wird.

Es kann dabei die Anordnung so getroffen sein, daß der aus der Verdampfungsvorrichtung in den Zwischenraum eintretende Dampf sich an der Wandung des Heizraumes überhitzt, so daß auch der Brennstoff auf höherer Temperatur als ioo°, dem Siedepunkt des Wassers, gehalten werden kann, ohne daß jedoch die Siedetemperatur des Naphthalins (etwa 217⁰ C) erreicht werden kann. Gegenüber der bekannten Verwendung nassen Dampfes (von ioo°) zur Beheizung des Naphthalinbehälters von Verbrennungskraftmaschinen erbringt die Verwendung überhitzten Dampfes bei diesem Ausführungsbeispiel den Vorteil, daß wegen der höheren Eintrittstemperatur des Naphthalins in die zum Vergaser führenden Leitungen selbst bei ver^ hältnismäßig kalter Maschine ein Erstarren ausgeschlossen ist, auch wenn diese Leitungen nicht in allen Teilen vom Dampf umspült sind. Es ist also hierdurch die Möglichkeit gegeben, erforderlichenfalls diese Leitungen ganz oder teilweise zwecks besonders leichter Zugänglichkeit freiliegend außerhalb des Dampfmantels anzuordnen. .

Ein wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß auch bei niederen Belastungen der Maschine noch der Betrieb mit dem festen Arbeitsbrennstoff aufrechterhalten

werden kann. .

Als Verdampfungsvorrichtung kann vorteilhaft die etwa ohnedies vorhandene- \⁷'erdampfungskühlvorrichtung des Maschinenzylinders benutzt werden, deren abströmender Dampf durch den Zwischenraum hindurch abgeleitet wird.

Statt dessen kann auch gemäß der Erfindung die Verdampfungsvorrichtung, die den den Zwischenraum durchströmenden Dampf liefert, als eine dem Heizraum vorgeschaltete Kühlvorrichtung für die Ausströmgase ausgebildet sein. Die dadurch bewirkte, in mäßigen Grenzen zu haltende Kühlung der Ausströmgase hat den A^orteil, die Materialspannungen der Wandungen zu vermindern und eine vermehrte Sicherung gegen Brüche zu schaffen. Dabei wird jedoch die den Abgasen entzogene Wärmemenge nicht etwa nutzlos abgeleitet,, sondern in Form von Dampf zur Beheizung des Brennstoffbehälters dem Zwischenraum zugeführt.

In den Fig. 1 und 2 sind diese beiden Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung schematisch im Schnitt dargestellt. Zwischen dem Brennstoffbehälter α und dem von den Ausströmgasen durchstrichenen Heizraum b ist ein Zwischenraum c angeordnet, der mit dem Dampf raum einer durch die Verbrennungswärme der Maschine beheizten Verdampfungsvorrichtung in Verbindung steht. In Fig. 1 ist diese Verdampfungsvorrichtung gleichzeitig die Verdampfungskühlvorrichtung d des Arbeitszylinders k, während gemäß Fig. 2 eine besondere Verdampfungsvorrichtung e vorhanden ist, die als Kühlvorrichtung für die Ausströmgase ausgebildet ist und von diesen vor ihrem Eintritt in den Heizraum bespült wird. Der Wasserstand der Verdampfungsvorrichtung e kann entweder mittels einer Schwimmervorrichtung selbsttätig auf gleieher Höhe gehalten werden, oder es kann die Ergänzung des in e verdampften Wassers durch bereits erwärmtes Kühlwasser der Zylinderkühlvorrichtung erfolgen.

Der aus dem Zwischenraum c entweichende Dampf kann in einem Kühler g (Fig. 1 und 2) rückgekühlt oder an geeigneter Stelle in den Verdampfungskühlraum des Arbeitszylinders abgeführt werden. Das durch die Rückkühlung im Kühler g verdichtete Wasser kann dem Arbeitszylinderkühlwasser durch eine Leitung h wieder zugeführt werden (Fig. 1) oder auch durch das Dampfrohr i wieder dem Zwischenraum c zuströmen, wo es von neuem verdampft (Fig. 2). .115

Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt eine weitere, ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fallende Ausführungsform, bei welcher der Zwischenraum c beibehalten ist. Das Eigenartige dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Zwischenraum zwischen Brennstoffbehälter und Heizraum in den Kreislauf einer

durch die Verdampfung des siedenden Wassers betriebenen Umlaufkühlvorrichtung eingeschaltet ist. Das Steigrohr ο des Motorzylinders k mündet in den Trichter η des Zwischenraumes c, so daß diesen beim Sieden des Zylinderkühlmantelinhaltes das im Rohr ο hochsteigende Dampfwassergemisch durchströmt. Der Behälter r, dessen Wasserspiegel unterhalb der Heizraumwandungen liegt, enthält

ίο den Kühlwasservorrat. Auf diese Weise können bereits vorhandene, mit Durchfluß- oder mit Umlaufkühlung ausgerüstete \^erbrennungskraftmasehinen für flüssige Brennstoffe zum Betrieb mit Naphthalin u. dgl. eingerichtet werden. Weiter erbringt diese Anordnung den Vorteil, daß der Zwischenrauminhalt die . Heizwirkung der Ausströmgase stärker abschwächt, als wenn lediglich Dampf den Zwischenraum c anfüllt. Infolgedessen kann man die Schmelzzeit, des Brennstoffes zu Beginn des Anlassens durch Verringerung der lichten Weite des Zwischenraumes c und größere Bemessung der für den Wärmedurchgang in Betracht kommenden Flächen noch verkürzen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, läßt sich eine ähnliche Kühlwirkung wie bei der Anordnung gemäß Fig. 3 auch bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 auf einfache Weise erzwingen, wenn man die Abstromleitungen für den in der Verdampfungsvorrichtung d bzw. e erzeugten Dampf derart anordnet, daß er Wasser in den Zwischenraum c eintreibt, das dann in diesem ver-■ dampft.

Diese Vorrichtungen gemäß der Erfindung arbeiten in folgender Weise: Die Maschine, deren Kühlwasser kalt und deren Arbeitsbrennstoff im Brennstoffbehälter .α in festem Zustande ist, wird mit Hilfe des Anlaßbrenn-Stoffes (Benzol, Benzin u. dgl.) in bekannter Weise in Betrieb gesetzt. Die Auspuffgase umspülen dann den mit stehender Luft angefüllten Zwischenraum c, dessen Außenwandungen hierbei hoch erhitzt werden und durch Wärmestrahlung einen Teil dieser Hitze an den Brennstoffbehälter σ abgeben. Die Wirkung der Wärmestrahlung kann noch unterstützt werden durch die Wärmeleitungswirkung der den Brennstoffbehälter und die Heiz-, raumwandungen miteinander verbindenden Konstruktionsteile und etwa vorhandener, den Zwischenraum c überbrückender Stege (z. B. /. Fig. 2).. Da während der ersten Anlaßzeit zwischen Brennstoffbehälter und Heizraumwandungen ein verhältnismäßig hohes Wärmegefälle vorhanden ist, wird in kurzer Zeit ein bestimmter. Teil des Brennstoffes im Behälter α und den von diesem zum Schwimmerbehälter in führenden Leitungen geschmolzen sein und zum Betriebe der Maschine zur Verfügung stehen, die alsdann auf den Betrieb mit dem festen Arbeitsbrennstoff umgeschaltet werden kann. Im weiteren Verlauf des Betriebes strömt der in der Verdampfungsvorrichtung ei (Fig. ι) bzw. e (Fig. 2) erzeugte Dampf in den Zwischenraum c, wodurch die Heizraumwandungen und die etwa vorhandenen, den Zwischenraum c überbrückenden Konstruktionsteile (z.B. Stege I, Fig. 2) eine Abkühlung erfahren und das Temperaturgefalle, zwischen Brennstoffbehälter und Heizraumwandungen verringert wird. Damit wird auch die in der Zeiteinheit dem Brennstoff zugeführte Wärmemenge verringert, wobei durch die Anwesenheit des Dampfes dafür Sorge getragen ist, daß der Brennstoffbehälterinhalt sich weder bis zum Erstarrungspunkt abkühlen noch bis zum Siedepunkt erhitzen kann.

Bei den bekannten, durch den Dampf der Verdampfungskühlvorrichtung des Maschinenzylinders beheizten Schmelzvorrichtungen für feste Betriebsbrennstoffe von Verbrennungskraftmaschinen stellte sich der Nachteil ein, daß bei niederer Belastung die Dampfent wicklung der Verdampfungskühlvorrichtung aufhörte, also der Brennstoff im Brennstoffbehälter mangels weiterer Beheizung erstarren mußte. Diesen Nachteil besitzt die neue AOrrichtung nicht. Hört bei der Anordnung gemäß Fig. ι bei niederer Belastung die Dampfentwicklung auf, so findet genau wie beim Be ginn des Anlaßbetriebes eine Beheizung des Brennstoffbehälters durch ungehinderte Wärmestrahlung seitens der Heizraumwandungen statt. Erfahrungsgemäß findet bei richtiger Wahl der Oberflächengröße und der lichten Weite des Zwischenraumes c bei der verminderten Temperatur der Ausströmgase, wie sie den geringeren Belastungsstufen entspricht, keine Überhitzung des Brennstoffes bis über seinen Siedepunkt statt. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 findet selbst bei größerer Abnahme der Belastung keine Unterbrechung der Dampfentwicklung in der Vor-. richtung e statt, so daß stets Dampf von. mindestens ioo° den Brennstoffbehälter umspült und ein Erstarren des Brennstoffes mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Will man bei dieser Anordnung aus bestimmten Gründen (z. B. zwecks Wasserersparnis) die Verdampfungsvorrichtung e so bemessen und anordnen, daß nur bei voller Belastung Verdampfung zustande kommt, so entspricht das Verhalten der Vorrichtung gemäß.Fig. 2 dem eben geschilderten Verhalten der Anordnung gemäß Fig. 1. In entsprechender Weise wirkt auch die Ausführungsform nach Fig. 3 der Zeichnung.

Es sei noch erwähnt, daß der in die Umlaufleitung eingebaute,. als Dampfabscheider wirkende Trichter η der Vorrichtung gemäß Fig. 2 oder auch ein sonstiger Kühler— im Sinne der Umlaufrichtung des.Kühlmittels —

hinter dem Zwischenraum c angeordnet sein kann. Es könnte ferner eine zweifache Dampfabscheidung des Kühlmittels, die eine vor, die andere nach seinem Durchfließen des Zwi_: schenraumes c durch de'mentsprechenden Einbau zweier Trichter η oder sonstiger geeigneter Kühlvorrichtungen erzwungen werden Auch könnte die Anordnung so getroffen werden, daß nur ein Teil des Kühlmittels der Umlaufkühlvorrichtuiig durch den Zwischenraum c geleitet wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die Anordnung derart getroffen, daß ein Teil der Ausströmgase durch einen Heizraum b hindurchgeleitet wird, der unmittelbar den Brennstoffbehälter durchzieht oder ihn unmittelbar umgibt. Der Heizraum kann gegebenenfalls durch eine Wärmeisolierschicht umschlossen sein, um eine zu plötzliche oder zu starke Erhitzung des Brennstoffes zu verhüten. Außerdem durchzieht noch den Brennstoffraum des Brennstoffbehälters α ein Rohr oder ein Rohrbündel p, durch das bei warmer Maschine der in der Verdampfungskühlvorrichtung d erzeugte Kühlmitteldampf hindurchstreicht, hierbei eine Überhitzung des geschmolzenen Brennstoffes über seinen Siedepunkt hinaus verhindernd.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Verfahren zur Regelung der Auspuffgasbehei/cung des Brennstoffbehälters bei Verbrennungskraftmaschinen, die mit Hilfe fester oder zähflüssiger Brennstoffe (wie Naphthalin u.dgl.) betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Steigerung der Temperatur der Maschine (beim Ingangsetzen oder beim Übergang von geringerer zu höherer Belastung) ein durch deren Verbrennungswärme, verdampftes Kühlmittel die durch Strahlung oder Leitung erfolgende Heizwirkung der Ausströmgase auf den Brennstoffbehälter selbsttätig mindert.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von den Ausströmgasen durchströmter Heizraum von den Brennstoffbehälterwandungen durch einen Zwischenraum getrennt ist, der in die Abstromleitung einer durch die Verbrennungswärme der Maschine beheizten Kühlmittelverdampfungsvorrichtung eingeschaltet ist (Fig. ι und 2).
3. Vorrichtung zur<_ Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenraum zwischen Brennstoffbehälter und seinem ausströmgasdurchströmten Heizraum in den Kreislauf einer durch die Dampfentwicklung des siedenden Kühlmittels betriebenen Umlauf kühlvorrichtung eingeschaltet ist

(Fig· 3)- ^
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelverdampfungsvorrichtung als eine dem Heizraum vorgeschaltete Kühlvorrichtung für die Ausströmgase. ausgebildet ist (z.B. Fig: 2).
5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Brennstoffbehälter (α) sowohl ein von den Ausström- '■■ gasen- durchströmter■ Heizraum (£>) als ein vom verdampften oder erwärmten Kühlmittel durchströmter Kühlraum (/>) in urlmittelbare Berührung gebracht ist (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.