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Vereinigte Gas- und Dampfmaschine, bei welcher der benutzte Dampf
ganz oder teilweise durch die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine vereinigte Gas- und Dampfmaschine, bei welcher
zur besseren Wärmeausnutzung und zur Erzielung eines Temperaturausgleichs der für
die Dampfmaschine gebrauchte Dampf ganz oder teilweise durch die von der Verbrennungskraftmaschine
erzeugte Abwärme hervorgebracht wird.
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Gemäß der Erfindung wird erreicht, daß die Maschine auch dann unter
den günstigen Bedingungen arbeitet, wenn nur geringe Mengen von Dampf zur Verfügung
stehen.
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Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
dar, und zwar ist Fig. 1 eine mit drei senkrecht stehenden Zylindern versehene Maschine,
Fig.2 ein Schnitt durch die Ventile des Dampfraumes in der Richtung der Linie A-A
der Fig. i.
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In Fig. i bezeichnet i die Zylinder, 2 und 3 die Kolben, welche an
ihren Stirnflächen konkav ausgebildet sind, damit der Verbrennungsraum annähernd
die Gestalt einer Kugel besitzt und eine möglichst geringe leitende und strahlende
Oberfläche vorhanden ist. 4 und 5 sind die Kolbenstangen, 6 und 7, 7 die Verbindungsstangen,
8 die Kurbelwelle, g und io die Kurbelzapfen, an welchen die Verbindungsstangen
6 und 7 angreifen. Die Kurbelwelle 8 ist' in- den Endlagern i i und den Mittellagern
12 des Bettes 13 gelagert, und die Zylinder werden durch Säulen 14 getragen, welche
aus einem Stück mit den unteren Zylinderdeckeln hergestellt sind und durch die Bolzen
15 am Maschinenbett befestigt sind. Die Säulen 14 bilden Führungen für die Kreuzköpfe
16, während die Traversen 17 zwischen den Führungen 18 sich bewegen, die aus einem
Stück mit dem oberen Zylinderdeckel hergestellt sind.
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a9 sind die Auspuffschlitze,- 28 sind die Einlaßschlitze für die Spülluft
und 31 sind die Einlaßschlitze für das Gasluftgemisch, welche nacheinander an den
beiden Kolben geöffnet und geschlossen werden.
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Die Kolben :2 und 3 sind tassenförmig, so daß sie die Deckel i9 und
2o in sich aufnehmen können. Es wird auf diese Weise eine große Oberfläche erzielt,
mit welcher der Dampf in Berührung kommt. Um diese Berührungsfläche noch zu vergrößern,
so daß der Dampf etwa dieselbe Temperatur erhält als die metallische Oberfläche
selbst, können Rippen oder Spiralen an dem Deckel vorgesehen werden. Die Deckel
i9 und 2o sind mit dampfdichten Stopfbüchsen 21 versehen, die Deckel 2:2 besitzen.
Die äußeren Durchmesser der tassenförmigen Teile der Deckel ig und 2o sind ein wenig
kleiner als die
Durchmesser der Hohlräume in den Kolben
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und 3, so daß, wenn die Kolben am äußeren Ende des Hubes angelangt sind,
ein kleiner ringförmiger Raum 23 frei bleibt, in den der Dampf durch Rohr 39 und
Ventil .42 einströmt. Der Dampf wird durch das Rohr 39 in die Zylinder eingeführt.
Er trifft auf das Ventil q.2 und tritt dann in den Raum 4r. Das Auspuffen des Dampfes
findet bei Auswärtsbewegungen der Kolben bei geöffneten Ventilen 44 durch den Rohrstutzen
4o statt.
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Wenn man zum Betriebe der Dampfseite nur den Dampf verwendet-, der
durch die Abgase der Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden kann, so ist mitunter
die Dampfmenge, die bei jedem Hub erzeugt wird, so gering, daß sich für den Dampfzylinder
keine genügende Füllung ergeben würde, um eine Expansion bis auf Atmosphärendruck
am Ende des Hubes zu erreichen.
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Um trotzdem auch mit dieser geringen Dampfmenge eine betriebsfähige
Maschine zu erzielen, wird gemäß der Erfindung während des Auspuffhubes der Zylinder
so zeitig abgesperrt, daß noch eine genügende Menge Dampf in dem Zylinder verbleibt,
um zusammen mit der neuen Füllung eine Expansion bis auf Atmosphärendruck zu erzielen.
Der in dem Zylinder verbleibende Dampf bildet also eine Art Dampfkissen, welches
bei der Kompression Arbeit aufnimmt und während der Expansion wieder abgibt. Es
findet indessen kein Arbeitsverlust statt, weil der abgekühlte Dampf von atmosphärischer
Spannung sich -wieder an den Zylinderwandungen erwärmt und infolgedessen während
der Expansion relativ «ärmer ist als während der Kompression.
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Die Erwärmung des Dampfes durch die Zylinderwandungen geschieht, soweit
die letzteren nicht durch die entzündeten Gase selbst unmittelbar erhitzt werden,
dadurch, daß der zylindrische Ansatz des Kolbens, während er mit dem durch die Explosion
stark erhitzten Teil des Mantels in Berührung ist, Wärme. von ihm aufnimmt und auf
die äußeren Teile der Zylinderwandungen überträgt. Eine weitere Übertragung von
Wärme auf die äußeren Teile der Zylinderwandungen findet durch die Kühlflüssigkeit
statt, die ja auf einer angenähert konstanten Temperatur gehalten wird, und zwar
auf einer Temperatur, die höher oder mindestens gleich der Anfangstemperatur des
Dampfes ist. Das Erwärmen der Kühlflüssigkeit geschieht wiederum durch den heißen
Teil der Zylinderwandungen. Es findet also auch durch die Kühlflüssigkeit eine CJbertragung
von Wärme von dem heißen Teil des Zylinders auf die kälteren Teile und von hier
auf den Dampf statt. jedenfalls sind durch die mittelbare Übertragung von Wärme,
eventuell auch durch die Heizung der Kühlflüssigkeit, die äußeren Zylinderwandungen
stets wärmer als der Dampf während der Expansion, so daß der Dampf durch die Zylinderwandung
erwärmt wird.
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Das Wesen der Erfindung liegt also darin, daß durch das Einwirken
der durch die Gasmaschine erhitzten Zylinder und Kolbenwandungen auf den Dampf,
und zwar insbesondere auf den von dem vorigen Hub zurückbehaltenen und komprimierten
Dampf, die Expansionslinie über die gewöhnliche gehoben wird. Andererseits dient
der Dampf zum Kühlen des Kolbens und der Zylinderwandung, so daß einerseits die
Wirkung der Verbrennungskraftmaschine infolge der Kühlung, und andererseits die
Wirkung der Dampfseite durch die dem Dampf aus der Gasmaschinenseite zugeführte
Wärme verg rößert wird.