DE3315611C2 - Vorrichtung zum Zuführen und Zünden von pulverförmigem Brennstoff für die Brennkammer einer Kraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum Zuführen und Zünden von pulverförmigem Brennstoff für die Brennkammer einer Kraftmaschine

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Zünden des Pulvers in Pulvermotoren und mit Pulver betriebenen Turbinenmotoren besteht aus beheizten, divergierenden Spalten (7), durch die das Pulver geblasen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen und Zünden von pulverförmigem Brennstoff für die Brennkammer einer Kraftmaschine.
Pulverförmige Brennstoffe wie solche aus Holz, Torf und dergleichen haben eine weit größere Zündverzögerung als die üblicherweise verwendeten flüssigen Brennstoffe wie Benzin und Dieselöl.
So beträgt die Zündverzögerung für pulverförmigen Brennstoff bei einem an sich für den Betrieb mit Dieselöl ausgelegten Dieselmotor mit Vorkammer 0,0006 Sekunden, was bei einer Drehzahl von 2000 Umdrehungen je Minute einem Kurbelwinkel von mehreren Grad entspricht.
Bei mit pulverförmigem Brennstoff betriebenen Motoren muß der Brennstoff bei einer Temperatur entzündet werden, die die Temperatur der Verbrennungsluft im oberen Totpunkt beträchtlich überschreitet. Bei ε = 10 beträgt diese Temperatur beim Ottomotor 4500C und bei ε = 20 beträgt diese Temperatur beim Dieselmotor 650° C bei einer Ansaugtemperatur von 500C.
Bekanntlich darf die durchschnittliche Wandtemperatur in der Vorkammer eines mit Dieselöl betriebenen Motors 7500C nicht überschreiten, da höhere Temperaturen zu einem Zerfall des Brennstoffes mit der Gefahr der Ablagerung von Kohlenstoff im Motor führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zuführen und zum Zünden von pulverförmicem Brennstoff für die Brennkammer einer Kraftmaschine zu schaffen, welche eine außerordentlich rasche Entzündung des Brennstoffes hervorruft
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch beheizte Spalte mit in Strömungsrichtung zunehmender Breite, durch welche das Pulver in die Brennkammer gebalsen wird.
Der mit Hilfe der Erfindung crzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie aus der crziclbaren Verkürzung der Entzündungszeitdauer. So konnte z.;im Beispiel die Entzündungszeit für ein Pappelholzpulver auf 0,00006 Sekunden herabgesenkt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführung ;beispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine mit einer Brennkammer für pulverförmigen Brennstoff kombinierte Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie H-H in Fig. 1.
Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie IH-IIl in Fig. 1.
F i g. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1.
Fig.5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1, und
F i g. 6 einige Spalte in vergrößertem Maßstab, wobei die Bewegungsbahn der Pulverkörner angedeutet ist
Mit 1 ist eine Brennkammer bezeichnet die in einem druckbeständigen Rohr 2 vorgesehen ist Nach oben ist die Brennkammer durch einen konischen Zündspaltteil 3 und nach unten durch einen konischen Auslaufteil 4 begrenzt Teil 3 wirkt mit einer Hülse 5 zusammen und Teil 4 mit einer Hülse 6. Der Einlaufteil der Zündspalte 7 liegt im Zentrum der Hülse 5, während der Auslaufteil der Zündspalte 7 in der Kammer ί an der Wand des druckbeständigen Rohrs 2 liegt
Genau vor dem Einlaufteil der Zünchpalte 7 mündet der Pulvereinlaufkanal 8, der koaxial zum druckbeständigen Rohr 2 verläuft Der konische Auslauf teil 4 ist mit einem Kanal 9 versehen, der in einen mittigen Kanal 10 zum Zylinder des Motors übergeht Der Kanal 9 ist, wie auch die Zündspalte 7, gegenüber dem Rohr 2 schräggestellt wobei der Kanal 9 von der Seite der Kammer 1 ausgeht die gegenüber der Seite liegt, an der die Zündspalte 7 in die im wesentlichen sphärische Brennkammer 1 münden.
Die Temperatur in der Brennkammer 1 und in den Zündspalten 7 wird durch einen Temperaturfühler geregelt, der zweckmäßigerweise unmittelbar unter der Hülse 6 leben dem Kanal 10 liegt. Durch das Druckaufnahmerohr 2 und die Hülse 5 wird Wärme den Zündspalten 7 durch eine elektrische Heizspirale, einen Gasbrenner oder dergleichen beim Anlassen des Motors zugeführt. Bei Höchstleistung des Motors wird den Zündspalten 7 Wärme hauptsächlich von der Brennkammer 1 her zugeführt
Die auf oben angegebene Weise erhitzten Zündspalte 7 erweitern sich vom Pulvereinlauf zum Pulverauslauf. Das Pulver wird vom Einlaufkanal 8 durch die Zündspalte 7 in die Brennkammer 1 geblasen. Hierdurch sind die divergierenden Zündspalte 7 so ausgerichtet, daß sie einen Winkel zur Einblasrichtung bilden, wobei sich nebeneinanderliegende Spalte in Strömungsrichtung voneinander entfernen.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Zündspalte 7 durch Wände 11 voneinander getrennt, die an
I 3
fs der Einlaufseite scharfe Kanten aufweisen und einem JS Zusetzen vorbeugen. Diese Wände 11 haben eine in K Richtung der Spalte 7 zunehmende Wandstärke. Die in ff l-'igb gezeigten Zündspalte 7 sind maßstabsgerecht. ;fi Bei der somit dargestellten, repräsentativen Ausfüh-)',-, rungsform sind die Zündspalte 7 länglich und schmal, Kj wobei die Breite der Spalte an der Einlaufseite ungefähr i> der Hälfte ihrer Breite an der Auslaufseite entspricht ; ν Die Länge der Spalte entspricht der 25- bis 50fachen y Spaltbreite.
,': Gemäß der dargestellten Ausführungsform liegen die
:l Spalte 7 zwischen zwei ebenen Flächen, aber die Spalte V. 7 können auch von gewölbten oder gewinkelten Flä-,; chen begrenzt werden. Nach einer bevorzugten Ausfühp rungsform sind die Spalten kreisförmig, wobei sie zwi- pi sehen konzentrisch zueinander angeordneten, koni-U sehen Hülsen liegen, die zweckmäßigerweise mit Wän-% den entsprechend den Wänden 11 der dargestellten
|| Ausführungsform versehen sind. Die gewinkelten Flä-
|s chen können sternförmig verlaufen.
I"; Bei Verwendung von Pappelholz werden die Zünd
öl spalte 7 wie folgt bemessen. Man geht davon aus, daß F man mit modernen schnellaufenden Mühlen mit Hariri metaümessern Pappelholz zu einem Pulver mit einer
ϊ| normalen Teilchengröße um 0,1 mm herum zermahlen
£ kann. Wird dieses Pulver in Pulvermühlen mit z. B. Ku-
ß geln von 6 m^i Durchmesser nachgemahlen, lassen sich p Pulver bis zu Ö.005 mm Korngröße herstellen.
yi Bei Um Ο,ί'Ο mm Korngröße hemm normalveiteü-
ψ tem Pappelpt^ver sollte die Einlaufbreite der Zündspalp te 7 etwa O^ ihm, deren Höhe 9 mm, deren Auslaufbrei-14 te 1 mm und de^en Länge 25 mm sowie die Durchl·; schnittstemptf rattf r 960° C betragen.
κ Nach einer interessanten Beobachtung kann die Tem-
[■ peratur der Zi4nd4palte 7 auf 7600C herabgesetzt wer-
":: den, wenn das Pappelpulver 10% Spangnum Torf pulver
; enthält.das bei 163°C vakuumgetrocknet wurde.
/ Bei durchgeführten Proben bestand das Material in
[ den ZündSi-alten 7 aus Kobalt-Nickel-Legierungen.
■ , Zweckmäßigerweise enthält die Legierung etwa 03%
Yttrium. Kerame, Aluminiumoxid und Siliziumnitrit sowie Verbindungen hiervon sind ebenfalls geeignet.
Bei Setrieb des Motors wird das Pulver in die Zündspalte 7 mit einem Druck von 120 bis 200 bar eingeblasen. Da de:' Kompressionsdruck nur 40 bar (Diesel) und der V'-rbrennungsdruck 75 bar beträgt, hat das Pulver eine Geschwindigkeit von ca. 400 m/s beim Eintritt in die Spalte 7. Die Pulverkörner werden von der einen Seite des Spaltes 7 zu anderen hin und her geworfen, was durch den in Fig.6 eingezeichneten Pulverkornweg dargestellt ist. Die Reibung der Körner an den Spaltwänden und die Strahlung im Spalt 7 zünden die Teilchen innerhalb von 0,00006 Sekunden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Zuführen und Zünden von pulverförmigem Brennstoff für die Brennkammer einer Kraftmaschine, gekennzeichnet durch beheizte Spalte (7) mit in Strömungsrichtung zunehmender Breite, durch die das Pulver in die Brennkammer geblasen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich nebeneinanderliegende Spalte (7) in Strömungsrichtung voneinander entfernen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (7) durch Wände (11) voneinander getrennt sind, die an der Einlaufseite scharfe Schneiden aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (U) eine längs der Spalte (7) zunehmende Stärke haben.
5. Vorrichti&enach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (7) zur Beheizung mit einer elektrischen Heizspirale versehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (7) zur Beheizung mit einem Gasbrenner vergehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Spalte (7) an der Einlaufseite etwa der Hälfte ihrer Breite an der Auslaufseite entspricht und daß ihre Länge ein Mehru.ches ihrer größten Breite beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (7) eine Länge aufweisen, die etwa der 25- bis 50fachen auslauf sr !igen Breite der Spalte (7) entspricht
DE3315611A 1982-05-06 1983-04-29 Vorrichtung zum Zuführen und Zünden von pulverförmigem Brennstoff für die Brennkammer einer Kraftmaschine Expired DE3315611C2 (de)

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