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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Brennraumanlage zu
schaften, die insbesondere fuer Verbrennungsmotoren mit aeusserer Verbrennung zwischen
Verdichtern und Entspannern geeignet ist und insbesondere direkte Verbrennung von
Staeben oder Baendern aus festen Brennstoffen, zum Beispiel, gereinigter Kohle,
zulaesst.
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Die Loesung der Aufgabe wird fuer Anlagen nach der Gattung der Oberbegriffe
der Patentansprueche 1 und 2 mittels der Merkmale der kennzeichnenenden Teile der
Ansprueche 1 und 2 geloest.
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Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Aufgabe werden nach den
kennzeichnenden Teilen der Patentansprueche 3 bis ioq geloest.
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Zur Loesung gehoert auch, die Verdichter so zu gestalten, dass eine
staendige Zufuhr hoch komprimierter Luft gesichert wird, die die Selbstzuendung
und Eigenvebrennung des festen Brennstabes in dem Brennraume ermoeglicht und sichert.
Die Verdichter werden dafuer mit totraumarmen Formen und Ventilen versehen und das
heis e Brenngas mag der Wasserverdampfung eingespritzen Wassers dienen damit die
Ent = sponner - Arbeitsteile bei ausreichend niedrigen Temperaturen arbeiten koennen.
Durch die Verbrennungsmotoren der Erfindung soll die Abhaen= gigkeit der Stromerzeugung
und der Fahrzeuge vom Benzin verringert oder ausgeschaltet werden und die Brennanlagen
sollen Heizungen vom Heizoel unabhaengig machen.
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Figur 1 Ist ein Laengsschnitt durch eine Brennroumanordnung der Erfindung.
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Figur 2 ist ein Schnitt durch Figur 1 entlang einem Teil der Linie
Il-II.
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Figur 3 ist ein Schnitt durch Figur 1 entlang der Linie III-III.
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Figur 4 ist ein Schnitt durch Figur 3 entlang der Linie IV-IV.
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Figur 5 ist ein Schnitt durch Figur 4 entlang der Linie V-V.
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Figur 6 ist ein Schnitt durch ein anderes Aggregat der Erfindung.
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Figur 9 ist ein Schnitt durch einen Teil einer Alternative dazu.
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Figur 7 ist ein Querschnitt durch eine Anordnung der Erfindung.
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Figur 8 ist ein Schnitt entlang VIrI-VrI durch Figur 7.
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Figur 10 ist ein Laen/gasschnitt durch einen Teile eines Verdichters
nach der Erfindung, und Figur 11 ist ein Laengsschnitt durch eine Duesenanordnung
der Erfindung.
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Fig.12 ist ein Laen/gaschnitt durch ein Aggregat der Erfindung.
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Fig.13 ist ein Schnitt durch Figur 12 entlang der Linie : A-A.
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Fig.14 zeigt das Gehoeuse der Figur 12 in separierter Darstellung.
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Fig. 15 zeigt den Kolben der Figur 13 in separierter Darstellung.
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Fig.16 ist ein Schnitt durch Figur 15 entlang der Linie B-B, Fig.17
zeigt ein Teil der Figur 12 in separierter Demonstration.
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Fig. 18 ist ein Schnitt durch Figur 17 entlang der Linie C-C.
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Fig.19 ist ein Laen, gsschnitt durch ein Aggregat der Erfindung.
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Fig.20 ist ein Laen, gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig.21 ist ein Schnitt durch Figur 20 entlang der Linie A-A.
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Fig.22 zeigt den Kolben der Figur 20 in separierter Darstellung.
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Fig.23 ist ein Blick auf Figur 22 in Richtung des Pteiles X B.
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Fig.24 ist ein Schnitt durch Figur 23 entlang der Linie F-F.
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Fig.25 ist ein Laen, gsschnitt durch einen Kolbenschuh der Erfindung.
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Fig.26 ist ein Querschnitt durch die Mitte der Figur 25.
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Fig.27 ist ein Blick von oben auf den Schuh der Figur 25.
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Fig.28 zeigt ein Teil der Erfindung in einer Ansicht von der Seite.
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Fig.29 ist ein Schnitt durch Figure 28 entlang der Linie A-A.
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Fig.30 ist ein Laen, gsschnitt durch Teile der Erfindung.
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Fig.31 ist ein Querschnitt durch Figur 32 entlang der Linie B-B.
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Fig.33 ist ein Laen gsschnitt durch ein Gehaeuseteil der Erfindung.
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Fig.34 ist ein Schnitt durch Figur 33 entlang der senkrechten strichpunktierten
Linie in Figur 33.
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Fig.35 ist ein Schnitt durch Figur 34 entlang der Linie D-D.
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Fig.36 ist ein Schnitt durch Figur 38 entlang der Linie B-B.
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Fig.37 ist ein Laen gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig.38 ist ein Laen, gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig.39 ist ein Laen/gaschnitt durch einen Kolben der Erfindung.
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Fig.40 ist ein Laen/gaschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.41 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.42 ist ein Querschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.43 zeigt das gleiche Teil mit umgelaufenem Ventil.
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Fig.44 ist ein Laen/gasschnitt durch ein Ventil der Erfindung.
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Fig.45 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.46 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.47 ist ein Querschnitt durch Figur 46 entlang der Linie F-F.
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Fig.48 ist ein Blick auf einen Teil der Figur 46 von oben.
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Fig.49 ist ein Blick auf einen Teil der Figur 48 in Richtung des Pfeiles
ueber der Figur 48.
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Fig. 50 erklaert mathematische Zusammenhaenge Fig.51 ist ein Schnitt
durch Figur 52 entlang der Linie A-A.
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Fig.52 ist ein Laen, gsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Innerhalb der Figur befinden sich Ausschnitte, die mit den Buchstaben
versehen sind, die die Pfeile der Schnitt = linien tragen, durch die Figurenteile
gesehen sind.
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Fig.53 ist ein Laen/gaschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.54 ist ein Laengsschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.55 ist ein Querschnitt durch Figur 54 entlang der Linie B-B.
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Fig.56 ist ein Laen/gasschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.57 ist ein Laen/gsschnitt durch einen Teil der Erfindung.
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Fig.58 ist ein Laen/gsschnitt durch ein Ventil der Erfindung.
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Fig.59 ist ein Schnitt durch Figur 58 entlang der Linie B-8.
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Fig.60 zeigt ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig. 61 zeigt ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig.62 zeigt ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig.63 zeigt ein Diagramm des Motors der Erfindung.
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Fig.64 ist ein Querschnitt durch einen Motor der bekannten rechnik.
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Fig.65 ist ein Laengsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.66 ist ein Querschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.67 ist ein Laenegsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.68 ist ein Laen/gaschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.69 ist ein Querschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.70 ist ein Laenegsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.71 zeigt einen Blick von oben in die Figur 70.
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Fig.72 ist ein Laen, gsschnitt durch einen Zylinder der Erfindung.
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Fig.73 ist ein Laengsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung.
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Fig.74 ist ein Diagramm des Motors der Figur 72.
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Fig.75 ist ein Laen,gsschnitt durch einen Motor der Erfindung.
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Fig.76 ist ein Diagramm des Motors der Figur 75.
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Fig.77 ist ein Schnitt durch eine Kurbelwelle der Erfindung.
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Fig.78 ist ein Schnitt durch ein Pumpelement der Erfindung.
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Fig. 79 ist ein Laen/gsschnitt durch einen Kolben der Erfindung und
Fig.80 ist eine mathematische Darstellung zur Geometrie der
Fig.81 ist ein Laenegsschnitt durch ein Beispiel eines Verbrennungsmotors
der Erfindung, in sphaerischer Sicht mit entsprechenden Einblicken und teilweiser
Ansicht der inneren Teile.
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Fig. 82 ist im Prinzip die Figur 42 der Anmeldung; Fig. 83 ist im
Prinzip die Figur 43 der Anmeldung; Fig, 84 ist im Prinzip die Figur 44 der Anmeldung;
Doch sind in diese Figuren erfindungsgemaesse Teile zugezeichnet.
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Fig.85 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V der Figur84.
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Fig.86 ist ein Teil der Figur 57 der Anmeldung, Fig.87 ist ein Schnitt
durch Fig.ur86 entlang der Linie VI-VI; und Fig, SB zeigt einen Queroschnitt wie
Figur 23 der DOS-31 35 675; worin nur der wichtige Teil dieser Figur gezeichnet
ist, aber die Anordnung zu einem groesserem Hubverhaeltnis verbessert wurde.
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Fig. so ist eine Tabelle mit Daten der Figur 88.
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Figuren 90 bis 92 zeigen eine neuartige Kolbenpleuel - Anordnung in
Schnitten g.93 g3 ist eine Kopie der Fig.50,49 der Rnmeldung mit neuen Anord= nungen
darin.
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Fig. 9tt ist ein sphaerischer Einblick in einen Laengsschnitt durch
ein Ausfuehrungsbeispiels des Motors der Erfindung.
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Fig. gas ist ein Querschnitt durch einen Ventilanordnung und deren
Umgebung eines Ausfuehrungsbeispiels des Motors noch der Erfindung.
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Fig. 96 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Brennstelle
des Motors der Erfindung in beispielhafter Ausfuehrung.
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Fig. g7 zeigt eine alternative beispi elhafte Ausfuehrung einer Brennstelle
des Motors der Erfindung im Querschnitt.
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Fig. 98 ist ein Laengsschnitt durch einen Teil des Motors der Erfindung
mit nachgeszchaltetem Abgasmotor.
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Fig.99 ist ein spbaerischer Einblick in einen Teil der Figur 94 in
einem groesserem Mass-Stab und aus einer anderen Blickrichtung.
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Fig./00 ist ein Blick, wie in Figur 98, Jedoch ist dir in eine andere
Alternative der Brennstoff-Einfuehrung gezeigt.
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Fig. 101 zeigt ein Diagramm fuer eine spezifische Waerme der Luft.
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Fig. 102 zeigt ein Diagramm fuer die spezifische Waerme des Dampfes.
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Fig. 103 ist eine Kontrollfigur fuer ein P-V Diagramm, mass-staeblich.
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Fig. 104 ist eine Kopie eines Teiles einer Literaturstelle.
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Fig. 105 ist ein Laengsschnitt durch einen Teil einer erfindungsge
= maessen Brennanordnung fuer laminare Stroemung.
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Fig. 106 zeigt einen sphaerischen Einblick in einen Teil der Figur
5.
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Fig. 107 ist ein Laengsschnitt durch einen Teil eines Brennraumes
und Fig. 108 ist Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Regelung und Verwirklichung
einer Brennstaub Einblasung
Die Figuren 1 bis 5 zeigen Schnitte
durch die Schematik eines Ausfuehrungsbeispiels meiner Erfindung eines Festbrennstoff-Staebe
in Luft oder Gas verbrennenden Motors oder generell einer Festbrennstoff -Verbrennungs-
Vorrichtung. Das Gehaeuse des Brennraumes ist mit 10 bezeichnet und es enthaelt
die Vorkammer 7, die durch die Zuleitung 8 ein Gas, im Verbrennungsmotor bevorzugterweise
Luft mit geringen oder keinen weiteren Gasanteilen. Die Zufuehrung des Gases oder
der Luft erfolgt unter ausreichend hohem Drucke durch den Ei nlauf 8 in die Vor
kammer 7 herein. Bei Verbrennungsmotoren ist es vorgezogen, die Luft in mehreren
Kammern zu verdichten, komprimieren und zwar nachein = ander in verschiedenen Kammern,
sodass schliesslich ein anaehernd kont -nierlicher, wenn auch etwas schwankender,
Druckluft oder Druckqas - Strom durch den Einlass oder die Einloesse 8 in die Vorkammer
7 des Brenn = raumes im Brennkammerkperper 10 hereingepresst ist.
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Gleichzeitig wird ein Stab aus festem Brennstoff, der mit 4 bezeichnet
ist, durch die Brennstabfuehrung 1, die mit Wand 3 einen Kuehlraum 2 cnt halten
mag, in den Flammroum oder an die Flammstelle 5 geleitet. Dabei stroemt gleichzeitig
eine angemessene Menge Gas, in bevorzugterweise aber komprimierte Luft aus der Vorkammer
7 durch die Richt- Konzentrations-und Leit - Duese 6 etwa in Richtung des Pfeiles
11 auf die Brennstelle 5 zu und trifft dort auf den Stab aus Festbrennstoff. Der
Festbrennstoff mag zum Beispiel gereinigte und gepresst. Kohle sein.
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Beim Zusammentreffen des Luftstromes aus Duese (n) 6 und des Brenn,
stoff-Stabes 4 aus Fuehrung 1 im Flammraum oder der Brennstelle 5 verbrennt der
Brennstoff des Stabes 4 in der Luft, die aus der Duese 6 auf die Spitze des Brennstoff-Stabes
4 zustroemt. Die Entzuendung des Brennstoffes an der Stelle 5 kann zum Beispiel
daduech geschehen, dass im rueckwaertigem Teile, zum Beispiel in der Nachkammer
20 eine hohe Temperatur herrscht, die hoeher, als die Entzuendungs- oder Flamm-Tempe=
ratur des Brennstoffes 4 ist und diese hohe Temperatur sich in die Brennstelle 5
hinein fortplanzt oder staendig in ihr vorhanden ist. Eine andere Moeglichkeit ist
die Zuendung des Brennstoffes mittels speziell ange ordneten, mon-made Zuendvorrichtungen
oder Zuendmitteln.
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Bevorzugt wird von mir Jedoch, die Luft in den Kompressions = kammern
so hoch zu verdichten, dass die Temperatur der komprimierten Luft, die durch Einlass
8 in die Vorkammer 7 stroemt, hoeher, als die E ntfl ammungstemperatur des Festbrennstoffes
4 ist.
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Besteht der Festbrennstoff 4 zum Beispiel im Wesentlichen aus gereinigter,
fest gepresster Kohle, dann ist die Zelbstentzuendungstemperatur zwischen 200 und
500 Grad Celsius. Bei fester Kohle liegt sie meistens um 400 Grad.
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Daher ziehe ich es vor, die Luft auf etwa 25 Atmospheren zu verdichten
und unter diesem Druck ueber den Einlass 8 etwa kontinuierlich in die Vorkammer
7 herein zu leiten. Die Luft ist dann beim Durchstroemen der Duese(n) 6 so heiss,
dass der Kohlebrennstoff 4 sofort in ihr brennt.
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Da die einstroemende Luft ausserdem eine hohe Sauerstoffkonzentration
hat, sinkt die Selbstzuendungstemperatur des Festbrennstoffes 4 meist noch wesentlich
unter die fuer drucklose atmosphaerische Luft gueltige Entzuendungs-Temperatur zum
dungs-Temperatur ab. Daher verwende ich in einigen Ausfuehrungs = beispielen auch
einen geringeren Zusfuehrdruck in der Luft, als 25 Atmosp= heren. Der Brennstab
4 ist entweder in der Fuehrung ; dichtend eingepasst, sodass der Druck aus Raum
7,20 nicht aus dem Brenngehaeuse 10 heraus entweichen kann, oder aber es ist eine
Dichtung vorgesehen, die den Brennstab 4 in der Furhrung 1 in der dem Brennpunkt
5 entgegengesetzten Richtung abdichtet. Moeglich ist schliesslich noch, den Brennstoff
4 voellig in einer Kammer zu verwahren, die den gleichen Druck enthaelt, wie die
Kammer 7,9 oder 20, um unerwuenschtes Entweichen von Druck, Gasleckage, aus den
Raeumen im Brennraumkoerper 10 zu vermeiden.
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Wie aus meinen aelteren Patentanmeldungen und anderer Literatur bekannt
ist, stroemt am Ende eines Brennraumes 20 das verbrannte oder verbrennende Brennstoff-Luftgemisch
ueber eine Ableitung aus in den betreffenden Entspannerraum, die Entspannerkammer
oder die Entspannerkammern ein, um die Arbeit einschliesslich dem Antrieb des Kompressors
zu liefern.
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Entsprechend stroemt das sich bei der Verbrennung im FlammpiltZ 5
weiter heizende und ausdehnende Gas,z.B. Brennstoff-Luftgemisch, zum Beispiel durch
Kanal 21 in die Nachkammer 20 hinein. Dortdrin setzt sich die Verbrennung fort,
falls sie im Brennplatz 5 noch nicht vollstaendig erfolgt sein sollte. Der Raum
9 mag als Gaspolsterraum dienen, um Un = gleichmaessigkeiten der Zustroemung von
komprimierter Luft aus Eini lass 8 oder Ungleichmaessigkeit der zeitlichen Brennmenge
und des zeit = lichen Brenndruckes auszupolstern, also Fluktuationen zu verringern,
also als eine Art Akkumulator zu wirken.
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Ich ziehe es vor, die Luft so hoch zu verdichten, dass sie in der
Vor kammer 7 etwas hoeher verdichtet ist und in ihr ein etwas hoeherer Druck herrscht,
als in der Nachkammer 20. Dadurch wird eine staendige Stroerrung aus Duese 6 entlang
Pfeil 11 auf den staendig ein dringenden Brennstab 4
mit staendiger
Verbrennung unter Elgenzuendung im Brennplatz 5 und eine staendige Weiterstroemeung
durch Kanaele 21 in die Nachkammer 20 hinein erreicht. Die Druckdifferenz in den
Kammern 7 und 20 hat Einfluss auf die Verbrennungsgeschwindigke it und die Stroemungsgeschwindigkeit,
Weiterer Einfluss auf die Verbrennungs- und Stroemungsgeschwindigkeit ist durch
die Vorwertsgeschwindigkeit 12 in Richtung des Pfeiles 12 des Brennstabes 4 gegeben.
Dieser Brennstab wird bei Fahrzeugmotoren daher bevorzugter = weise in seiner Geschwindigkeit
in Richtung des Pfeil 12 regelbar gestaltet. Zum Beispiel wird die Geschwindigkeit
in Richtung des Pfeiles 4 direkt oder indirekt mit dem Gaspedal, dem Geschwindigkeitsregler
des Fahrzeuges, geregelt. Man kann das beispielsweise ueber eine Regelpumpe tun,
die eine zeitlich veraenderliche Druckfluidmenge gegen den Schubappart 15 leitet,
der dann entsprechend der Fluidmenge den Stab 4 schneller oder langsamer in Richtung
des Pfeiles 12 treibt , wobei dann der ganze Motor schneller oder langsamer laeuft.
Statt eines Fluidantriebs kann aber auch ein elektrischer oder mechanischer Antrieb
ggf. mit Geschwindigkeits -Regler fuer den Vorschub des Brennstabes 4 in Richtung
des Pfeiles 12 einge = setzt werden.
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Einer der Hauptgruende, weshalb ich es vorziehe, einen etwas hoeheren
Druck in der Vorkammer 7, als in der Nach kammer 20 zu ver%£c ehe, bilden, ist,
dass ich eine volle Verbrennung des Stoffes des Brennstoff -Stabes 4 zq erreichen.
Dadurch sollen giftige Abgase vermieden oder der Giftgehalt des Abgases durch unvollstoendige
Verbrennung verringert werden.
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Der Brennplatz 5 hat daher bevorzugterweise eine solche geometrische
Form und Bemsessung, dass der Heissluftstrahl aus Duese (n) 6 den Zufluss -Brennstoff
4 voll verbrennt und bestroemt.
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Die Querschnitte und Geschwingkeiten der Pfeile 11 und 12 sollen
deshalb in einem bestimmtem Verhaeltnisse zueinander stehen oder sich innerhalb
eines bestimmten Verhaeltnisbereiches befinden. Dieser Verhaeltnisbereich oder dieses
Verhaeltnis ist ausserdem zum Beispiel auch noch von der Druckhoehe im Raum 7 oder
Raum 20 abhaengig.
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Hat man zum Beispiel gleiche Querschnitte der Duese (der Duesen)
6 und des Brennstabes (der Brennstaebe) 4, dann wird, um einen ganz groben Einblick
zu geben, die Geschwindigkeit der Heissluftstroemung 11 in Duese 6 bei etwa 25 Bar
Druck etwa 1280 mal schnell sein, als die Vorwaerts-Einflussbewegung 12 des Brennstabes
4 ist. Bei etwa 50 Bar Druck in der Heißluft wird fuer vollstaendige Verbrennung
die Geschwindig = keit der Heissluft durch Duese 6 etwa 800 mal schneller, als die
Einschub -
Bewegung des Brennstabes 4 sein. Diese Zahlenangaben
sind Jedoch nur sehr grobe, sehr vorlaeufige und koennen noch weiteren Berichti
= gungen nach weiterer Erforschung und Messung unterliegen.
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Es ist nun weiterhin noch zu erwarten, dass die Verbrennung in Brennplatz
5 nicht vollstaendig genug sein kann, wenn nicht dafuer gesorgt wird, dass der Heissluftstrahl
11 aus Duese 6 noch Verbrennung des aeusseren Teiles des Brennstabes 4 zuegig weiter
auch die inneren oder unteren, rueckwaertigen Teile des Brennstabes 4 mit frischer
Heissluft versorgt, damit die ganze Dicke des Stabes 4 in der Luft verbrennt.
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Daher sind nach Figuren 3 bis 5 oft mehrere Brennstaebe 4, wie 24,34,44,54
in Fuehrungen 1 angeordnet und zugefuehrt. wobei sie in die Heissluft-Zustroemluft
aus den Heissluft Duesen 26,36,46,56 hereinschie = ben. Die Heissluft stroemt dabei
durch Duesen 26,36,46,56 entlang der darin in Figur 4 gezeichneten Pfeile auf die
betreffenden Brennstaebe 24,34,44,54 zu. Um eine richtige und vollstaendige Verbrennung
zu er = halten, werden die Querschnitte der Zuleitungen 1 der Brennstoff-Stabe und
die Dicken der Brenstoffstaebe 4 usw. so bemessen, dass die Dicken der Heissluftduesen
6,26,36,46,56 eine bestimmte Dicke 19 (Hoehe der Duese im Vergleich zu deren Breite)
im Vergleiche zu der Dicke 18 des betreffenden Brennstabes 4,24,34,44,54 haben.
Denn bei Verringerung der Dicke 19 der Duese 6 im Vergleiche zu der Dicke 18 des
Brennstabes 4 erhoeht sich die Geschwindigkeit nach Pfeil 11 der Heissluft. Der
Heissluftstrahl hat dann eine staerkere Durchschlag -oder Eindring - Tiefe zum vollem
Treffen alle Stellen und Teile des Brennstoff-Stubes 4,24,34,44,45. Mittel 5 richtiger
Wahl des Zufuhr Druckes der komprimierten Luft und des Verhaeltnisses 19 zu 18 der
relativen Dicken der Duese und des Brennstabes zusammen mit der richtigen Bemessung
der Vorschubgeschwindigkeit 12 des Brennstabes wird also die Verbrennung im Brennplatze
5 sehr weit beeinflusst . Die richtige Beherrschung und Kenntnis dieser Verhaeltnisse
zusammen mit der Beherrschung des Baues geeigneter Kompressoren fuer ausreichend
hohe Heissluft Drucke bewirken die Verwirklichung eines guten oder weniger guten
Festbrennstoff Motors der Erfindung.
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Die Formgebung, Querschnittsveraenderung und Richtung der Raeume-Kanaele
9,7,5,6,21,20 ist von der Geschwindigkeit, mit der der Motor arbeiten soll, weitgehend
abhaengig und so vom Druck.
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Im Falle vollstaendiger Verbrennung und Arbeit des Motors ohne hoehen
Luftueberschuss, also im Falle eines Hochleistungsprozesses in einer klein bemessenen
Maschine als Verbrennungsmotor, wird infolge des bohen Druckes der einstroemenden,
komprimierten Heissluft, die Ver = brennungshoechst-Temperatur in Brennpunkt 5,
Kanal 21 und Nachkammer 20 sehr hoch. Sie kann oder wuerde so hoch werden, dass
herkoemmliche Metalle, wenn sie den Koerper 10 der Brennvorrichtung bilden, schmel
= zen wuerden. Ausserdem koennen diese hohen Temperaturen fucr den, die Entspanner
nachteilig sein, in den,die,das verbrannte Gas abstroemt, um in ihnen die bekannte
Expansions-Arbeit zu leisten. Besonders ist dos dann der Fall, wenn diese Entspanner
herkoemmlicher Bauert,zum Beispiel Zy = linder mit oszillierenden Kolben aus Metallen
sind.
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Daher empfehle ich, in die Kanaele 21 oder die Kammer 20 an Jenen
Stellen, an denen in der Stroemung die Verbrennung gerade ab = geschlossen ist,
oder in der Naehe dieser Stelle oder nach dieser Stelle, Wasser unter hohem Druck
als feinen Nebel , zum Beispiel durch die Due = se(n) 13 entlang den Pfeilen 14,
einzuspritzen. Die Menge eing spritzen Wasser soll dabei in meinem Motor moeglichst
so bemessen werden, dass das Wasser in Dampf umgewandelt wird und das Gas-Luft-Dampf-Gemisch
beim Austritt aus dem Entspanner kein Wasser mehr, sondern Dampf ent = haelt, der
noch etwas ueberhitzt ist, zum Beispiel um 5 bis 35 Grad, damit der Dampf und das
ausstroemende Gas nicht zu feucht ist, um Verrostungen hervor zu rufen, Die Hachdruck-Pumpmittel
fuer feine Zerstaeubung des Wassers beim Einsprotzen findet man in parallelen Patentanmeldungen
nach Konstruktionen des Erfinders. Einzelheiten ueber Wasser - Einspritz = mengen,
Vorrichtungen, Zeiten usw., sowie ueber die Verhaeltnisse um den Brennplatz 5 findet
man in entsprechenden Rotary Engine Kenkyusho Berichten, die bei Lizenzerwerb ausgeliefert
werden koennen, Erreicht wird bei diesem Wassernachspritzverfahren, dass die spaeteren
Temepe -raturen im Entspanner oder in den Entsponnern tragbar gering bleiben, um
die beschriebenen hohen Brennraumdrucke fuer die direkte Festbrennstoff = Verbrennung
zu zulassen und so einen hoch effektiven Motor zu verwirklichen.
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Der Wasserdampf hat zum Beispiel bei Atmospherendruck rund das sechzehn
= hundertfache Volumen ds Wassers. Bei richtiger Wassereinspritzmenge ist es moeglich,
den Motor so, als arbeite er mit Luft-Brenngas, Jedoch mit geringeren Temperaturen,
drbeiten zez Lqssesw Figur 1 zeigt noch, dass eine rotierende Trommel 22 im Brenn=
raum 20 ein rotierendes Fluessigkeitsbad erzeugen kann, in dem die Kuehl = fluessigkeit
(z.B. Wasser) 23 umlaeuft. Durch Bohrungen 24 mag eine
dosierte,
also begrenzte Menge solcher Kuehlfluessigkeit aus dem rotiert rendem Fluessigkeitsbad
oder einem entsprechend stationaerem Fluessig = keitsbad zwecks Kuehlung der Wand
des Koerpers 10 entweichen mag.
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Dadurch ist eine weitere Moegelichkeit gegeben, Ueberhitzung und
Bruch von Brennkoerperteilen zu verhindern. Die Anordnung der Figur 1 ist ein Koerper,
der Raeume enthaelt. Trotzdem hat sich der Ausdruck "Brenn= koerper" aber bisher
nicht eingebuergert. Man nennt eine solche Vorrich= tung, wie die der Figur 1, die
man an einen Satz von Verdichterkammern und ejn einen Satz von Entsponnerkammern
anschrauben oder zu ihnen verbinden mag, allgemein "Brennraum" und einen Verbrennungsmotor,
der von Verdichtern aus Luft durch eine solche Anordnung zu einem Satze von Entspanner-Arbeitskammern
leitet, einen Verbrennungsmotor mit aeusse rer Verbrennung. Wenn in der Literatur
oder dieser Patentanmeldung vom 11Brennraum" geschrieben wird, dann ist das entweder
einer der Raeume in einem Koerper 10.oder man hat den Koerper 10, der den wirkli
chen Brennraum 9,7,21,20 enthaelt, der Einfachheit halber mit "Brennraum" benann
*, In Figur 2 ist sichtbar, wie der Brennstab 4 genau vor der Brennstabfuehrung
1 liegt, wenn er im B re nnstofftank der Brenn kammer-Anordnung 10 zugefuehrt wird.
Rechts und links oder nur rechts oder oder nur links von ihm liegen die Brennstaebe
16 der gleichen Brenn= stab-Schicht im Tank. Darueber liegen dann die Brennstaebe
der naechsten Brennstobschicht 17 im Tank. So kann man den Brennstoff Tank voll
unter voller Raumousnutzung mit Brennstoff-Staeben 4,16,17 fuellen und einen nach
dem anderem zu gegebener Zeit der Brennstabfuehrung 4 mittels der Schubvorrichtung
15 zufuehren und den Vorschub in der Fuehrung 1 der Russcnbrennraumanordnung 10
nach Pfeil 12 mit Geschwindigkeit 12 durchfuehren.
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Figur 6 zeigt einen Laenegsschnitt durch einen Ver = dichter oder
Entspanner fuer besonders hohe Temperaturen. Wenn naemlich der Motor nach Figur
1, anderen Figuren oder anderen Patentanmeldungen auf Gedanken des Erfienders mit
sehr hohen Drucken ohne Kuehlung arbeit tet,oder Festbrennstoff-Rueckstaende verbleiben,
dann koennen herkoemm = liche Verdichter und Entspanner von Motoren oder die Zylinder
und Kolben von Otto-Motoren oder Diesel-Motoren ungeeignet sein, den hohen Tempe
= raturen stand zu halten. Erfindungsgemaess wird daher in Figur 6 der herkoemmliche
Kolben aus Metall durch einen Kolben aus Wasser oder einer
anderen
kuehlen Fluessigkeit ersetzt.
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Die Figur 6 zeigtdaher die Kompressions - Kammer 27 in dem Kompressionskammern
Gehaeuse 25. Die Kompressionskammer ist Jedoch eine Expansionskammer, wenn das Aggregat
als Entspanner arbeitet. Und sie ist eine Ansaug - Kompressions - Expansions - und
Auspuff - Kammer, wenn das Aggregat als Otto-Motor oder als Diefiel-Motor arbeitet.
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Unterhalb des genannten Gehaeuses 25 ist eine Ringelementen - Anord
nung zum Beispiel nach der Patentanmeldung P 32 26 gi.S vom 13.JuIi 1982 angeordnet.
Sie bo steht in diesem Sonderfalle aus den Ringelementenpaaren oder Elementen 33
und 35, von denen eines auf dem Hubkolben 37 aufliegt und gegen dessen Kopf abgedichtet
ist. Das Element am anderem Ende des Elementensatzes 33,35 dichtet gegenueber dem
Gehaeu se 25 ab. So ist innerhalb der Ringelemente 33,35 eine Kammer ausgebildet,
die mit der, Kammer 27 in Verbindung steht und mit Wasser gefuellt ist, das den
Wasserkolben 40 der Erfindung bildet. Unterhalb oder am Hubkolben 37 ist der Hubkolbenantrieb
38,39 angeordnet, der das Pleuel einer Kurbel = wellenmaschine oder der Kolbenschuheiner
Kolbenschuh - Hubwerk - Maa schine sein mag. Durch den Kolbenhubontrieb werden die
Ringelemente 33, 35 periodisch gesponnt oder entspannt. Zum praktischen Bau der
Ringelemente und des Ringelementensatzes, wie der Kammer darin, ist des zweckmaessig,
die Regeln und Formeln der genannten Patentanmeldung vom 13. Juli 1982 zu beachten.
Denn sonst funktioniert die Sache nicht und die Elemente brechen. Die Figur 6 zeigt
die Elemente im entspannten Zu = stande. Durch Regulator, zum Beispiel, die Bohrung,
28 wird die Kammer innerhalb der Elemente 33,35 Jetzt mit Wasser gefuellt, nachgefuellt
oder wn ueberfluessigeæ Wasser bzw. Fluessigkeit entleert sodass der in der Zeichnung
dorgestellte Wasserstand 40 etwa in Hohe der Anordnung Rege = lung 28, erreicht
ist. Danach wird die Regelung 28 geschlossen, was mit bekannten Mitteln, Hahn, Ventil
oder dergleichen geschen kann. Danach treibt der Kolbenhubantrieb 38,39 den Hubkolben
37 aufwaerts, wobei die Elemente 33,35 achsial komprimiert werden, Dieser Hubvorgang
wird fort gesetzt, bis das Wasser oder die Fluessigkeit 40 im Raume 27 hochstei
gt und den gewuenschten Kompressions-Ventil Oeffnungsdruck erreicht. Ist das geschehen,
oder ist das Auslassventil anderweitig geoeffent worden, dann oeffnet das Auslassventil
29 und laesst die komprimierte Luft durch Kammer 41 und Weiterleitung 31 entweichen
oder leitet die Kompressions -Luft ueber die genannten Wege 29,41,31 beim weiterem
Kompressions - oder Schub-Hube aus der Kammer 27 heraus in den Kanal 31 hinein.
Ist eine selbsttaetlge Druckregelung der Oeffnung des Ventiles 29 vorgesehen,
dann
kann der Durchgangsraum 41 teilweise oder auch voll mit Kueh = fluessigkeit, zum
Beispiel mit Wasser, gefuellt sein, weil die Anlage so bemessbar ist, dass die Durchstroemluft
ein Absinken des Kuehlwa = ssers aus Raum 41 in den Raum 27 herein verhindert.
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Beim folgendem Ansaughube laesst der Kolbenhubantrieb 38,39 den Hubkolben
37 absinken, was durch durch Spannung in den Elementen 33,35 unterstuetzt werden
kann.
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Ist die Anordnung der Figur 6 als Otto -Motor verwendet, dann ist
sie noch mit einer Zuendung 43 versehen. Wenn sie Jedoch ein Dieselmotor ist, dann
hat sie eine Brennstoff-Einspritz -Duese oder Anordnung 45. Entsprechend ist der
Hub des Wasserkolbens 40 relativ kuerzer oder laenger, um die Kompression der Luft
oder des Brennstoff-Luftgemisches in Kammer 27 unter der Selbstzuendungs -Tempe
ratur, wie im Otto Motor zu halten, oder um die Temperatur durch Kompre = ssion
auf die o berhalb der Selbstzuende Temperaturstufe zu treiben, wie beim Diesel Motor.
Der Hub der Hubantriebsvprrichtung 38, ist dann entsprechend zu gestalten und zu
bemessen, die Achsi ale Kompression und Entspannung der Ringelemente 33 und 35 entsprechend
zu gestalten.
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Infolge der inneren Selbstkuehlung innerhalb der Kammer 27 durch das
Wasser des Wasserkolbens darin, dann dieser Motor hoehere Drucke, als der Dieselmotor
zulassen. Beachtet werden sollte Jedoch, dass man zu hohe Hubgeschwindigkeiten vorteilhafterweise
vermeidet, um das Sprit zen oder Planschen des Wasserkolbens 40 durch Massenkraefte
und Geschwi digke,iten zu vermeiden oder diese Erscheinung oder Moeglichkeit ein
zuschraenken.
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Soll das Aggregat der Figur 6 als Entspanner bei sehr hohen Temperaturen
arbeiten, dann laesst man entweder die Kuehl -Fluessigkeit,z.B. das Wasser, aus
der Durchstroemkammer 41 heraus, oder man setzt einen Kanal 47 nach der Seite und
montiert den Kopf des Koerpers 25 in umgekehrter Richtung, so,dass die Ventile 29
und 30 nach unten zeigen. Das ist in Figur 9 im Prinzip dargestellt. Zwecks Kuehlung
kann dann die Heisskammer 42 mit Kuehlfluid gefuellt werden. Das heisse Gas fuer
die Expansionsarbeit stroemt dann durch Kanal 31 und Kammer 42 durch deren Kuehlfluid
hindurch ueber Einalssventil 30 in die Expansions = kammer 27 herein. Dabei muss
das Auslassventil 29 zwangsmaessig geschlossen gehalten werden und erst zum Auspuffhube
geoeffnet werden.
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Da der Auspuffhub kaelteres Gas, als der Fueilhub hat, ist dann in
Kammer 41 eine Kuehlfluidfuellig nicht immer noetig. Sie kann aber angeord net sein,
indem man an Auslass 32 ein nach oben gebogenes ueber den WOSSE spiegel verlaengertes
Auspuffrohr anbringt.
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Die Figuren 7 und 8 sind im Wesentlichem eine Wiederholung der Figuren
23 und 25 der DE-OS 3/3S 675. Doch enthalt ten sie einige wesentlichen Verbesserungen
und Erweiterungen der ur spruenglichen Erfindung. Diese ist zunaechst einmal die
Anordnung des wichtigen Einlassventiles 80 im Kolbenkopf 40 des Kolbens 26. Die
Kolben 26 sind, wie nach der Hauptanmeldung bekannt ist, in den Zylin = dern des
Gehaeuses 8 radial beweglich. Sie sind, wie aus der Hauptan = meldung bekonnt, mit
den Kolbenkoepfen 40 versehen, deren Form so ausgestaltet ist, dass beim Einwaertshub
aller Kolben in der Endlage die Kolben mit ihren Kolbenkoepfem 40 einen Restraum
15 bilden, der fast null an Volumen ist. In der Praxis der Abmessungen nach den
Figu = ren 7 und 8 ist dieser Restraum nach voller Kompression, also der Totraum
etwa die Haelfte eines Hundertstels des totalen Ansaug - und Kompressi -onsvolumens
der Figur. Bei den etwa 160 bis 170 mm AussendSrchmesser eines Gehaeuses um das
Aggregat herum haette diese Anlage der Figuren etqa 56 cc Ansaug-und Kompressions-
Volumen. Bei der doppelten Groe= sse, 1:2 mass-staeblich vergroessert hatte das
Gehaeuse etwa 330 bis 340 mm Aussendurchmesser und das Aggregat an Ansaug und Kompressions
-Volumen von etwa 400 bis 450 cc pro Umdrehung. Bei vier solcher Aggre -gate achsial
hintereinander also etwa 1600 bis 1800 cc pro Umdrehung.
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In der DE - OS fehlt eine zeichnerische Darstellung und spezielle
Beschreibung des Weges der Ansaugluft in diesem Aggregat.
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Erfindungsgemaess wird daher der Kopf 40 des betreffenden Kolbens
26 mit einem Einlass- oder Ansaug Ventil 80 versehen. Der Kolben - Kopf 40 hat dafuer
ei nen Hohlraum 84, der sich vom Hohlkolbenteil mit Hohlraum 86 aus erstreckt. Ausserdem
hat der Kolbenkopf 40 die Ansaug-oder Einlass- Ventilfuehrung 82 mit den Durchstroemkanaele
83 und die Fuehrung 82 dient fuer Fuehrung oder Halterung des Ventilschqfter81 des
Einlassventiles 80. Ein Begrenzungstei 1 87 kann angeordnet sein, um die Maximale
Achsi abbewegung des Ventieles 80 im Kolbenkopfe 40 zu begrenzen. Der erfindungsgemaesse
Zweck der Anordnung des Einlass = ventiles innerhalb des Kolbens oder des Kolbenkopfes
ist, einen kleinsten Totraum des Zylinders ohne Stoerung durch ein Einalssventil
zu schaffen, sodass an der Zylinderspitze dann lediglich die Auslaesse 77,78,79
zur Weiterleitung in die FoerderkanoeLe 77 verbleiben, wobei der geringste Totraum
erzielt wird. Das Aggregat ist dadurch in der Lage die groesste Menge Druckgas hochen
Druckes rationell zu liefern. Die Einfuehrung der Luft oder des Gaes erfolgt durch
Oeffnen des Ventiles 80 beim Ansaug -oder EinLass- Hub des betreffenden Kolbens
oder der gesamten Kolben 26.
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Dabei ist es zweckmaessig, das Gehaeuse mit einem Vordruck zu fuellen,
zum Beispiel mittels eines Turbochargers, um einen ausreichend hohen Druck Jenseits
des Einlassventiles 80 zu haben, damit dIeses prompt oeffnet und eine groesste Menge
Luft, am besten vorverdichteter Luft oder Gas durch den Einlass des offenen Ventiles
80 im Kolbenkopf 40 einstroemen laesst in den Zylinder hinein.
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Eine weitere Neuigkeit der Ergindung ist, dass die Kolben 26 nur
noch eine ganz kurze Achsiallaenge der voll zylindrischen Fuehrung erhalten.
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Sie entspricht etwa dem Kolbenkopfe mit den Kolbenringen 3. Radial
nach aussen erstrecken sich davon lediglich noch die Kolvenfinger oder Kolben -Arme
85 als Fuehrungsteile zur Verhinderung des Kippens oder Verkantens des Kolbens.
Der Kolben selbst ist Jetzt zwecks Erzielung radialer Kompak heit so kurz, dass
er sich selber nicht mehr fuehrt. Die Fuehrung uebereeh hnen die Kolbenfinger oder
Kolbenarme 85, indem sie an den Fuchrungs-Flaechen der Zylinderfuehrungsstege 23
gleiten. Die Kolben selbst haben zwischen ihren Armen oder Fingern Jetzt einen Hohlraum
86 Die Kolben erreichen dabei eine aeusserst geringe Masse, sodass sie viele Huebe
pro Zeiteinheit zulassen koennen und ausserdem koennen nach Figur 8 beide Achsial-Enden
des Zentralzylinderraumes 15 durch Leitungen 78 ueber Auslass-Ventile 79 in die
Weiterleitungen oder Sammelleitungen 77 foerderr Das Aggregat erreicht so hoechste
Leistung bei geringem Gewicht und Raum Auch die Figur 10 zeigt, dass es oft zweckmaessig
ist, das erfindungs = gemaesse Einlsssventil innerhalb des Hubkolbens anzuordnen.
Zum Beispiel haben die Kolben 53 bis 55 der Figur 10 auch Einlassventile und zwar
die Einlassventile 67. Ansonsten aber zeigt die Figur 10, dass es heute moeg = lich
ist, Kompressoren fuer eine hohe Liefermenge Gas oder Luft hohen Druckes erfindungsgemaess
rationell zu schaffen. Dafuer erhalten die Kolbenkoepfe komplementaere Formen zu
den Stirnflaechen der Auslass = ventile und der Kolbenhub wird so weit, oder lang,
dass die Kolbenkopf = spitzen die ZylinderdeckeL - und Auslassventil- Stirnflaechen
fast ohne Zwischneraum beruehren. Ausserdem werden dadurch erfindungsgemaess solche
Ventile moeglich, die hohe Temperaturen ertragen und im Handel billig und schnell
erhael tlich sind. Zum Beispiel Kugeln als Ventile 63 oder 64 der Figur 10, Diese
sind im Handel fuer hohe Temperaturen und Drucke aus Glas, Porzellan, Stahl, Karbon
oder Hartmetallen erhaeltlich.
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Die Komplementaerflaechen in den Kolben-Koepfen oder in den Einlassventilkoepfen
der Einlassventile 67 sind in der Figur 10 mit "0" gekenn= zeichnet, Diese Kugelventile
beduerfen keiner besonderen Fuehrungen
Begrenzungsraeume 90, 91,
in denen sie sich bewegen und dabei ihre Sitze oeffnen und schliessen koennen, reichen
aus. Diese Art Ventil -Ausbildung eignet sich daher besonders fuer Kompressoren
mit zwei = stufiger Verdichtung nach der Figur 10 fuer den Zweck der Lieferung grosser
Luftmengen oder Gasmengen hoher Drucke. Hier ; st in Figur 10 gezeigt, dass der
Erstkolben 53 gerade die unterste Lage hat. Der zweite Erstkolben 54 hat eine hoehere
und der dritte Erstkolben 55 hat eine noch hoehere. Das soll andeuten, dass die
drei Erstkolben zeitlich nacheinander arbeiten. Bei der Kompressionsbewegung des
betreffenden Erstkolbens 53,54,55 komprimiert der Erstkolben Gas oder Luft und drueckt
es durch das Auslassventil 63 heraus und mit dem erreichtem erstem Hochdruck in
die Zweitzylinder 56,57,bzw. 58 hinein, wobei diese sich beim Abwaertshub der darin
bewegten Kolben 59,60,61 mit dem Gas oder der Luft des ersten Hochdruckes fuellen.
Danach bewegt sich der betreffende Zweitkolben im Zweitzylinder aufwaerts, um die
schon hoch komprimierte Luft oder das schon hoch komprimierte Gas noch weiter zu
verdichten und schliesslich mit dem zweitem Hochdruck ueber das zweite Hochdruckauslassventil
des betreffenden Endzylinders 56,57,58 durch die Sammel-Lieferleitung 65 in den
Auslass oder die Weiterleitung 66 zur Brennkammeranordnung weiter zu leiten. Der
Erstzylinder 50 foerdert in den Zweitzylinder 56. Der Erstzylinder 51 foerdert in
den Zweitzylinder 57 und der Erstzylinder 52 foerdert in den Zweizylinder 58.
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Die Foederung der genannten Zylinder erfolgt zeitlich nacheinander
und das Spiel beginnt danach wieder von vorne, sodass eine dauernde Foerderung von
hoch komprlmierter Luft oder Gas mit geringen Schwankungen und Fluktuationen erfolgt.
Die Schwankungen und Fluktuationen des Druckes und der Liefermenge sind umsogeringer,
je hoeher die qngerode Kolben -und Zylinderzahl ist. Nicht gefoerdertes Restvolumen
aus Totraum ist nur teilweise Wirkungsgradverlust, weil die komprimierte Luft oder
Gas darin wider expandiert und dabei den betreffenden Kolben zu treiben hilft.
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Bei Kompressoren der Ausfuehrung nach dieser Figur koennen Gas- oder
Luft-Drucke von 20 bis 100 oder noch mehr Bar erreicht und beherrscht werden. Dadurch
lassen sich hohe Wirkungsgrade von Verbrennungsmo = toren mit aeusseren Brennkammern
verwirklichen. Die Erstkolben und die zugeordneten Zweitkolben, also 53 bis 55 und
59 bis 61 muessen fuer ihren Antrieb kraftschluessig miteinander verbunden sein,
zum Beispiel durch Pleuel und Kurbelwellen, damit sie in richtiger Zeitfolge
zusammen
arbeiten.
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Die Figur 11 zeigt den Laen gsschnitt durch bnc venturi-rohr aehnliche
Duese, durch die ich einen Gasstrom aus Kammer 72 in Richtung auf Kammer 76 sende,
waehrend ich durch die Leitung 74 der Duese Brennstoffstaub zufuehre. WorauF es
erfindungs= gemaess ankommt, ist, dass die Geschwindigkeit des Druck gases, zum
Beispiel der hoch komprimierte Luft oder des hoch komprimierten Wasserdampfes in
Eingang 72 in einem bstimmtem Verhaeltnis zur Zuflussgeschwindigkeit des Brennpulvers,
zum Beispiel des Kohlenstau = bes durch Leitung 74 in die Duesenenge 73 hinein besteht.
Dadurch wird das gewuenschte Mischungsverhaeltnis und der Einblasdruck mit der Einblas-Geschwindigkeit
bestimmt, mit der das Gas-Pulver Gemisch entweder durch die Engduese 75 oder durch
die Weitduese 76 in die Brennkammer einer Aussenbrennkammer oder einer Innenbrennkammer
eines Motors mit aeusserer oder innerer Verbrennung oder einer Heizungs -Anlage
geleitet werden soll, Ob Wasserdampf oder Luft verwendet wird, richtet sich danach,
ob und wie weit das Pulver in dem Gase oder der Luft verbrennen oder nicht verbrennen
soll. Das Gas, die Luft oder der Druck= dampf des Dueseneingonges 72 der Duese 71
mag aus einem der Kompre = ssoren der ErFindung entnommen sein oder aber in einem
der heissen Brenn raeume als Dampf aus Wasser geschaffen worden sein.
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Durch verschiedene Details der gegenwaertigen Erfindung und der Erfindung
(en) der Patentanmeldung vom 13. Juli 1982 ist es moeglich geworden, den Druckbereich
des Verbrennungsmotors mit aeuserer Brennraumanordnung so weit in der Figur 9 der
Erstanmeldung nach rechts zu verlegen, dass der Wirkungsgrad des Motors sich dem
des Otto-Motors oder des Diesel rotors annaehert und dabei der Druck so hoch und
die Temperatur im Brennraum so hoch wird, dass im Brennraum sowohl Pulver, wie Fluessigkeit
oder fester Brennstoff verbrannt werden kann.
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Gleichzeitig kann dabei die Leistung des Motors pro Gewicht und Raumbedarf
aber ggf. noch kleiner werden, als die herkoem mlicher Motoren. Statt, wie in der
Anmeldung vom 13.Juli, Wasserstrahl zur Zerstaeubung des Festbrennstoffes zu benutzen,
kann man nach der gegenwaertigen Erfindung dafuer auch fluessige Brennstoffe verwenden
Das ist vor allem dann zu empfehlen, wenn der betreffende Motor mit Unterdrehzahl
oder Unterlast laeuft. Denn dann mag es an Temperatur fuer die Direktverbrennung
von =estbrennstoff-Staeben mangelrn.
Die in dieser Patentanmeldung
genannten Voranmeldungen,
taeten werden auf der letzten Seite der Anmeldung noch einzeln auf gefuehrt.
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In einer der Voranmeldungen ist bereits be' schrieben und gezeigt
worden, wie man mit Hilfe einer Welle, die mit Hubscheiben und einer Ausnehmung
dazwischen, einen langen Kolbenhub radial nach aussen fuer mehrere Kolben in mehreren
Zy = lindern gleichzeitig erzielen und dadurch die Kurbelwelle mit ihrem hohem Gewicht
und Raumbedarf einsparen kann. Doch besteht nunmehr die Befuerchtung, dass bei sehr
hohen Drehzahlen die Massenkraefte der Kolben so hoch werden koennen, dass Gefahr
entstehen kann, dass die Kolbenkoepfe an die Zylinderdeckel anstossen konnten, weil
man die Kolben nicht schnell genug bremsen kann, Die Figuren 12 bis 29 und 79 bis
80 befassen sich daher erfindungsgemaess damit, eine solche Gefahr einzudaemmen,
zu ver = hindern oder das Aggregat fuer besonders hohe Drehzahlen, insbes n= dere
als Pumpe oder Kompressor, sowie auch als Motor zu gestalten.
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Demgemaess ist in diesen Figuren gezeigt, dass man zwei in auf gleicher
Achse diametral gegenueber Zylindern laufende Kol ben miteinander verbindet. Denn
dadurch wird erfindungsgemaess erreicht, dass die Fliehkraft des einen der verbundenen
Kolben der des anderen entgegenwirkt , wenn die Welle 2 mit den plubschei = ben
4 stillesteht und der Zylinderblock 3,33,133,233 usw. mit den in dessen Zylindern
13,14, usw. reziprokierenden Kolben 1,11, usw. um die Welle 2 und die Hubscheiben
4 umlaeuft, die Fliehkraft des einen der Kolben der des diametral gegenueber liegenden
entgegen = wirkt. Ganz aufheben tun sich die Fliehkraefte dabei allerdings nicht,
da der eine der Kolben Jeweils von einem einzigem Augenblicke pro halbem Umlauf
abgesehen, immer verschiedene Abstaende von der Mittellinie 26,126, der Welle 2
erhalten und folglich die Flieh = k rcefte periodisch nach einer Sinusfunktion unterschiedlich
werden.
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Denn die Fliehkraft waechst nicht nur mit dem Quadrat der Winkelge
= schwindigkeit, sondern auch umgekehrt parallel zum Abstand von der Umlaufachse.
Die betreffenden Sinusfunktionen oder Kosinus = Funktionen der verschiednen Antriebtsarten
findet man in den Figu =
ren 64 bis 66. Doch wird die summarisch
wirksame Fliehkraft mit Hilfe der Verbindung zweier Kolben 1 und 11 zu einem Kolben
-paare 1,11, indem das Paar von Jetzt an Kolben genannt wird und dessen frueher
selbststaendige Kolben 1 und 11 Jetzt Kolbenkoepfe genannt werden, wie die Nachrechnung
leicht zeigt, ganz erheblich geringer,was eine bedeutende Errungenschaft der Erfindung
ist.
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Wenn das die Zylinder tragende Gehaeuse stillsteht und stattdessen
die Welle 2 mit ihren Hubscheiben 4 rotiert, haben die Kolben keine Fliehkraft,
sondern eine sich dann addierende Beschleunigungskraft.
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Diese wird also beim verbundenem Kolben der Erfindung mehr als doppelt
so hoch, wie bei meinen frueheren Einzelkolben 1 und 11.
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Doch ist durch die Verbindung der Kolben 1 und 11 und die Einsetzung
eines Kolbenschuhpaares aus Kolbenschuhen 5 in die angeordneten Lagerbetten 24 des
Kolbens und die Fuehrung der Kolbenschuhe 5 mit ihren Innenfloechen 9 an den Hubflaechen
oder Gleitflaechen der Kolben-Hubscheiben 4 mittels der gegenwaertigen Erfindung
erreicht, dass der Kolben 1,11 zwangsfeuehrt ist und nicht mehr gegen den Zy = linderdeckel
333 laufen kann, da die Beruehrung der Gleitflaechen 8 der Hubscheiben mit den Innenflaechen
9 des betreffenden Kolbenschuhes 5 und die Aussenflaechen des betreffenden diametra
gegenueber liegenden Kolbenschuhes 5 mit der betreffenden Schwenkbettflaeche 24
des Kolbens 1,11 das Jetzt erfindungsgemaess verhindert. Die Verbin = dung der Kolbenkoepfe
1,11 mittels der Verbindungsstege 21,22 mit = einander,sowie die erfindunasgemaesse
Anordnung der Kolnenschuhe,5, der Welle 2, der Hubscheiben 4 und der Schwenkbettflaechen
24 wird daher fuer besonders hohe Drehzahlen der Welle 20 mit Hubscheibe 4 besonders
stabil ausgefuehrt. Sehr hohe Drehzahlen, wie erwuenscht, werden dadurch moeglich.
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In den Figuren sind Teile, die gleiche Teile anderer der Figuren
ersetzen, mit gleichen Endziffern versehen und lediglich durch die Vorziffern unterschieden.
Die genannten Figuren dieses Erfindungs = gegenstandes haben daher alle den gleichen
Zweck, oder vervoll= kommnen den Zweck, wobei sie lediglich verschiedene Baumoeglich
= keiten aufzeigen. Es ist naemlich so, dass die genannten Teile nicht ohne Weiteres
ineinander hinein montiert werden koennen, sondern jeweils eines der zusammen wirkenden
Teile mehrteilig ausgefuehrt sein muss, damit man die Anlage montieren kann.
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Die Bauweise des in den genannten Figuren dargestellten Erfindungs=
teiles ist daher wie folgt in den genannten Figuren dass zwischen zwei gleichachsigen,
achsial voneinander entfern = ten Zylindern oder Kammern 3,33,13,14 zum Beispiel
nach den Figuren 13 bis 39 und 79,80 oder einer oder einigen dieser Fi = guren,
eine zentrisch gelagerte Welle 2,18, zum Beispiel in Lagern 12, um eine zur gemeinsame
Achse 25 der genannten Kammern 13,14, senkrechte und durch die genannte gemeinsame
Achse gelegte Wellenachse 26 rotierbar gelagert ist und achsialwaerts einer mittleren
Ausnehmung 16 um den Abstand "e" = 6 von der Wellenachse entfernt mit dem Radius
"R" = 7 ausgebildete Hubscheiben 4 mit um die Exzenterachse 23 zylindrischen Fuehrungsflaechen
8 vom Radius "R" um die genannte Exzenter = achse 23 angeordnet sind, die die Innenflaechen
9 zweier in den Kolben 1,11 in dessen im Abstande 19 mit Radius 100 ausgebil = deten
Schwenkbettenfloechen 24 mit den Kolbenschuh - senflce = chen l01ebenfalls vom genanntem
Radius 100, schwenkfaehig eingeleg ter Kolbenschuhe 5,55 beruehren und/oder fuehren
keonnen, wobei der genannte Kolben 5,55 in beide der Kammern 13,14 er = streckt,
sowie in ihnen dichtend entlang der genannten gemein = samem Achse 25 achsial reziprokierbar
ist , und der genannte Kolben in seiner achsialen Mitte einen Hohlraum 27 bildet,
durch den ein Teil der genannten Welle 2,18 erstreckt ist und der von mindestens
zwei Verbindungsstegen 21,22 begrenzt ist, die die beiden Kolbenkoepfe 1 und 11
miteinander verbinden und dadurch beide Kolbenkoepfe 1 und 11 miteianander kraftschluessig
zu= Sammerl gehaLten sind; odcri dass die genannten Hubscheiben 4 stellenweise die
Aussen = flaechen 28 des genannten Kolbens 1,11 ueberragen , die genannten Verbindungsstege
21,22 in die genannte Ausnehmung 16 eintreten Band zwischen den beiden genannten
Hubscheiben 4 angeordnet sind;
und ; dass die genannten Aussenflaechen
28 des Kolbens 1,11 an den Innenflaechen 29 der Kammerngehaeuse 3,33 dichtend anlie
= gen oder gleiten und dabei die genannten Kammern 13,14 ver schliessen, sowie bei
ihrer Achsialbewegung entlang der genann ten gemeinsamen Achse 25, also bei dem
genannten Reziprokie= rein, im relativ zueinander umgekehrtem Verhaeltnis vergroessern
und verkleinern; und; dass die genannte Achsialbewegung des Kolbens 1,11 entwe =
der durch Fluiddruck in den genannten Kammern 13,14 oder durch die Bewegung (rotation)
der genannten Hubscheiben 4 oder durch beides erzeugt oder gefuehrt wird;
dass die genannten Hubscheiben 4 mit um die genannte Wellen achse 26 zylindrischen
Achsialfortsaetzen 18 versehen und mit diesen auf der Welle 2 befestigt sind, wobei
die genannten Fort saetze 18 auch gleichzeitig die genannten Lager 12 tragen koennen,
beziehungsweise in ihnen gelagert sind; oder, nach Figuren 12 bis 14> dass mindestens
eines der Kammerngehaeuse 3,33 mit einem abnehmbarem und anbaubarem Deckel 333 versehen
ist, um die Einfuehrung des genannten Kolbens 1,11 in die betreffenden Kommern 13,14
zu ermoeglichen;
dass der Kolben 1,11 zwischen seinen beiden Achsialenden 24 eine Laenge haut, die
nur wenig kuerzer, als der Abstand zwi schen den Kammernboeden 30 vermindert um
den Hubweg des Kolbens ist und die Ausbuldung nach Anspruch 13 dafuer ange = ordnet
ist, dass trotz des genannten nur geringen Abstandes die Kolbenenden 24 nie an die
Kammer nboeden 30 anstossen koennen, da die Auflage der Kolbenschuhflaechen 9 und
10 an der Schwen bettflaeche 24, bzw. an der Fuehrungsflaeche 8 das verhindern ;
dass mehrere Kammernsaetze 13,14, in Kammerngehaeusen 3, 33,133,233, zum Beispiel
nach den Figuren 19,20,33,34 einem gemeinsamem Gehaeuse 15 zugeordnet sind und in
auf gleichen gemeinsamen Achsen reziprokierbare Kolben mit entsprechenden Kolbenkocpfen
1,11 angeordnet sind, wobei mindestens einer der genannten Kolben mit mindestens
4 Verbindungsstegen 221, 321,222,322 zum Beispiel nach den Figuren 20 bis 24 versehen
ist und die genannten mindestens vier Verbindungsstege seitwaerts der beiden dazwischen
liegenden Verbindungsstege 121,122 eines anderen der genannten Kolben 1,11 angeordnet
sindj oder; dass zutun Beispiel nach Figuren 19 bis 27 ein gegebenen = fa Verbindungsstege
121,122 zu den Kolbenkoepfen 1,11 des genunnten Kolbens befestigender Stift 34 in
eine Ausnehmung 31 eines Kolbenschuhes 5 eingreifend , angeordnet ist;
dass zum Beispiel nach den Figuren 28,29 oder 30 bis 32 mehrere Hubscheibenpoare
4,444,104,204 an einer gemein = samen Welle 2 in Richtung der Abstaende "e" der
Exzenterach= sen 23 winkelmaessig zueinander unter gleichen Winkeln verdreht angeordnet
sind; oolcr ; dass zum Beispiel nach den Figuren 33 bis 37 eine Druckleitung 45
durch ein Kammerngehaeuse 3 angeordnet ist und der Kolben 1,11 mit mindestens einer
Nut 48 zur Verbindung mit der Muendung der betreffenden Druckleitung 45 versehen
ist und ausserdem gegebenen falls Bohrunge@ oder Kancele 47,49 enthaelt, die Fluid
aus der genannten Leitung 45 in Druckfluidtaschen 38,39 eines Kolbens oder Kolbenschuhes
5 leiten; Oder; dass die Kolbenkoepfe mit Ausnehmungen 50,52 z.B. nach Figuren 38,
39 versehen sind, in rlie Haltefinger 51,53 von Verbindungs =
stegen
421 422 oder 521,522 eingreifen und/oder, dass eine Kolbenkopfhaube 55 Teile der
genannten Verbindungsstege und der Kolbenkoepfe 1, 11 umgreift und diese befestigt,
beziehungs weise daran befestigt ist
dass in dem genannten Kolben 1,11, in den Jeweiligen Kol = benkoepfen 1, 11, zum
Beispiel nach Figur 79, Hohl = raeume 57 angeordnet sind, in denen Innenkolben 56
die Kol = benschuhe 5 tragend, reziprokierbar sind, wobei die genannten Innenkolben
56 durch Druckfedern 58 innerhalb der Kolben= koepfe 1,11 einwaerts, also aufeinander
zu, gedrueckt werden, zum Be spiel um den beim Umlauf der genannten Welle 2 und
der Hubscheiben 4 veraendernden Abstand All der Figur 80 auszu = gleichen und /
oder, wobei der Druck der genannten Federn 58 staerker gehalten ist, als die gegebenenfalls
an den Kolben 1,11 auftretenden Massenkraefte Welche dieser Anordnungen und Ausbildungen
man in der Praxis trifft, richtet sich weitgehend nach der erwuenschten Drehzahl
des Zylinderblockes oder der Welle 2 mit den (den) Hubscheibedn) 4.
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Wenn die Drehzahlen nur niedrig sind, kann man auf die Anord= nung
des Kolbens der Figurengruppe 12 bis 29 und 79 bis 80 ueber = haupt verzichten und
die einfachere und billigere Loesung nach der Voranmeldung verwenden. Bevor man
das entscheidet, sollte mon aber anhand der k i nemat isch-mathematischen Bed i
ngungen genau nachrechnen.
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Die Figuren 40 und 41 zeigen den generellen Aufbau eines Motors nach
der Erfindung in beispielhafter Weise. eingezeichnet sind hier Entspanner der herkoemmlichen
Motorenbauart mit Kurbelwellen und Pleueln. Als Kompressor ist von der Kurbelwelle
in diesen Figu = ren ein Doppelkompressor fuer zwei Stufen, Niederdruck und Hochdruck
nach den Figuren 12 bis 29 eingezeichnet und zwar Jeder dieser Kom = pressoren mit
vier oder sechs Kolben in entsprechender Anzahl von Zylindern. Der Kompressor 2
foerdert mit Mitteldruck in den Kompre = ssor 3, der dann den Hochdruck in den Brennraum
5 liefert.
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Besonderheoten sind die Anordnungen im Brennraum, wobei diese ausser
in de Figuren 40 und 41 noch beispielsweise oder als Alterna -tiven, in den Teilefiguren
53 bis 57 gezeigt sind und die technischen Vermutungen ueber die thermischen Verhaeltnisse
in den Figuren 60 bis 63 erklaert sind. Diese enthalten vorlaeufige Angaben, die
in der kommen = den Praxis vermutlich noch Praezisierungen oder Berichtigungen erfahren
werden.
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Zunaechst einmal betrachtet der Erfinder den Motor ohne die Benutzung
von fezten oder pulverfoermigen Brennstoffen, im Sinne der Hauptanmeldung als Benzin
oder Diesel - Treibstoff - Motor. Dass man solche Motoren mit aeusserer Brennkammer
zwischen einem Verdichter oder Verdichtersatze und einem Entspanner oder Entspanner-Satze
bauen kann, ist seit langem bekannt, Doch sind solche Motoren kaum gebaut worden.
Der Erfinder vermutet, dass das insbesondere daran liegt, dass die technischen Mittel
dafuer bisher nicht ausreichend bekannt wa = ren. Denn die Motorenbauer befassen
sich im Wesentlichm mit den Klopferscheinungen, der Brennraumausbildung und zwar
der Brennraum -Ausbildung mit relativ grossem Volumen bei relativ kleinem Eingangs-oder
Verdichter Druck, also mit kleinem Kompressions-Verhaeltnis eta.
-
Dabei beruft man sich auf das P-V Diagramm des Otto, Diesel oder
des Motors des gemischten Prozesses und sieht daraus, dass bei einem gegebenem Drucke
unter der Selbstzuendtemperatur des Brenn -stoff-Luftgemisches der Gleichraum Verbrennungsmotor
dem Gleichdruck -Verbrennungsmotor sichtbar wirtschaftlich ueberlegen ist. Im Flug
-zeugbau verwendet man Gasturbinen, doch kostet eine europaeische Gasturbine mit
Schaftabtrieb dreimal mehr, als eine dreimal leistungs= staerkere amerikanische
Schaft- Gasturbine. Der Preis der betrachteten europaeischen Turbine ist zehnmal
zu hoch, um in Volksflugzeugen
benutzt und von Menschen mit Durschschnittseinkommen
gekauft wer = den zu koennen. Es besteht daher ein Bedarf an billigen, Leichter
leistungsstarken Aggregaten, die zur Zeit nicht auf dem Markte sind.
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Es fehlt noch an Firmen, die Schaft-Gasturbinen in Massen zu billigen
Preisen bauen, wenn man von den leistungsmaessig zu grossen USA Turbinen absieht.
Die Bemuehungen des Erfinders in den letzten Jahren haben keine Hoffnung blicken
lassen, dass die gewuenschten Schaft -Gasturbinen bald erhaeltlich sein koennten,
obwohl die Turbo-charger Technik so weit fortgeschritten ist, dass solche Turbinen
eigentlich schon billig auf dem Markte sein sollte.
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Daher hat der Erfinder das Problem untersucht und ist zu dem Eindruck
gekommen, dass der Motor mit aeusserer Brennkammer zwischen einem Verdichter- und
Entspanner-Satze dann merklich hoehe = re Leistungen pro Gewicht, Abmessung und
Preis abgibt, als die bekann = ten Otto und Dieselmotoren, wenn es gelingt einen
solchen Motor mit Aussenbrennkammer technisch vollkommener zu machen. Diese Loesung
des beschriebenen Problems erscheint dem Erfinder mit Hilfe seiner Technik und der
Patentanmeldungsgruppe durchaus moeglich.
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Denn worauf es ankommt, um einen solchen Motor rationell zu machen,
ist, den Druck im Brennraum hoch zu bringen, um einen guenstigen Wirkungsgrad im
P-V Diagramm zu erhalten, der sich basis = maessig nach der Formel
errechnen laesst.
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Um nun den hohen Brennraum Druck zu verwirklichen, kommt es im Wesentlichen
darauf an, den Kompressor totraumlos oder Totraum arm zu bouen, den Entspanner totraumarm
zu bauen und Venti le zu schaffen, die diese Totraumlosigkeit verwirklichen helfen
und die au = sserdem der erhoehten Temperaturbelastung beim Uebergang vom Brenn
-raum in den Entspanner standhalten. Dann wird es naemlich so, dass der Entspanner
bei Jedem einzelnem Abwaertshube volle Arbeit leistet, waehrend er das beim Otto
Motor nur bei Jedem zweiten Abwaertch ube tut.
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Der Motor mit Aussenbrennkammer ist also geeignet, beim gleichem Entspanner
fast doppelt so viel Atbeit zu leisten, wie der Otto-Motor.
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Also ist er merklich leichter im Gewicht, als der Otto Motor bei glei
= cher Leistung. Denn das Gewicht des benoetigten Kompressors ist relative gering,
da dieser der geringeren Temperaturen wegen im
Wesentlichem aus
Leichtmetall gebaut werden kann und ausserdem nur etwa ein Viertel bis ein Drittel
des Hubvolumes des Entspanners benoetigt. Die Erfindung befasst sich daher in betraechtlichen
Teilen mit der Schaffung leichter, fast totarumloser Vefdichter, zum Beispiel denen
der Figuren 7,8,58,59 und mit der Beschaffung besser kuehlbarer Ventile zwischen
Brennraum und Entspanner, sowie mit der Formgebung der Zylinderkopf Innenflaechen
und der Stirnflaechen der Kolbenkoep fe, um Totraumlosigkeit oder Totraum-Armut
zu verwirk = lichen. Dazu kommt die Anordnung breiter duenner Flammen im Brennraum,
um eine gute Verbrennung aller einstroemenden Stoffe zu sichern und diese Verteilung
des Brennstoffes und der Luft nicht dem Zufall in einem grossem Zylinder, wie in
herkoemmlichen Motoren, zu ueberla = ssen. Diese Vervollkommnung der Verbrennung
durch die Erfindung wird also noch dazu beitragen, die Benzin oder Diesel Treibstoff
Mo t toren der Er findung rationeller und leistungsstaerker zu machen, wo = bei
die vollstaendigere Verbrennung auch noch der AWsentgiftung dien = lich sein mag.
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Mit diesen Errungenschaften fuer den Benzin- oder Dieseltre-ibstoff
Motor mit aeusserer Brennkammer durch die Erfindung hat man dann die Grundlage dafuer
erreicht, um nun auch an die Ver = brennung fester Brennstoffe zu denken, die versprechen,
noch besser zu verbrennen, als der bisherige Kohlenstaub, Sie sind fester kompri
= miert, erfordern also weniger Raum pro Gewicht, als Kohlenstaub und sie sind angenehmer
in der Handhabung. Hier wird wieder die Einfuehrung der duennen breiten Brennflamme
durch die Erfindung bedeutend, weil sie die zugefuehrten Brennstoffe nicht mehr
dem Zufalle der richtigen Vermischung mit der Luft ueberlaesst.
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Dadurch, dass es erfindungsgemaess, insbesondere durch die Figuren
9,8,58,59 moeglich wird, einst?ufig hohe Drucke rationell in den Brennraumeingang
zu foerdern, wird der Motor auch rationeller, als die herkoemmliche Dampfmaschine
mit allen Rafinessen, sodass der Motor zu der 2/3 bis 3/4 des eingefuehrten Oeles
verschlingenden E lektr iziaetserzeugung und ZenLralheizung verwendet werden kann.
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Der Motor ermoeglicht anscheinend rationell kleinere Anlagen, als
die heutigen Fernheizwerke und Elekt rizitaetswerke, sodass er auch von relativ
kleinen Gemeinschaften angeschafft und zur Heizung und El ektrizitaetsversorgung
mit Generatorbetrieb eingesetztJ
den Strom und die Waerme billiger
erzeugen, als die bisherigen oelbetriebenen Kraftwerke oder die Dampfmaschinen Stromerzeugungs
= Anlagen.
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Die Arbeitsweise der Motoren der Figuren 40 und 41 ist im Wesentlichen
so, dass die Kurbelwelle 1 von einem ueblichen Starter -motor angelassen wird. Dabei
dreht die Kurbelwelle 1 den Verdichter oder die Verdichter 2 und 3 mit. Dabei ist
zum Beispiel im Brennraum 5 die Sperre 6 geschlossen, sodass die vom erstem Verdichter
2 unter Mitteldruck ueber Zwischenkammer 4 in den Hochdruckkompressor 3 ge= lieferte
und vom Zweitkompressor 3 unter Hochdruck in den Brennraum -Eingang 200 gelieferte
heisse Druckluft mit der ueber der Selbstzuende -Temperatur des Brennstoffes liegenden
hochen Verdichtungstemperatur nicht aus dem Brennraum entweichen kann und sich in
disem vor der Sperre 6 staut. Da gleichzeitig mit der Kurbelwellendrehung die Brennstoffantriebsrollen
8 den Brennstoff 28,45 bereits in die Brennstelle zwischen 27 und 37 foerdern, entzuendet
sich der Brennstoff und verbrennt in der komprimierten Luft, wobei ein ploetzlicher,
hoher Druck unter Gleichraumverbrennung, wie im Otto-Motor entsteht. Diesen Druck
kann man benutzen, um ueber einen Drucktaster 51 hinter Leitung 50 zu benutzen,
um den Kloppenkolben 666 aufwaerts zu bewegen, damit er die Sperre 6 oeffnet und
nach erfolgter Oeffnung in der Offenlage der Sperre 6 arretiert. Das ist nur ein
Beispiel der Zuendung. Ist die Zuendung mol erfolgt, dass stroemt das Gas durch
den Brennraum 5 ueber die gegebentnfalls angeordnete Reinigungangsanlage 40,41,42,43,
44, 57, 58 usw. und ueber das Ventil 12 durch Einlassoeffnungen 10 in die betreffenden
Abwaertshub bereiten Zylinder 13 bis 15 periodisch wechseLnd nacheinander ein, um
darin die betreffenden Kolben 1 6 bli s 1 8 periodisch nacheinander zum Arbeits-Abwaertshube
anzutreiben, der dann seinerseits die Kurbelwelle 1 treibt, damit den Verdichtersatz
treibt und die Arbeitsleistung nach aussen von der Kurbelwelle abgibt, wobei diese
noch das Ventil oder die Ventile 12, z,B. ueber 31 bis 33 antreiben mag. Der Motor
laeuft jetzt mit konstantem Brennraum -Druck weiter, bis er abgestellt wird. wobei
seine Leistung durch Regelung der Drehzahl der Brennstofftreibrollen 8 geregelt
werden mag.
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Zum Beispiel mit dem Gashebel des Autos verbunden. Waehrend hier die
Verdichter der Figurengruppe 12 bis 29 eingezei, chnet ist, scheint es so zu werden
, dass der Verdichter der Figurengruppe und und SS zusammen mit denen einer der
Voranmeldungen
die Verdichterarbeit noch besser und einstufig verrichten
kann, sodass dieser die Anordnung des Verdichters der Figuren 40 und 41 ersetzen
mag. Dabei koennen die auf die Mitte 15 gleichzeitig laufen den Kolben 26 der genannten
Figuren von aussen her gleichzeitig parallel die genannten Kolben 26 mittels Hubscheiben
oder Kurbelwellen und Pleueln antreiben, sodass die 3,4,5,7,6,8 oder 9 Kolben 26
gleichzeitig und parallel zueinander zur Mitte 15 komprimieren.
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Die Einzelheiten der erwuenschten Ventile sind zum Teil schon in
den Voranmeldungen beschrieben und so auch dos Prinzip der Verbre= nnung des festen
Brennstoffes im Brennroume 5. Diese Patentanmeldung zeigt daher weitere Einzelheiten
der moeglichen Ausbildung von Verdichtern, Entspannern, Ventilen und Brennraum -
Alternativen, die im Einzelnen die gewuenschten Ziele dadurch verwirklichen, dass
der Brennstoff zunaechst pulverfoermit oder Pulver mit Fluessiskeit, zum Beispiel
mit etwas Wasser, vermischt ist und unter Druck einer Duese zugefuehrt wird, die
im Quer = schnitt so eng ist, dass das Pulver sich unter dem Druck zu einem engem
Pulver verdichtet, insbesondere zu einem flochem Querschnitte bei groesserer Breite,
als die Dicke des Quer = schnittes ist und das Pulver so in Querschnittsform eines
duennen Streifens aus der Duese heraus gepresst wird; oder; dass der Querschnitt
des Brennstabes breiter ist, als er dick ist und in eine mit heiçsr Luft gefuellte
Duese eintritt, deren Querschnitt duenner, als er breit ist; oder; dass das Brennstoffband
neben weiteren Brennstoffbaendern durch entsprechende Querschnitte gefuehrt w wird,
sodass in der Gesamtheit eine breite duenne Zufuehrung des Brenn= stoffes in die
Brennkommer erfolgt;
oder; dass die genannte Brennkammer die eines
Verbrennungsmotors mit aeusserer Verbrennung ist, in die ein Verdichter heisse,
komprimierte Luft einblaest und der Brennkommer ein Entspanner nachgeschaltet ist,
in die die Brennkammer ihre heissen Gase liefert und der genannte Entspanner den
Verdichter antreibt und dorueber hinousgehende Enspannungsarbeit nach aussen abgiegt,
zum Beispiel nach den Figuren 40 oder 41, worin die oder der Verdichter 2,3 zum
Einlass 200 der Brennkammer 5 verbunden ist und der Auslass 10 der Brennkammer zu
den Ex = pasionskammern z.B. 13,14,15 nacheinander periodisch verbun -den wird,
sodass die Arbeitselemente, zum Beispiel Kolben 16, 17,18 noch einander mit heissem
Gas aus der Brennkammer 5 zum Beispiel ueber eine Steuerung oder Ventilanordnung
12 mit Einlassmitteln 10 und Auslassmitteln 11 periodisch beaufschlagt werden, um
ihren Arbeits- und Expansions- Hub auszufuehren und zum Beispiel ueber Pleuel und
eine Kurbelwelle die Verdichter Elemente 19 bis 24 treiben und darueber hinaus Arbeit
durch die Kurbelwelle aus dem Gehaeuse 30 heraus nach aussen abgeben oder; dass
ein Ventil 12 angeordnet ist, mit dem alle Zugaenge zu allen Entsponnerkammern z.B.
13 bis 15, verschlossen werden koennen1 sodass beim Anlass-Antrieb des Motors oder
dessen Kurbelwelle 1 durch den Verdichter z.B. 2,3, im Brennraum 5 hoch komprimierte
heisse Luft angestaut wird, der die Moeglichkeit in den Entspanner zu entweichen
versperrt ist, wobei der Luftdruck steigt und die Temperatur so hoch erhocht, dass
der Brennstoff sich entzuendet und in ihr verbrennt; oder; dass nach Zuendung des
Brennstoffes ein Durchlass zum Ent = sponner geoeffent oder automatisch geoeffnet
wird, zum Beispiel mittels eines Druck- oder Temperatur - Tastmittels,z.B. 7; Oder;
dass zwischen dem Zuendkammerteil 27 des Brennraumes 5 uf1d dem Entspannerteil 13
bis 15 eine Sperre 6 angeordnet ist, die
nach Uebersteigen des
die Zuendtemperatur hervorrufenden Zuenddruckes vor der genannt ten Sperre 6 durch
einen durch ei= nc tederS belasteten Tastkolben 51 und Leitung des Druckes danach
unter ein Hubelement 666 zuegig und im Einklang mit dem Lieferdruck aus dem Verdichter
und der Gasaufnahme durch den Entspanner(13-tS) oder durch eine den sinngemaessen
Effekt bewirkende Anlage geoeffnet wird, zum Beispiel nach Figur 41; oder; dass
der Brennstoff in einer Kammer 44 aufebwahrt ist, der durch eine Leitung 144 ein
nicht brennbares Gas ein Druck zugefuehrt ist, das dem des Brennraumes 5 oder dem
der Verdichter lieferung entspricht; oder ; dass der Brennstoff 45 ein Band breiten
duennen Querschnitts ist und ein Foerdersatz, zum Beispiel ein Rollenpaar 8, ange
= ordnet ist, dass den Brennstoff unter Dichtung als Tape oder Band Band 45 in die
Brennduese 27 einfuehrt und zwar in der Geschwin = digkeit, die zum Verbrennen mit
dem gewuenschtem Luftbverhael tnis "lambda" in der heissen Luft in der genannten
Duese 27 erforderlich istj oder; dass der Brennstelle 27 ein Duesendicken Verstell-Element
oder Duesenquerschnitts- Verstellelement 46 zum Beispiel nach der Figur 41 zugeordnet
ist, mit dem der Querschnitt der Brennstelle oder Duese 27 veraendert werden kann
und dadurch der Brennvorgang, der Abstand des Brennstoffes oder die Luftgeschwin
= digkeit beziehungsweise der Luftdruck, der aus dem Kompressor kommt, beeinflusst
werden kann, um eine optimale Brennwirkung des Brennsto/ffes 28,45 in der Brennstelle
27 oder in der Brenn = kammer 5 zu bewirken; oder; dass vor dem Entspanner, z.B.
12,13 bis 15, eine Schmutz -oder Frrndkoerper - At)scheideanlege, z . B. 42-44,55,59,60
mit Rotorantrieb 41 zugeordnet ist, die austauschbar ange -
ordnet
sein mag und/oder mittels der Halterung 40 der Anlage zugebaut oder von ihr abgenommen
werden kann, wenn das so erwuenscht ist; oder; dass sie eine Kurbelwelle 1 enthaelt,
die mittels Getriebemitteln die Ventile, zum Beispiel das Rotorventil 12 und den
Kompressor -teil, z.B.3,4,19 bis 24 treibt und/oder der Kompressorteil einen hoeheren
Luftdruck vor der Brennstelle 27 liefert, als er im Brennraum Hauptteil 5 vorhanden
ist, sodass die heisse Luft unter Ueberdruck durch die Brennduese 27 gepresst wird
und eine beson -verdic'ite und heisse Luft dort vorhanden ist, wo die Brennstoff
spitze in die Luft eintritt, oder der Brennstaub in sie eingepresst wird; oder;;
dass zum Beispiel noch Figur 54 Pulver - oder Pulver-Wasser gemischter Brennstoff
aus einer Leitung 68 unter Komprimierung in einer Duese 69 engeren Querschnitts
in die Brennstelle 72 gepresst wird; oder; dass der Brennstoffstab oder das Brennstoffband
28 ohne vorher der Brennraum 5 zu durchlaufen, in eine enge Duese 64 einge: zwungen
wird, in der vom Verdichter konimende,heiss komprimierte Luft aus dem Einlass 63
groesseren Querschnitttes in den engeren Querschnitt der Duese 64 eingeleitet ist;
oder; dass zum Beispiel nach Figuren 54 und 55 ausgebildete Luft einlaesse 64, Brennstoffeinlaesse
69, Duesen-Nasen 70 und 71 angeordnet sind und ein Duesenquerscnitts-Verstellmittel
65 mittels einer Leitflaeche 66 den Duesenquerschnitt bei Nase 71, bei Querschnitt
73 oder bei Nase 70 oder bei mehreren dieser Stellen nach Wunsch oder nach automatischer
Steuerung erwei tert oder verengt, insbesondere einen duennen, breiten Quer schnitt
73 nach Figur 55 erweitert oder verengt, um eine duenne breite Brennflamme mit hochvollkommener
Verbrennung zu er zeugen;
oder; dass zwischen dem Brennraum 5 oder
65, dem Lufteinlass 67 und dem Brennstoffzuefuehrungskonal 76 zum Beispiel nach
der Figur 56, die Duesen bildenden Nasen 71,181,281 mit der Zuendstelle 85 angeordnet
sind und diese Nasen einander genae = hert oder voneinander entfernt werden koennen,
beispielweise mittels Exzenterpressteilen 78,79 und 82,83 in Raeumen 77 und 84 Jenseits
dunner, unter Exzenterwirkung nachgiebiger Waende 80, 81, die die genannten Nasen
181 und 281 tragen oder bilden; oder; dass der Brennraum 5 mittels einem Kanal 65
bis hinter den Motor verlaengert ist und dort unter ihm ein abnehmbarer Teil 88
angeordnet ist, der die Schmutz-oder Fremdkoerper Sammelan lage 89 enthaelt, von
deren Boden aus ein Weiterleitungska = nal 90 zu einem Zwischenkanl 91 im Brennkopf
fuehrt, von wo aus das hei sse Arbeitsgas dann durch den Brennraumaustritt 92 zu
den Entspannern gelagt, wobei der abnehmbare Teil 88 an einer Halteflaeche des Brennkoerpers
sitzt und zum Beispiel mittels einer Halterung 93 daran gehalten ist, beziehungsweise
auch waehrend der Fahr des Fahrzeuges mittels Sponnern 94,95 und Lejtplatte oder
Halteplatte 93 ausgeschoben und durch eine neues ersetzt werden l<onn, wenn die
Schmutzsammelanlage voll geworden ist, wie zum Beispiel in Figur 57 beschrieben;
oder; dass in ihr Verdichterlanlagen verwendet sind, die geringen Totraum und hohen
Foerdergrad bei hohen Drucken haben, zum Beispiel Anlagen nach einer der Voranmeldungen
oder nach dieser Patentanmeldung, sodass sie selbst bei Drucken ueber 20 Bar bis
ueber 100 Bar noch wirkungsgradhoch heisse Druckluft foerdern, um einen hohen Wirkungsgrad
des Motors zu sichern; oder; doss eine Wasser-Einstpritzanlage 86 nach Figure 56
oder eine solche nach Figuren 72 bis 76 einem Motor mit Aussen= brennkammer oder
einem Otto-oder Diesel-Motor unter Benutzung der Lehren oder Mathematik dieser patentanmeldung
zugeordnet ist.
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Die Figuren 42 bis 44 zeigen das Beispiel eines Ventiles, das einem
Verdichter vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein mag, oder auch zum Beispiel dem
Entspanner des Motors der Figuren 40 und 41 oder einem beliebigem anderem Motor
oder Entsponner zuge ordnet sein kann. Die Figur 44 zeigt dieses Ventil im Laengsschnitt,
waehrend die Figuren 42 und 43 Querschnitte durch das Ventil sind, da diese Figuren
Laengsschnitte durch einen Zylinder Sind, dessen, das Ventil 12 beinhaltenden Zylinderkopf
oder Ventilkopf 27 ; ist.
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Beide Figuren 42 und 43 sind gleiche Schnitte. Sie zeigen ledigl ch
zueinander unterschiedliche Hubhoehen des Kolbens 4 im Zylinder 1 and dadurch bedingte
andere Stellungen des ritierbaren Ventiles 12.
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Es soll bei diesem Ventil einmal erreicht werden, dass an sich bekannte
rotierbare Ventile wirklich in der Praxis betriebssicher verwendbar werden und ausserdem
soll erreicht werden, dass ein Ven til zwischen Brennraum 5 und dem Entspanner eingesetzt
werden kann, dass wesentlich besser kuehlbar ist, als die bisherigen Hubventile.
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Dabei soll es nach Moeglichkeit ausserdem noch einen Selbstdichtungs
effekt verwirklichen und sich gegebenfalls, falls es abnutzen sollte, selber wieder
dicht einlaufen oder dicht einlaeppen. Es ist zu beden = ken, dass die Gastemperatur,
die dieses Venttil beruehrt und durch = stroemt, hoeher, als in ueblichen Ottomotoren
ist. Seine Bedeutung besteht darin, dass der rotierende Ventilkoerper 12 hohl und
von Kuehl fluid zwangssdurchstroemt ist, wozu das Ventil die inneren Kuehlraeume
13, beziehungsweise 29 hat. Ausserdem ist es durch Andrueck- Kol= ben 16 gegen die
Dichtbettflaeche 32 im Zylinderkopfbette angedrueckt, damit es eimmer dicht arbeitet.
Die Andruekung erfolgt dabei in der Richtung entgegengesetzt zu dem Einlasskanal
10 und dem Zylinder = eintritt 106. Daher die Schraeglage der Anpresskolben 16 in
ihren Andrueckkammern 15. Ausserdem ist ein Dichtklotzsatz 20 zum Versch(uss des
Einlasskanals 10 (spater bei der Rotation 11) ange = ordnet, der den Enlasskananl
10 oder 11 verschliesst, wenn das Ventil mit dem Kanal 10 oder 11 ueber die den
Einlasskanal 8 des Zylinder = kopfes 27 hinausrotiert. Auch dieser Dichtklotzsatz
ist durch Andrueckkolben in Anpresszylindern (21 in 22) gegen die Aussenflaeche
6 des Ventiles 12, bezw. gegen die Auflageflaeche 24 im Kopfe 27 gedrckt.
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Die Andrueckkolben 16 und die Dichtkloetze 20 sind Paare, die achsial
gesehen relativ zur Ventilachse 112 seitlich von den Einlass-oder Ausloss- Kanaelen
10,11 und dem Zylinder-Einlass 106 versetzt sind, sodass die Innen-Gleitflaechen
der Kolben 16 und der Kloetze 20 immer an rund herum geschlossenen, ununterbrochenen
Aussenflaechen = teilen des Ventilkoerpers 12 laufen. Die Speisung des Andrueckkammern
15,20, erfolgt zum Beispiel durch Kanaele 18,23 vom Brennraum her oder anstelle
Gas aus dem Brennraum in diese Kammern zu leiten, setzt man ein Trennventil noch
einer der Voranmeldungen ein, um den Gasdruck auf den Anpresskammern 15,22 zuzufuehrendes
Schmieroel wirken zu lossen, sodass die Kammern 15,22 dann immer Schmieroel vom
Drucke gleich dem des Brernraumdrueckes enthalten.
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Weiterhin mag das Ventil durch die Anordnungen 34 bis 36 also Exzenterscheibe
und Gegenfederung am anderen Ende, 37,38,39 periodisch achsial hin und her bewegt
werden, sodass sich eine Drehbewe= gung und eine Achsialbewegung ueberlagern, die
die Gleit- und Dicht -Flaechen 6,7,31.32,120,17, usw. des Ventiles, des Ventilbettes
und der Anpresskolben, sowie der Dichtkloetze ideal einzulaeppen versuchen.
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Von besonderer Bedutung ist auch hier wieder, dass die Form der Kolbenkoepfe,
also die Stirnflaechen der Kolben 4 in den Zylindern 2,1 eine Form haben, die der
der Innedfloechenteilo der Anlage ueber dem Zylinder :komplementaer ist. Man sieht
daher in den Figuren deutlich die Stirnteilflaeche 5, die dem Radius der Aussenfloeche
6,7,31 des Ventiles 12 komplementaer ist, daneben die Schraegflaechen, die den Schraegflaechenteilen
des Durchtrittes 106 komplementar sind und weiterhin nach aussen die planen Stirnflaechen
= teile der Kolben 4, die den Planflaechenteilen des Zylinderkopfbodens komplementaer
sind. Es ist also hier Jeder Totraum ausgeschaltet, wenn der Kolben bis voll an
die Flaechen der Oberteile heran gefuehrt wird.
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Ebenfalls wichtig ist hier, dass es in den Figuren 42,43 auch gezeigt
ist, dass man die Abgase bei der untersten Stelleun (aeusserer Totpunkt) der Kolben
4 durch im Zylinderunterteil angeordnete Schlit = ze 3 in eine Sammelkammer zum
Auspuff ableiten kann. Das ist deshalb vorteilhaft, weil dadurch eventuelle Reste
von Fremd = stoffen sicherer entweichen, als bei der Rueckfuehrung durch ein
Ventil,
denn Jc lveni9Qr Gleitsvtellen Fremdstoffe oder Brenn -Rueckstaende durchlaufen,
Je geringer ist die Gefahr des Kolben -oder Zylinderwand Verschleisses im Entspanner.
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Die Einzelheiten des Motors der Erfindung versprechen also, lange
Lebensdauer der Kolben und Zylinderaende im Vergleiche zu herkoemmli = chen Kohlenstaubmotoren
zu haben. Soweit die Temperaturen beim Durch -tritt durch das Ventil sich als zu
hoch erweisen, wird nach der Berech = nung der Erfindung Wasser nachgespritzt, um
die Temeperatur zu kuehlen.
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Wie die Figuren 60 bis 63 zeigen, kann mit Wassertemperatur die mittlere
Zylindergastemperatur auf unter 300 Grad Celsius, allerdings unter Wirkungsradverlust
reduziert werden. Man bedenke hier Anhand der Diagramme der Figuren 60 bis 63, dass
die Brennroumtemeparatur im Entspannerzylinder nur kurze Zeit wirkt. Das empflichste
Teil gegen Temperatur ist also nicht der Entspannerkolben oder Zylinder, sondern
das Durchfluss-Steuerventil nach der Voranmeldung oder das nach den Figuren 42 bis
44.
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Die Einzelheiten oder Alternativen zur Ausb Idung des Ventiles 12
und seiner Umgebung und Hilfsmittel zur Erreichung des angestrebten Zieles guter
Dichtheit und Steuerung der Gasstroeme wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass
einer von Fluid durchstroemten Kammer, zurn Beispiel der Kammer 1 nach den Figuren
42 bis 44, die zum Beispiel nicht nur Kammern einer Hydropumpe oder eines Hydromotors
sein brauchen, sondern auch Kammern oder Zylinder eines Kompressors, Verdichters,
Gasmotors oder Entspanners beziehungsweise eines Verbrennungsmotors sein koennen,
wie zum Beispile die Zylinder 1, 2,3,13 bis 15 der Verdichter oder Entspanner der
Figuren 40,41 ein in einem 6fette 32 gelagertes, mit seiner Aussenflaeche 31 im
genanntem Bette rotierbares Umlauf-Ventil 12 vorgeordnet oder nachgeordnet bzw.
vor- und n-ech - geordnet ist, das eine zylind = drische Aussenflaeche 31 als Dichtflaeche
zur Dichtung an der Bettflaeche 32 aufweist und dte einen Radius hat, der dem Radius
des benachbarten Kolbenkopfes entsprechen konn, wo also die Kammer 1 in bevorzugterweise
einen Kolben 4 enthaelt, dessen Kopf eine gegen Verdrehung gesicherte, zur genannten
Aussen = flaeche 31 komplementaere Stirnflaeche 5 miS gLeichem Radius hat,
das
genannte Ventil Einlasskanaele 10 und Auslasskanaele 11 enthaelt, und dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventil zwecks guter Dichtung mit einem Teile der Aussenflaeche 31 gegen
die Bettflaeche 32 gedrueckt wirdj
dass das genannte Ventil 12 innere Hohlraeume 13 oder 29 hat, die von kuehelndem
Fluid, wie zum Beispiel Luft oder Wasser durchstroemt sein moegen, und/oder, dass
das genannte Ventil mittels einem Achsiolantriob, z, 13. 33,34,35,36,37,38,39 periodisch
achsial bewegt, also oszilliert oder reziprokiert wird, damit sich die Drehbewegung
mit einer Achsialbewegung zwecks Selbstreinigung der Dichtflaechen 31,32 oder zwecks
Selbst-Dichtlaeppen der genannten Dichtdlaechen 31,32 ueberla = gert, und/oder,
worin ein Kanal 13 mit Oeffnungen 14 zwecks Durchuelung der genannten Kammer mit
Kuehlluft angeordnet ist, und/ocier, worin die genannte Kammer ein Zylinder ist,
in dem ein Kolben 4 laeuft, der bei seiner untersten Lage Schlitze 3 in der Kammernwand
2 freigiebt, sodass die Abgase aus der Kammer durch diese Schlitze entweichen, und/oder,
worin die Abgase durch den Auslasskanal 11 und 9 geleitet werden, und/oder, worin
der Kanal 9 im Kammernkopf 27 zusammenwirkend mit dem Kanal 11 im Ventil 12 unter
Druck oder Laufluft die Kammer 1 zeitweise mit Kuehlgas oder Kuehlluft durchspuelt
oder die Abgase durch die Kanalele 3 aus der Kammer 1 heraustreibt, und/oder, dass
dem Ventil 12 diametral gegenueber dem Einlasskanal 8 im Ventilkopf 27 und dem Einlass
106 in die Kammer 1 eine Anpressanordnung zugeordnet ist, die aus zwei oder mehr
Anpresskolben 16 in Gr7pre sszyl indern 15 besteht, deren Anpress druck auf den
genannten Kanal 8 und Einlass 106 gerichtet ist und die achsial parallel zur Achse
112 des Ventiles 12 versetzt sind, sodass einer der Anpresskolben diesseits und
der andere Jenseits des Kanales 8 und 9, sowie des Kammerneinlasses 106 liegt und
dadurch eine n ununterbrochenen Teil der Aussenflaeche 31 des Ventiles 12 beruehren,
und/oder, dass Druckfluid z.ß. durch Kanaele 18 in die Anpresskammern 15 geleitet
wird, wobei dieses Schmierfluid sein kann, dass ueber Anordnungen einer der Voran
= meldungen mit dem Gasdruck in dem Kanal 8 und dem Einlass 106
enthaelt,
aber von diesem Gase mit der Anordnung der Voranmel dung getrennt sein kann, und/oder,
dass die Kammern 15 und Kol ben 16 so bemes en und gerichtet sind, dass die Ausscnflaeci-le
mit einem die Rotation und/oder Achsial-Bewegung des Ventiles 12 ohne hohe Reibung
an der Bettflaeche 32 gleiten kann und dabei gegen diese gut abdichtet, sodass kein
Gas oder Fluid aus den ihnen zugeordneten Kammern oder Raeumen entweichen kann,
oder entweichendes Fluid ein Minimum ist, und/oder, dass im Venti Ikopf 27 eine
Schraegflaeche 24 einer Kammer 19 angeordnet ist, auf der ein Dichtklotz 20 mit
Seiner Lagerflae = che 25 aufliegt, und/oder, dass der genannte Dichtklotz eine
Dichtflaeche 120 hat, die komplementar zur Aussenflaeche 31 des Ventiles 12 geformt
ist, also eine Teilzylinderflaeche 120 mit dem Radius bildet, den die Aussenflaeche
31 des Ventiles 12 hat, und/oder, wobei in dem Ventilgehaeuse dem betreffendem Dichtklotz
zugeordnet , eine Anpresskolben 21 in einer Anpress= kammer 22, die durch Leitung
23 niit Druckfluid gefuellt sein mag, angeordnet ist, der auf den Druckklotz 20
presst und diesen mit der Flaeche 25 auf die Flaeche 24 und mit seiner Dichtflaeche
120 auf den entsprechenden Teil der Aussenflaeche 31 des Ventiles 12 drueckt, sodass
die genannte Dichtflaeche des Klotzes 20 den betreffenden vorueber rotierenden Kanal
1G oder 11 des Ven tiles 12 verschliesst und abdichtet, wenn dieser mit dem Kanal
8 in Verbindung steht, und/oder, worin eine solche Anzahl von Dichtkloetzen 20 mit
zugeordneten Kolben 21 und Kammern 29 angeordnet ist, wie Kolben 16 dem Ventil 12
zugeordnet sind, und, oder, dass die Kloetze 16 die gleiche achsiale Lage relativ
zur Ventilachse 112 haben, wie die genannten Anpresskolben 16.
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Die Figuren 45 bis 52 und teilweise die Figuren 64 bis 71 6 4 zei
gen Beispiele fuer Motoren der Erfindung fuer hoechste, mindestens kurzfristige
Leistung bei grosser Einfachheit und Billigkeit und bei geringem Gewicht. Ihre Aufgabe
ist es, zum Beispiel, die Schaft -Gasturbinen fuer kurzfristigen Einsatz zu ersetzen
und dabei eine ihr gleiche Leistung pro Gewicht annaehernd oder ganz, Je nach Aus
= fuehrungs-ArE zu erreichen. Oder es ist ihre Aufgabe, die Leistungs= abgabe des
betreffenden Motors direkt in Druckfluidstroetne, zum Bei = spiel in Hydrofluidstroeme
umzuwandeln.
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Die Umwandlung einer Verbrennungsmotoren Leistung in einen oder mehrere
hydrostatische Druckfluidstroeme ist, aus den USA Patenten 3,260,213 und 3,269,321
und weiteren Patenten des Er = finders in anderen Laendern bekannt. Damals wurden
diese Patente aber von den Fachexperten nicht ernst genommen. Man hielt ihnen zum
Beispiel entgegen, dass die Uebertragung einer Hydroleistung in Rohren mehr Verluste
bringe, als mon an Vorteilen erreiche.
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Ausserdem lag den damaligen Patenten zwar eine gesunde Theorie zu
= grunde, doch wurde das mathematische und technische "know-how" und Wissen nicht
erreicht, um die Motoren praktisch verwerten oder durchsetzen zu koennen. Die entsprechenden
Figuren der gegenwaertigen gen ErFindung sollen diese Maengel der alten Technik
ueberwinden und kraftkonzentrierteste Aggregate von geringen Herstellungskosten
und Gewichten zu schaffen. Ausserdem soll die Leistungsabgabe, soweit wie moeglich,
in die Mitte zwischen den Zylindern verlegt werden, damit die Zylinder beiderseits
aus schmalen Flugzeugteilen heraus in den Luftstrom hereinragen koennen, oder es
soll eine einzige Kurbelwellenanordnung einem Aggreate mit Arbeitshueben in beiden
Achs ialbewegungsrichtuoges zugeordnet werden. Denn bisher arbeiten die Kurbelwellen
ja nur bei einer Achsialbewegung des Kolbens mit Arbeitsabgabe nach aussen. Schliesslich
sollen Mittel angeordnet werden, mehere solcher Freiflugkolben Motoren zu verhaeltnis
= gleichen Arbeitstakten zu zwingen, damit die Leistung mehrerer der = selben rationell
in Hydrofluidaggregate mit mindestens sieben Kolben uebertragen werden kann. Und
schliesslich sollen die Gewichte solcher Freiflugkolben fuehlbar verringert werden
und die Frequenz der Hubzahl pro Zeiteinheit soll erhoeht werden, was dadurch moeglich
wird, dass man den Freiflugkolben erfindungsgemaess Zwangs -mittel zur Bewegungsbegrenzung
zuordnet, die ein Anfliegen des Kolbens
an einen Jenseitigen Zylinderdeckel
bei zu schnellem Fluge des Kol = bens unmoeglich machen. Denn das ist Voraussetzung
dafuer, um die Hubfrequenz zu steigern.
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Erfindungsgemaess ist daher in Figur 45 zwischen zwei Kolben 2,4
eine Mittelwand angeordnet, in die eine Zuleitung durch Turbo erfolgt und ein Rueckschlagventil
angeordnet ist, dass Ausstroemung von Druckgas unmoeglich macht, wenn die Steuernut
5 oder 6 ueber den Einlass ; 25 fliegt. Ausserdem ist Brenstoffeinspritzung statt
Vergaser vorgesehen, um einen langen Kolbenhub zu ermoeglichen. Dieses Aggregat
gibt daher eine aeusserste Kompaktheit und Billigkeit der Her = stellung bei ausserordentlich
hoher Leistung. Die Leistung mag an einem Ende 7 des Schaftes 3 der Kolben abgenommen
werden. Der Motor arbeitet in beiden Richtungen, Je einer der Zylinder bei einer
der Achsi = alhubrichtungen.
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Die Figuren 46 bis 49 zeigen Massnahmen, die Hydropumpen zwischen
den Zylindern anzuordnen, damit die Zylinder aussen sind und in den Luftstrom an
beiden Seiten eines engen Flugzebgteiles herausragen koennen. Ausserdem sind in
diesen Figuren Schwenk = arme 32 angeordnet, damit die Hydropumpenkolben keine hohen
relativ= geschwindigkeiten oder Verkantungen unter hohem Druck erleiden.
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Von besonderer Wichtigkeit ist die Figur 50 mit ihren Formeln in
Bezug auf die Schablonen oder Hydropumpen Antriebselemente 43, 44. Denn durch diese
bisher unbekannten Formeln wird es moeglich, die Arbe itsabgabeleistung der Verbrennungsmotorkolben
2,4 genau bemessen voll an die hydrostatischen Druckstroeme aus den Pumpen = Kolben
39 abzugeben. Der Motor arbeitet dann ohne Leistungsrest und ohne Leistungs- oder
Brennstoff Verschwendung, was bisher noch nie erreicht war. Man kann an der Schablone
43 dann willkuerlich nahe dem Hubende eine Leistungsbedarf-Verstaerkung einbauen
oder aus = formen, sodass diese den Verbrennungsmotorkolbenhub abwuergt und dadurch
das Anfliegen des Freifl ugkolbens 2,3,4 an ein enssprechendes Teil, zum Beispiel
einen Zylinderdeckel, oder waende tag oder 215.
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Die Figuren 51,52 verbinden eine Zwangsbegrenzung des Kolben -hubes
der Kolben 2,4 mittels der Anordnung und des Eingriffes einer der Hubscheiben der
Erfindung in das Mittelteil des Kolbenschaftes.
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Gleichzeitig zeigt diese Ausfuehrung die Moeglichkeit der Anord= nurg
vieler ydropumpenkolben und die Fuehrung des Hubteiles 62
gegen
Verdrehung oder Verlagerung. Anstatt eine der Hubscheiben der Erfindung in der Mitte
zwischen en Motorkolben 2,4 anzuordnen, kann man auch eine Kurbelwelle und Pleuel
in der Mitte zwischen den Motorkolben 2 und 4 anordnen. Doch ist das nicht so einfach
und nicht ohne seitliche Belastungen moeglich, da man die Kurbelwelle bisher nicht
ohne Weiteres durch die Kolben oder den Kolbenschaft legen konnte. Im vorliegendem
Falle der Erfin= dung wird das aber, wie Jedoch nicht in der Figur gezeichnet, dann
moeglich, wenn man die Kurbelwelle oder den Kolbenschaft 3 zwecks Einmontage eines
Stueckes der Kurbelwelle in die erfindungsgemae = sse Nut 47 der mittleren Kolbenstange
3 zwischen den Kolben 2 und 4 here i nbaut.
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Bisher ist die Anordnung der Hubscheiben der Erfindung gegenueber
der Anordnung eines Kurbelweclen/triebes oder Fuehrungs = mittels die wesentlich
einfachere. Doch sollte nach Moegl ichkeit, wie in den Figuren 51 und 52 nicht eingezeichnet,
die Anordnung noch den Figuren 79 und 80 den Hubscheiben zugeordnet werden. Beispiels=
weise, indem man die Hubkolben 56 mit den Druckfedern der Figur 79 unter Beruecksichtigung
der Abstandsberechnung nach der Figur 80 an dem Mittelteil des Kolbenschaftes 3,
zum Beispiel an oder in den Teilen 49 der Figuren 51,52 anordnen, sodass die Rollenbolzen
50 dieser Figuren innerhalb des Mittelteiles 49 innerhalb der Grenzen der Abmessungen
nach Figur 80 stark gegen die Fuehrungsflaechen 8 der Hubscheiben 4 gedrueckt werden
und zwar mit einem so starkem Drucke, dass dieser die Moeglichkeit des Anfliegens
der Freiflugkolben 2,4 an Jenseitige Zylinderdeckel oder Begrenzungswaende ausschaltet
oder verhindert.
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Figur 64 zeigt einen Schnitt durch einen herkoemmlichen Viertackt
Otto - Motor. Zum Zwecke des Leistungs-Vergleiches der Systeme sind alle Figuren
64 bis 71 in gleichem Masstabe gezeichnet und zwar im unter Figur 69 eingezeichnetem
Masstabe 1:3., also dreimal verkleinert. Die Figur 64 beruht dabei auf vielen Messungen
der Honda 750 cc Motorrad Engine C8 750 der sechziger und siebziger Jahre. Diese
hat sich umgebaut in den Teststaenden des Erfinders bestens bewaehrt. Man hat bei
dem 60 mm Durchmesser Kolben und 60 mm Kolben = hub einschliesslich Zuendung usw,
ein Gewicht von 12 Kg; naemlich etwa Je 5 Kg fuer das Kurbelgehaeuse mit Kolben,
Kurbelwelle und Pleueln, sowie 5 Kg fuer den Zylinderblock mit VentiLkopf. Zwei
Kg sind
Zubehoer, wie Zuendung, Hauben undsoweiter umgelegt von
den vier Zylindern dieser Motorradengine auf einen. Die Leistung ist dabei ohne
Trurbocharger 18 PS bei 10.000 Upm. Doch laeuft die Maschine nur 8500 ohne Turbo.
Mit vom Erfinder angebautem Turbo erreichte dieser Motor bei 10,000 Upm pro Zylinder
umgerechnet 26 PS bei 14 psi Ladedruck. Dabei haelt die Engine die 10 000 Upm ohne
Weiteres durch, wenn starke Bolzen eingesetzt sind. Man kann den Ladedruck noch
steigern, auf das doppelte und damit die Leistung nochweiter erhoehen, doch bedarf
es dann guter Kuehlung. In kurzfristigen Motorradrennen in USA werden die Leistungen
noch rund doppelt so hoch benutzt, zum Beispiel mit Methanol als Brennstoff und
sehr hohem Turbo Ladedruck.
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Die Leistungsongaben in den genannten Figuren sind also nicht aus
der Luft gegriffen und keineswegs die hoechst moeglichen. Jed och sollen die hohen
Leistungen nur kurzfristig benutzt werden, zum Beispiel die halbe Minute beim Senkrechtaufstieg
eines Tragfl clegelflugzeuges, damit die Motoren nicht thermisch ausser Balance
geraten, also damit die Motoren nicht zu stark aufheizen.
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Unter Beruecksichtigung dieser Zylinderleistungen ergenen sich die
rechts neben den Figuren eingetragenen Werte. Die Figur 65 ist dabei die Burke Engine
des verstorbenen Amerikaners Burke mit 5cotch ;Joke als Kolbenzwongsfuehrung , Jedoch
durch die gegenwaertige Erfindung dahin gehened verbessert, dass das Scotch Joke,
wie Burke es nannte, also das Teil 8,6,7, erfindungsgemaess mit der Aussenflaeche
11 an der Innenflaeche 10 des mittleren Teiles des Gehaeu: ses gefuehrt, damit man
auf die Vorkompressionszylinder verzichten und diese durch Turbocharger ersetzen
kann. So erhaelt man die hohe Leistung pro Gewicht dieses Aggregates.
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Das vierzylindrige Aggreate der gehenwaertigen Erfindung muesste
noch eine viel hoehere Leistung ergeben, wenn die Kolbenhubbegrenzungen und Zwaingsf
uehrungen der Erfindung sich ausreichend lange in der Pra = xis bewoehren sollte.
Zu bedenken ist, dass die Motoren der Seite mit den Figuren 64 bis 66 Viertacktmotoren
betreffen. Die Leistungen der Zweitacktmotoren auf den FoLgeseiten mit den Figuren
67 bis 71 sind entsprechend hoeher,da sie doppelte Anzahl von Leistungsabgabe Hueben
haben. Die Figur 68 entspricht dabei im Wesentlichem der Figur 45, Jedoch auf die
Vergleichsgroesse umgezeichnet. Mit Turbo antrieb bringt sie eine sagenhafte Leistung,
die dos Leistungsgewicht der genannten Schaftgasturbine uebersteigt. Allerdings
ist noch keine
Kraftuebertragung der Leistungsabgabe vorgesehen.
Das Abgas aus dem betreffendem Zylinderausgang-29 foerdert ueber Turbo oder Lader
die turbochargierte Luft ueber das Einlassventil der Erfindung und die Steuernuten
5,6, in die betreffenden Zylinder 27,29 hinein.
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In Figur 67 ist dagegen keine Turbo,ladung vorgesehen, sondern sind
leichte Vordruckzylinder 100,200 mit Vordruckkolben 202,203 angeordnet. Die vorgespannte
Ladeluft stroemt aus Kanaelen 205,206 ueber den Einlass 19,119 mit dem erfindungsgemaessem
Ventil 19,119 in den betreffenden'Zylinder 27 oder 29 herein. D ie, lzeistung pro
Gewicht ist daher etwas geringer, als die der Figur 68, da der Turbo etwas weniger,
als die leichten Vorladezylinderanordnungen 200,100 sind.
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Die Leistung der Maschine nach Figur 69 der Erfindung hat ein etwas
geringeres Leistungsgewicht, was daher kommt, dass hier bereits eine mechanische
Leistungsabgabe mittels der Hubscheiben und Kolbenfuehrungen nach der Erfindung
eingebaut sind. Trotzdem ist das Leistungsgewicht von fast 7 Ps pro Kg sehr hoch,
wenn das'Aggregat der Erfindung bei 10.000 Upm turbochargiert betriebssicher durchhalten
sollte.
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Die hohe Leistung des Aggregates der Figur 68 bringt zunaechst naechst
noch keinen hohen Sinn, weil kein Getriebemittel zur Umwandlung der Achsialbewegung
in Leistungsabgabe nach aussen angeordnet ist.
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Ausserdem ist oft ein Gleichlauf zeitlich nacheinander phasiert mehrerer
Aggregate erwuenscht. Daher ist in Figur 70 an das achsial aeussere Ende eines der
Kolben, zum Beispiel am Kolben 4, ein Kurbel = wellentrieb mit Pleueln und Kurbelwelle
angeordnet. Diese Anordnung verhindert betriebssicher das Anfliegen des Kolbens
an ein Zylinderende oder an die Mittelwand 15. Und ausserdem ist es gegenueber herkoemmlichen
chen Motoren vorteilhaft, weil es die zweite Kurbelwelle und Pleuel spart, die sonst
fuer zwei Zylinder benoetigt sind. Das Leistungsgewicht, zweitack und turbochargiert,
wie in Figur 68 wird hier trotz der Anordnung des Kurbeltriebes ausserordentlich
hoch.
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In Figur 71 ist ein Dreifachsatz diese Aggregates mit Zwangs -Synchronisierung
der H>ebe dreier Einheiten durch gemeinsame Kurbelwelle 126 gezeigt. In der Leistungsauswertung
einmal mit und einmal ohne die acht Punpen 130 bis 137 im Kurbelgehaeuse fuer die
Umformung der Motorleistung in hydrostatische Druckstroeme.
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Die Ziele der Aggregate der Figur en 45 bis 52 und 64 bis 69 werden
beispielsweise dadurch angestrebt, dass die Anlage in der Substanz ein doppelter
Freiflug - Kolben -Motor, zum Beispiel nach den Figuren 45 bis 52 oder 67,68, 70,71
ist, in dem in zwei Kammern 27 und 29, die durch eine Mittelwand 15 voneinander
getrennt sind, zwei Kolben 2,4, die durch eine Kol benstange 3 fest miteinander
verbunden sind, die die Mittelwand 15 dichtend durchdringt, oszillieren, also reziprokieren
oder hin - und her in achsialer Richtung laufen, wenn der Jewzitigen Kammer durch
Einlaesee 25,16,17 Brennstoff zugefuehrt und in der komprimierten Luft in der betreffenden
Kammer entzuendt wird, und, worin Steuerquerschnitte achsial fest relativ zu oder
an den Kolben, zum Beispile als Nuten 6 und 6 in der Kolbenstange 3, angeordnet
sind, durch die die betreffenden Kammern durch die mindestens eine Mittel = wand
15 hindurch mit Luft oder Brennstoff-Luftgemisch gefuellt werden und Auslasskanaele
29 vorhanden sind, aus denen die Gase, die ihre Arbeit an den betreffenden Kolben
2 oder 3 bei der Entspa nnung in der betreffenden Kammer abgegeben haben, entweichen
koennen; ender; dass in der genannten Mittelwcnd ein Einlass 18,25 angeordnet ist,
in dem ein Rueckschlagventil 19 Gas in die Ringkommer 18 ein= laesst, aber keines
durch das Vetil 19 heraus oder zuruecklaesst, sowie dass dio botroffondo Stouornut
5 oder 6 zur hotrelfnndnn Achsi allage der Kolben 2,4 mit Stange 3, eine Verbindung
von dem genann= tem Einlass 25, bezw. der Ringkammer 18 zu der betreffenden Kammer
27 oder 29 herstellt; und/oder, worin das genannte Ventil 19 einwegbelastet ist,
zum Beispiel mittels der Feder 20, und in der anderen Richtung durch den staerkeren
Druck zur betre = ffenden Zeit in der Kammer 27 oder 29 belastet ist, und/oder worin
das genannte Ventil 19 mit einem Anschlag 21,22,z.B. am Schaft 24 ausgeruestet ist,
damit das Ventil 17 nicht gegen den Kolbenschaft 3 stossen kann, und/oder, worin
das Ventil 17 in einer einbaufaehigen Ventilhalterung 26 angeordnet ist, und/oder,
worin die Abgas aus den Kammern ueber Leitungen 29,11 einen Druck in den Einlass
25
foerdernden Lader, zum Beispiel Turbo 12 treiben, der die Ladeluft
oder das Gernisch in den Einlass 25 und durch das Ven = til 17 in die betreffende
Kammer 27 oder 29 liefert, und/oder, worin selbstwirkende Einlassventile ,10, Luft
von aussen in die Leitungen 11 liefern oder hereinlassen , und oder, worin der Kolbenhub
so lang ausgebildet ist, dass der Kompressionsdruck in der betreffenden Kammer so
hoch wird, dass er die Selbst= entzuendungstemeperatur ueberschreitetbund daher
kein Gemisch angesougt wird, sondern Brennstoff durch die betreffende Ein= fuehrung
16,17 in die betreffende Kammer 27,29 gefoerdert wird, und oder,worin Aussendeckel
8 rueckwaertig der Kolben 2,4 Kamniern verschliessen, um die Abgase nicht frei entweichen
zu lassen, sondern einem Turbolader 12 zu zufuehren, und / oder, worin mindestens
eines der Kolbenteile 2,4,3 mit einem Abge = berteil 7 versehen ist, von dem die
Arbeitsleistung der Achsialbe= wegung der Kolben 2,4 abgenommen werden kann; oder;
dass die Kolbenstange 3 laenger ausgebildet ist, zwischen den genannten Kammern
27,28 zwoi Trennwaende 115,215 angeordnet sind, die die Mittelwand 15 ersetzen und
die betreffenden Kammern 27 und 28 um die Kolbenstange 3 herum verschliessen, die
genann= ten Steuernuten 5,6 so angeordnet sind, dass die betreffende Trenn wand
belaufend, den betreffenden in der betreffenden Trenn and 115, 215 angeordneten
Einalsskanal 16,17 zur entsprechenden Zeit und Achsiallage der Kolbenanordnung 2,3,4
mit der betreffenden Kammer 27 oder 28 verbinden und ausserdem zwischen den genannten
Trenn= waenden ein den betreffenden Kolbenstangenteil 3 umgebender Raum 103 angeordnet
ist, in dem entweder Mittel zur Abnahme der Leistung von der Kolbenstange 3, zum
Beispiel nach den Figuren 51, 52 angeordnet sind, oder diese Anordnung zum Beispiel
mittels der Welle 2 mit Hubsclieiben 4 dazu dient, die beiden Kolben zum Parallel-Lauf
mit anderen substanziell gleichen Kolben zu zwingen, oder, der dazu dient, in diesem
Raume 103 eine Kompressoren- oder Pump-Anordnung zum Beispiel nach den Figuren 46
bis 49 oder 51 und 52 oder dergleichen zur Abnahme der ! si =
stung
in einen oder mehrere Druckluft oder Druckfluessigkeits Stroeme, zum Beispiel Hydrofluidstroeme
umzuwandeln, und/oder wobei diese Abnahme und Umwandlung durch Schablonen 40,43
oder dergleichen mit Kurvenflaechen 41,44 erfolgt, die den Bedingungen der Gleichungen
der Figur 50 entsprechen, und/oder worin Kolbenschuhreibung vermindernde Schwenkheleb
32, z.B. nach Figuren 46 bis 49 mit ihren Teilen und Zubehoer zugeordnet sind, und/oder,
worin Fuehrungen 63,64 fuer Schablonentrae ger 62 angeordnet sind, und/oder, worin
Mittel, zum Beispiel 50,51,8,2,4 49 der Figuren 51,52 oder 123,223,323,126,120,
121,123 usw. der Figuren 70 oder 71 achsial ausserhalb der Kolben 2,4 oder in dem
Raume 103 zwischen den Trennscheiben 115,215 angeordnet sind, um ein Anstossen der
Frei flug- Kolben Anordnung 2,3,4 an Endwaende 8, Mittelstueck 15 oder Trennwaen
de 115,215 zu verhindern, also den Hub der Kolbenanordnung 2, 3,4, auch dann gewaltsom
zu begrenzen, wenn die Kolbenanordnung nung hohe Massenkraefte infolge sehr hoher
Rch5ialbewegungs-Frequenz hat, die ohne solche Begrenzung der Hubwege die Kolbenanordnung
gegen die genannten Teile schleudern koennte, und/oder, wobei durch diese Anordnung
die Achsialhubfrequenz der Kolben -Anordnung 2,3,4 erheblich oder fuehlbar ueberdas
bisher erreichte hinaus gesteigert wird und/oder, worin die Anlage benutzt ist,
um eine Mehrzahl verhaeltnisgleich zueinander foerdernder Druck= fluidstroeme zu
erzeugen, und/oder worin achsial auserhalb der Endwaende, die von Kolbenstangenverlaengerungen
333 durchlaufen sind, zum Beispiel nach Figur 67, Ladedruck-Aussenkammern 100, 200
mit darin eintaL4chenden Aussenkolben 202,203 angeordnet sind, die Luft ueber Einlaesse
204 aufnehmen und ueber Auslaesse 205, 206 komprimiert oder'vorkomprimiert durch
Leitungen ueber Ein= lass-Einwegventile 19 in die betreffende Kammer 27 oder 28
foerdern, (z.B. Figur 67 mit Ventil 25,19 nach Figur 68) und/oder, in dem der Motor
nur das Gehaeuse 1 mit den Kammern 27,29, Kolbenanordnung 2,3,4, Auslass 29 und
Einlass 25,19 moeglichst mit einem Turboloder dazwischen hat, um eine Hoecht= leistung
bei geringstem Gewichte zu erzielen, und/oder, wobei mehrere solcher Motoren durch
Pleuel und Kurbelwelle 123,223, 323,126 nach Figuren 70,71 zum Parallellauf gezwungen
werden,
und/oder die Kurbelwellen-Pleuel-Anordnung nach den Figu
= ren 70,71 nur an einem Ende eines der Kolben 2 oder 4 des betreffenden Motors
1, 401, 501 angeordnet, um hohe Leistung bei geringem Gewichte zu erzielen, und/oder,
worin die Kurbel = welle mit Pumpmittel 130 bis 133,134 bis 137 oder einigen derselben
selben verbunden ist, sodass die Anlage nach Figuren 70 und 71 einen Hydrofluid
foerdernden Verbrennungsmotor beildet,der zum Beispiel hohe Leistung bei geringem
Gewicht, zum Beispiel fuer den Senkrechtaufstieg von Tragfluegelflugzeugen einsetzbar
ist.
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Berichtet wird noch, dass die annahme, dass Freiflugkolbe mit 10
000 Doppelhueben fahren koennen, wie in den Figuren 67,68, vermu -tet, keine Ueberlegung
des Erfinders ist, sondern dass diese Behaup -tungen aus den achtziger Jahren aus
den VDI Nachrichten stammen.
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Da die Massenkraefte bei 10 000 Hueben bereits hundertmal hoevher
sind, also 100 mal hoehere Verzoegerungskraefte benoetigen, als bei 1000 Hueben
in gleicher Zeit, ist der Erfinder dieser MitteiLungen gegenueber etwas misstrauisch.
Schon im zweitem Weltkriege war es so, dass wir nicht erfuhren, was im Auslande
geschah und heute ist es so, dass zum Beispiel der Durschnittsbtcrqer nicht die
geringste Ahnung davon hat, wer zum Beispiel den summengeregelten Bagger erfunden
hat, oder wer schon vor zwei Jahrezehnten praktische Volksfl/ugzeuge patenfiert
erklelt nd konstruierte, oder wer die Leistungsgewichte der Radialkolbenaggregate
auf das hunderste Teil reduziert hat. Umsomehr ist man Propagande ueber Wundermotoren
in der Presse ausgesetzt, die dann der Motor des Jahrhunderts heissen. In der gegenwaertigen
Erfindung ist der Leistungsvergleich zwar gemacht worden, doch haelt der Erfinder
staerkere Sicherungen gegen Anlaufen des Freiflugkolbens an einen Zylinderdeckel,
eine Mittelwand oder eine Trennwand fuer zweckdienlich, als die reine Steuerung
durch Gasquerschnitte, wenn die 20 000 oder 30 000 Doppelhuebe pro Minute erreicht
werden sollen, ueber die die VDI Nachrichten berichten. Daher die sichernden Massnahmen
in der gegenwaertigen Patentanmeldung, denen noch weitere in Zusatzanmeldungen nachgereicht
werden moegen, Immerhin muessen bei 30 000 Upm die Verzoegerungskraefte fuer den
Freiflugkolben bereits 900 mal staerker sein, als bei 1000 Doppelhueben pro Minute.
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Am leichtesten zu bauen ist heutzutage von den Freiflugmotoren der
beschriebenen Figuren die Ausfuehrung nach Figuren 70 oder 71, oder Anbringung eine
Kurbelwellen - Leistungsabnahme - Anordnung an einem Ende eines der Kolben der Figur
45,67 oder 68, denn Kurbelwellen und Pleuel kann man als Ersatzteile billig von
Kfz -Haendlern kaufen. Ohne eine Leistungsabnahme - Anordnung an den Freiflugkolbenaggregaten
machen sie nicht viel Sinn, wie schon aus den genannten USA Patenten des Erfinders
hervorgeht.
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Selbst dann, wenn die Leistung elektrisch abgenommen wird, bleibt
doch fuer hohe Hubfrequenzen von vielen 1000 Doppelhueben pro Minute eine Sicherung
gegen Anlaufen eines der Teile an ein anderes zweckmaessig. Dafuer gibt die gegenwaertige
Patentonmeldung Hn = haltspunkte und weitere moegen ggf, in Zusatzpatentanmeldungen
noch folgen.
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Der Otto-Motor mit Wasser-Nachspritzung der Figur 72 mit dem P-V
Diagramm nach Figur 74 erhaelt heute wieder etwas Sinn, weil heute billige Turbo-Chargierung
moeglich ist. Urspruenglich nahm der Erfinder in einer USA Anmeldung on, dass die
grosse Volumenausdehnung des Dampfes, wenn das Wasser in Dampf umgeformt ist, eine
Leistungststeigerung moeglich mache, wenn man die Hitze zur Aufheizung des Wassers
zu Dampf aus dem Brennraum entnimmt. In Figur 76 wurde damals angenommen, dass das
zu einem geringerem Luftbedarf fuehren koennte. Nach den Ueberlegungen aus den letzten
Manaten ist das aber nicht richtig. Der Heizwert, den die Luft maximal aus dem Bernnstoff
aufnimmt, reicht nicht aus, um ebenso viel Rauminhalt Dampf zu erzeugen, wie das
Gas hat. Daher hat die Figur 72 insbesondere dann Sinn, wenn a) der Motor mittels
Aufladung (Turbo-chargierang) eine hoehere Luftmenge als bei natuerlicher Ansaugung
aufnimmt, oder b) das Wasser im Kuehlraum des Motors moeglichst bei hohem Druck,
z. B. 15 oder mehr BAR fast auf die Saettigungstemperatur vorgewaermt ist.
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Dann ist die stufenweise Wassernachspritzung durch Einlaesse 47,48,49
der Figur 72 gelegentlich zweckdienlich, um die Gas -Temperatur zu kuehlen. Diese
Kuehlung kann dann zwar zu etwas Leistungsabfall fuehren, spart aber Aussenkuehlung
und verringert Verluste durch Aussenkuehlung, sodass in der Summe nicht immer Leistungsverlust
entstehen muss, sondern auch ein Leistungs Gewinn entstehen kann. Jedoch nicht immer.
Die Ein = spritzmittel zum E inspritzen von Wasser unter hohem Druck zur schnellen
Verdampfung entsprechend kleiner Troepfchen stehen heute durch die Teile der Voranmeldungen
zur Verfuegung und koennen besichtigt werden. Sinngemaeses gilt fuer die Figuren
75 und 76, die Prioritaetsanmeldungen fuer die gegenwaertige Anmeldung und eine
der Voranmeldungen sind. Auch hier ist die stufenweise Wassernachspritzung durch
Einloesse 65,66 gezeigt und in Figur 78 sind die Berechnungsformeln gegeben, mit
denen man die Foerder = menge an Wasser durch konische Pumpelemente des Erfinders
und seiner Partner errechnen kann. Einzelheiten dazu in e iner der Voranmeldungen.
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Beim heutigem Stande der Untersuchungen vom August 1982 hat der Erfinder
den Eindruck, dass die Wassernachspritzung nicht uebertrieben werden sollte, weil
mit ihr eine beachtliche Wirkungsgrad verminderu ng parallel zu gehen scheint. Siehe
hierzu die vorlaeu = figen Daten in den Figuren 60 bis 63. Die Wassernachspritzung
ist heute keine technische Schwierigkeit mehr, da in der Voranmeldung Hochdruckwasserpumpen
von hoher Lebensdauer offenbart sind.
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Doch sollte nur dann und nur soviel Wasser eingespritzt werden, wie
zur Temperaturverminderung notwendig ist. Insbesondere bei Turbo -Chargierung der
Motoren. Doch ist es ein Mittel der Erfindungßdie Verluste durch Wassernachspritzung
betraechtlich dadurch Zfl reduzieren, dass man das zu verdampfende Wasser erfindungsgemaess
im Abgase auf Siedetemperatur vorwaermt oder es ueberhaupt unter beachtlichem Drucke
im Abgase vorwaermt. Denn dann faellt der Warmeanteil zur Aufheizung des Wassers
beim Einspritzen in den
Motor der Figuren 40,41,56,72 oder 75 aus
und die Verdampfungswaerme ist dann wesentlich geringer. Die Wirkungsgrade des Motors
dieser Figuren mit Wasser = nachspriztung nehmen dann wesentlich weniger ab, als
in den Diagrammen der Figuren 60 bis 63 angegeben Oder sie nehmen sogar zu, insbesondere
auch durch Einsparung von Verlusten durch Aussenkuehlung der Zylinder = waende und
das Abgas der arenn kammer verringert dann trotzdem, wie angestrebt, seine Temperaturen
betraechtlich. Dieses ist, falls nicht vorbekannt, eine Lehre der gegen w aertigen
Patentanmeldung. Entsprechend bekommen die Figuren 72 bis 76 dann wieder Sinn. (Figur
73 wird gesondert beschrieben. Die Figur 73 dient dazu, die Zylinder der Verbrennungs
= motoren fuer hoehere Drucke standhaft zu machen. Dazu sind die Druckkomern 78
oder 79 oder eine derselben um den Zylinder 76 gelegt, sodass die Zylinderwand 76
von beiden Seiten her unter etwa gleichen oder angenaehert gleichen Drucken steht,
Jedenfalls aber die Druckdifferenz geringer ist, als beim ueblichem Zylinder n der
freien Atmosphere.
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Die Ziele der Figuren 72 bis 76 versucht die Erfindung, beispiels
« weise dadurch anzustreben, dass die Drucke im Brennraum, die Querschnitte der
die Brennstellen beeinflussenden Einlaesse und die Geschwin = digkeiten der komprimierten
Luft, wie der Brennstoffzufuehrung nach den Lehren der Patentanmeldung oder derer
Mathematik, erfolgt, eventuelle Wassernachspritzung die Temperaturen senkt, wobei
die Wassernachspritzung auch in Zweitakt oder Viertakt Motoren noch der Figur 72
geschehen kann, Jedoch so geschieht, dass der Wirkungsgrad nicht unter den der Dampfamaschine
absinkt, insbesondere Wassernachspritzung dann vorgesehen sein kann, wenn eine Aufladung
des Kompressors erfolgt, sodoss hoch konzentrierte Luftzufuhr eine hohe Heizwert
Einfuehrung an Brennstoff ermoeg = licht, doss die beschriebenen Verhaeltnisse im
Sinne der Figuren 60 bis 63 oder unter Benutzung der in den Anmeldungen offenbarten
neuen mathemotischen Formeln erfolgen oder, dass die Zylinderwand radial aussen
von mindestens einer, in bevorzugter Wciso aber mehrercn, Karnmern 78 oder 78 und
79 umgeben ist, in die durch Leitung(en) 80,81 ein Druck eingefuehrt wird, der substanziell
etwa dem in dem betreffendem Teile im Zylinder 75 herrscht, wobei die genannten
Kammern 78,79 in einem den Zylinder 76 umgebendem Gehaeuse 800 angeordnet ist oder
sind) oder1 dass Wassereinspritzung an verschiedenen Stellen relativ zum Abstand
vom Verbrennungsbeginn nach den Figuren 72 oder 75,76,74 eingespritzt wird, um Wasserdampf
zu erzeugen, die Aufheizung aus dem heissem Gase zu entnehmen und dadurch das Dampfvolumen
zu addieren , leider unter Verlust an Gas = Expansionsvermoegen, Jedoch um die Gastemperatur
zu senken.
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Die Figuren 58 und 59 zeigen ein Ventil, das insbesondere bei Anwendung
in dem Sternzylinder-Aggregot der Figur 7 oder den entsprechenden Figuren in einer
der Voranmeldungen, Bedeutung erlangen mag. Denn das Aggregat der Figur 7 bzw. de
der Voranmeldungen hat den grossen Vorteil den geringsten Tot -roum bei grosser
Foerdermenge als Kompressor zu verwirklichen.
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Man treibt die Kolben 26 von radial aussen her mittels den Hubringen
der Erfindung radial einwaerts oder mit Pleueln von Kurbelwellen, die, wie die Hubring,
dazu parallel laufend angetrieben sind.
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Dabei wird eine sehr grosse Luftmenge in der ganz kleinere, fast totraumlosen
Mittelkammer 15 zu hohem Druck konzentriert. Die Gefahr, dass die Kolbenspitzen
aneinander fliegen oder stossen, ist nicht sehr gross, da das Auslassventil 79,
wie in der Voranmeldung beschrieben, auf hohen Druck eingestellt werden kann, sodass
eine starke Bremunsung oder Widerstandsleistung gegen den Einwaerts Hub de Kolben
26 bereits vor Erreichen der inneren Totpunktlage erfolgt. Bei den hohen Drehzahlen,
die die Gleitschuhe an den Zubringen zulassen und die vermutlich besonders die Kurbelwelle
der Figur 77 zu versprechen scheint, ist es daher ebstrebenswert, auch das Aggregat
der Voranmeldung, mit dem sich die Figur 7 befasst, noch weiter auf hoehere Hubfrequenzen
zu steigern.
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Dazu werden groessere Einlassquerschnitte fuer die Einlassluft zweckdienlich,
als sie bisher in diesem Aggregat, mit dem sich die Figur 7 befasst, vorgesehen
sind. Daher wird nach dem Erfindungs beispiel der Figuren 58 und 59 ein Ventil 84
mit Ventilsitz 85 grossen Querschnittes und stroemungsguenstiger Form angeordnet,
dass eine Stirnflaeche 181 ausbildet, die mit dem Radius 81 der Kolben 26 zu den
Kolbenaussenflaechen komplementaer geformt ist. Folglich vermindert diese Anordnung
Totraum oder beachtlichen Totraum vor dem Ventil, also zwischen dem Ventilkopf und
den Kolben 26.
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Damit diese Anlage betriebssicher ist, wird das Ventil mit einer Fuehrung
93,94 versehen, die eine Verdrehung des Ventiles um seine Achse verhindert. Damit
bleibt die Stirnflaeche immer in der gewuenschten Lage relativ zu den Kolben 26.
Auss erdem ist eine starke Anordnung 88 bis 91 angeordnet, mir der das Ventil gegen
den Druck in dem Mittelraum 15 willkuerlich und zeitlich gesteuert geoeffnet oder
verschlossen word. Das Ventil hilft daher miL, groessere Luftmengen in die Mittelkammer
15 zwischen den
den mehreren, mindestens drei Kolben 26, herein
zu lassen und daher hoehere Hubfrequenzen rationeller zu zu lassen.
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Die Verwirklichung ; 1 des Zieles der Figuren 58,59 werden beispielsweise
dadurch angestrebt, dass nach denjenigen Figuren einer der Voranmeldungen, mit de
= ren Verbesserung sich die Figur 7 befasst und nach den Figuren 58,59, in der mehrere
Kammern, zum Bei = spiel Zylinder 8,26 sternfoermig mit Achsen io einer gemeinsamen
Ebene angeordnet sind, die Zylinder sich in der Mitte treffen, in den genannten
Zylindern Kolben 26 reziprokieren und deren Reziprokation radial von aus en zum
parallelem Gleich = lauf einwaerts und auswaerts mittels radial aussen angeordneter
Hubschelben oder Kurbelwellen und Pleueln erzwungen Wird, worin die Kolbenkoepfe
80 einwaerts gerichtete Stirnflaechen von solcher Form haben, dass beim innerstem
Totpunkt die genannten Stirnflaechen ohne nennenswerten Zwischenraum fast einander
beruehren und nur einen Kammernrest 15 von nur we = nigen Cubicmillimetern oder
cubiccentimetern lassen, sodass die Anlage als Kompressor fast alle Drculuft aus
dem Innen= raum zwischen den Kolben herausfoerdern kann, selbst bei Drucken von
ueber 25 oder ueber 100 Bar, ohne nennenswerte Totraum oder Reibungsverluste zu
erleiden und worin dem Gehaeuse und der Innenkammer 15 zwar einendig das Auslassventil
79 zugeord = net ist, am anderem Ende aber ein viele Luft rationell hindurch = lassen
Einlassventil grossen Querschnittes , naemlich das Ventil 84 der Figuren 58,59 angeordnet
ist, das zum Beispiel eine Stirnflaeche 181 mit dem Radius 81 der Kolbenaussenflaechen
hat, damit diese Stirnflaeche sich den Kolbenaussenflaechen ohne wesentlichen Totraum
zu lassen, naehren kann, bevorzugterweise unter einem Kegelsitz 85, und/oder, worin
das Ventil 84 mit
einer Sicherung und Fuehrung 93,94 gegen Verdrehung
um die Ventilachse 184 versehen ist, damit die Stirnflaeche 181 sicht nicht verdrehen
kann und immer parallel zu den Aussen= floechen der Kolben 26 gehalten bleibt, und/oder
worin das Ventil 84 mit einer starken Anpress- und Abhebe - Vorrichtung eitlich
praezise im Verhaeltnis zur Kolbenlage der Kolben 26 gesteuert versehen ist, zum
Beispiel mit dem Kolben 92 zwischen den Druckkammern 89,90 in Gchacuse 87, die durch
Kanaele 88,91 zeitlich genau mit Druckfluid hohen Druckes beauf = schlagt werden,
damit das Einlassventil so fest mit dem Kopf 85 in seinem Sitze am Zylindergehaeuse
8 bleibt, wenn der hohe Druck in der Innenkammer 15 gebildet wird, dass durch den
Ventilverschluss 85 auch bei hohem Drucke in der Innenkammer 15 keine Luft oder
kein Gas (substanziell nicht) entweichen kann, trotzdem aber der Venti Iverschluss
85 so geformt und so bemessen ist, dass grosse Luftmengen beim Auswaertshub der
Kolben 26 in die die Mittelkammer 15 und die Zylinder schnell einstroemen kann,
um hohe Hubfrequenzen und sehr hohe Drucke bei nahezu verlust = losem und totraumlosern
Betrieb des Aggregates zu verwirklichen, zum Beispiel, auch , um dadurch einen rationellen
Motor nach der Erfindung zu schaffen, der mit Sicherheit ausreichend hohen Druck
in der Vorkammer zur Brennkammer zum Beispiel in den Kammern 27,200, der Figuren
40,41; oder 63,64,67 der Figu = ren 53 bis 56 oder 64 der Figur 75 oder 8,9 der
Figur 1 zu erzeugen, der so ho he Kompressions-Temperatur hat, dass diese mit Sicherheit
den Brennstoff schnell und fast vollstaendig ver = brennt und gegebenenfalls einen
Ueberdruck ueber den in der Brennkammer 5 liefert, der eine starke Zwangsstroemung
durch den engen Spalt in der Brennduese oder Brennstelle der betreffenden den Figuren
erzeugt.
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Die Figur 77 befasst sich ebenfalls mit der erwuenschten Leistungssteigerung
von Verbrennungsmotoren pro gegebenem Ge = wicht. Die Kurbelwellen der Figur 64
zum Beispiel laufen zwerlaessig ssig bis etwa 10 000 Upm mit hydrodynamischer Schmierung.
Ob sie bei noch hoeheren Drehzahlen noch sicher laufen, ist zur Zeit nicht ausreichend
bekannt. Der Anmeldung liegt daher der Gedanke zugrunde, dass das Pleuel einer solchen
Kurbelwelle zwar nur etwa 600 Gromm wiegt und einen auf mit dem schwersten Teil
von etwa 60 mm Durchmessern pro Umdrehung beschreibt. Dabei wird die Zentrifogalkraft
bereits F = m r alsoaetwa 19 Kilogramm bei 1000 Umdrehungen pro Minute. Diese Last
von etwa 20 Kg kann das hydrodynamische Lager leicht tragen. Bei 10 000 Upm, also
zehn mal hoeherer Drehzahl aber wird die Zentrifigualkraft, da sie mit dem Quadrat
der Umlaufzahl waechst, bereits lo mal 10, also hundertmai so gross. Das sind dann
bereits 2000 Kg Zentrifugalkraft. die auf etwa 9 Quadratcentimetern getragen werden
rnuessen. ( 9cm2 Lagerflaeche.) Man hat also bereits 200 Kg Last pro Quadratcentimeter,,.wos
fuer hydrodynamische Lager zwar noch nicht zu hoch, aber doch schon betraechtlich
ist. Bereits bei 12 000 Upm wuerde der Lagerdruck rund 300 Kg pro cm2. Der Drehzahlsteigerung
sl nd also Grenzen gesetzt./ Daher strebt die Figur 77 der Erfindung an, gross bemessene
hydrostatische Druckfluidtaschen an den Stellen der Kurbelwelle anzuordnen, an denen
die Zentrifugalkraft wirksam wird. Die Druck = fluidtaschen 86,87 werden dazu durch
die Kanaele 85,88 mit hydrosta = tischem Druckfluid gefuellt. Man kann nun erfindungsgemaess
ausserdem noch den Druck in den genannten Taschen drehzahlabhaengig steuern.
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So kann man Jeden Druck zum Beispiel zwischen 0 und 500 Bar relativ
einfach in die Drucktaschen der Figur 77 leiten. Dadurch strebt die Figur an, die
Drehzahl der Kurbelwelle n och weiter steigern zu koennen, oder aber den Bedarf
an Gegengewichten aufzuheben, indem die entgegengwirkenden Druckfl uidtaschen entsprechend
platziert und ausgedehnt werden. So sollte es moeglich werden, die Drehzahl um wenige
tausend Upm zu erhaehen, was ganz entscheidend ist fuer die Leistungssteigerung
von Motoren fuer den senkrechten Aufstieg von Flugzeugen mit preiswerEen Antriebsmotoren.
Bei 14000 Upm z.B. wird die Fliehkraft der ge = nannten Pleuel etwa 4000 Kg. Diese
kann man mit entsprechenden
Druckfluidtaschen 86,87 noch tragen.
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Das Ziel der Figur 77 versucht die Erfindung beispielsweise dadurch
zu erfuellen, doss eine Kurbelwelle 483 zum Beispiel nach der Figur 77 so ausgebildet
ist, dass ein Kanal 85 Druckoel in in der Kurbelwelle angeordnete Druckfluidtaschen
86,87 leitet, wobei die Druckfluidtaschen 86,87 den Lagerflaechen in der Lagerung
und im Pleuel zu offen sind und w inke hwaess ig so um die Kurbelwelle verteilt
sind, dass die Druckfluidtaschen in Richtung der auf die Kurbelwelle und Pleuel
ausgeuebten Kraefte, insbesonder Fliehkraefte entgegengesetzt gerichtet wirken und
diese Kraefte ausbalanzieren oder teilweise aus = balanzieren, wobei der Druck im
Schmierfluid automatosch in Abhaengigkeit von der Drehzahl gesteuert sein sollte
und die Druckfluidtaschen entsprechend platziert und bemesse sind, dass die Gegengeweichte
der bisherigen Kurbelwellen zum Beispiel ganz oder teilweise gespart werden koennen
und/oder die Druckfluidtaschen die Kurbelaelle und die Pleuel 84 so gut tragen und
lagern, dass die Kurbelwelle 483, bzw. 83 mit ho h en Drehzahlen umlaufen kann oder
hoehere Drehzahlen ermoeglichst, als das mit bisherigen hydrodynamischen Lagern
oder Waelzlagern moeglich war.
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Fuer die Anmeldung werden die Prioritaeten jener Voranmeldungen in
Anspruch genommen, teilweise oder ganz, die weniger, als ein Jahr alt sind. Zum
Beispiel die der Hauptanmeldung 31 35 675 vom 9.9. 1981 oder einer Anmeldung vom
gleichem Tage und die Voranmeldungen vom 13. Juli 1982, deren Aktenzeichen nicht
bekannt sind, weil die Empfansgbescheinigungen verloren gingen, sowie die der Anmeldung
von Ende August 1982 und eventuell eine oder einige USA Prioritaeten. Die genauen
Aktenzeichen werden nachgereicht, wenn sie bekannt sein werden und dann auch berichtet,
zu welchem Hauptpatentgesuch diese Anmeldung eine Zusatzanmeldung Sein soll.
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Durch die Figuren 81 bis 93 wird der Aufbau oder die Brennanlage eines
Motors vervollkommnet, So werden die Arbeitszylinder von Frischluft durchspuelt,
wenn der Arbeitshub beendet ist und diese Frischluft wird in den Arbeitszylindern
beim Etnwaertshub der Kolben vorkomprimiert. Die Hochkomprimierung erfolgt danach
im Hauptkompre = ssor. Die Durchspuelung und Weiterleitung der Gase und der Frischluft
erfolgt durch entsprechende ausgebildete Ventile, die bevorzugt Schwenk -oder Schwing-Ventile
sind. Brennstofftapes koennen mehrere uebereinander an oertlich unterschiedlichen
Stellen verwendet werden, um die Voll = staendigkeit der Verbrennung besser zu sichern.
Aschen und Fremdstoffe werden unter Rotation gesammelt und in Raeumen unter Druck
oder unter Druck zu festen Massen komprimiert, um als kleinere Daten besser ent=
fernt und gelagert werden zu koennen. Eine automatische Austauschvorrich = tung
fuer die Fremdstoffsammelbehaetter kann angeordnet werden. Grosse Kolbenhuebe von
40 Prozent des Abstandes der betreffenden Rchsen koennen @@@oicht werden. Druckwellen
koennen vorwendet werden, um die Verbrenn= ung vol lstaendiger oder intensiver zu
machen. Wasser kann im Abgas im Auspuff oder in zu kueholenden Raeumen der Anlage
vorgewaermt oder verdampft werden, um Dampf oder vorgewaermtes Wasser in die heissen
Gase einzusenden, wobei die heissen Gase kuehlen, sodass die Tempera = turen der
Anlage maschinenmaessig besser beherrschbar fuer hohe Druck -Gefaelle werden und
dabei ein hoher Wirkungsgrad des Motors gesichert bleibt oder erzeugt wird.
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Zum besserem Verstaendnis der Geschichte der Feststoffpulver, bzw.
Kohle -Motoren weist der Erfinder darauf hin, dass Herr E. E. Soehngen in Fairborn
im Staate Ohio in den USA im Jahre 1976 im Auftrage der USA Regierung einen sehr
umfangreichen und anscheinend zuverlaessigen Bericht ueber die Entwicklunc von Kohlenstaub
Diesel Motoren in Deutschland erstellt hat. Dieser Bericht ist vom US Deportment
of Commerce in Springfield, Virginia 22 161, USA erhaelt lich. Der Titel iautet
: "Development of coal-burning Diesel Engines in Gernnny".
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Der Erfinder wurde von Herrn Dr. H.D.Schilling der Bergbauforschungs
GmbH in Essen auf diesen Aufsatz aufmerksam gemacht.
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Der genannte Bericht beschreibt in vielen Einzelheiten die fruehere
Entwicklung und Bewaehrung von Dieselmotoren mit Ein = spritzung und Verbrennung
von Kohlenstaub.
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Insbesondere ist interressant darin, dass fast hundert Patente in
diesem damaligem Fachgebiete bestanden, die mit Kohlenstaub betriebenen Motoren
Lebensdauer der Kolben und Zylinderwaende von etwa 3000 Stunden erreichten und die
Kohle soweit von Asche gereinigt war, dass die sogenannte "solvent refined" Kohle
nur noch 0,04 bis 0,06 Prozent Asche hatte., Da fast alle Forschungsberichte und
die meisten der damals gebaut gewesenen Motoren durch Kriegseinwirkung verloren
gingen und der genannte Bericht der einzige zu sein scheint, der alle muendlichen
Ueberlieferungen ueberlebender zusammenfast, scheint dieser Bericht die einzige
Literaturstelle zu sein, an der man sich heute noch ausreichend umfangreich ueber
die damalige Kohlenstaubmotoren Entwicklung informieren kann.
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In Figur 81 sind nur dieJenigen Bezugszeichen und Bezugsnummermeingetragen,
die gegenueber der Figuren 40 oder 41 der Patentanmel = dung noch neu sind. Das
Arbeitsgas drueckt auf die Kolben 1 und 2, wodurch die Kurbelwelle 111 in Drehung
versetzt wird und den Hauptkom = pressor 5 und 6, bzw. dessen Kolbenantriebe mit
in Bewegung versetzt. Der Kolben 3 arbeitet in Figur 1 im Aufwaertshube und druetkt
vorkomprimierte Luft aus dem Zylinder 4 heraus in den Hauptkompressor 5,6 herein.
Erfindungs = gemaess ist der Zylinder 4, waehrend der Kolben 3 sich in der Naehe
des un teren, aeusseren, Totpunktes befand, von Frischluft durchspuelt und mit Frisch
luft gefuellt worden. Das gleiche geschieht mit den anderen Zylindern, die die Kolben
1 und 2 enthalten, wenn diese Kolben in der Naehe des betreffenden aeusseren (unteren)
Totpunktes sind. Wie dieser Vorgang gesteuert wird, erklaeren die Figuren 2 bis
5. Die hoch komprimierte Luft verlaesst die Haupt kompressoren und stroemt durch
Leitung 7 in den engen breiten. Schlitz 8 hinein, in den die duenne breite Spitze
des Kohle-rapes 18 eintaucht. Die dauernde Zu = fuehrung der komprimierten Luft,
die 40 bis 150 Bar Druck und Temeperaturen von 400 bis vielen hundert Grad Celsius
hat,sowie die angemessene regelmaessige und dauernde Zufuehrung der Spitze des Brennstoff-tapes
18 mit der im Ver = hael tnis zur Luftgeschwindigkeit richtigen Zufuehrungsgeschwindigkeit
erfolgt automatisch oder durch Gaspedal geregelt. Erfindungsgemaess kann Wasser
in der Kammer 20 im Gehaeuse 19 im Auspuff auf eine erste Temperatur vorge = waermt
werden, um dann in Kuehlkammern 15 auf eine zweite, hoehere Tempe = ratur weiter
erhitzt zu werden. Dabei kann das Wasser bereits verdampft sein, oder in der Kammer
9 im Brennraum weiter erhitzt werden auf eine dritte Tem = peratur, die dann hoeher,
als die zweite Temperatur ist. Schliesslich kann Wasser oder Dampf in das heisse
Brenngos in der Brennkammer eingelassen oder eingespritzt werden, um die Temperatur
der Gase zu kueheln, und sich in an der Expansion beteiligbaren Dampf zu verwandeln.
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In der Reinigungsanlage ist nach der gegenwaertigen Erfindung gege6ekenfalls
der rotierende Hohlkoerper 10 angeordnet. An ihm, bzw. an seiner Innenwand'sollen
sich Fremdkoerper, die durch Zentrifugalkraft nach aussen geschleudert werden, sammeln
und unter dem hohem Brennraumdruck nach Moeglichkeit komprimiert sein, um einen
geringen Raumbedarf zu haben.
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Der rotierbare Hohlkoerper 10 wird, wenn er voll von Fremdkoerpern
ist, zusammen mit den Fremdkoerpersammelkammern bei der Tankstelle fuer Kohle-tapes
18 ausgetauscht und durch leere, saubere erstezt.
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Der Vorteile der Erfindung nach Figur61 besteht darin, dass die Hauptzylinder
und Kolben 1 bis 4 mittels Frischluft gefuellt und gekuehlt werden, und gleichzeitig
in ihrem zweitem Hube, dem 4ufwaertshub, kein hei = sses Abgas ausstossen, sondern
kuehlere vorkomprimierte Luft vorkomprimier ren und ausliefern, um dem Hauptkompressor
5,6 die Komprimierung der Luft a auf die erforderlichen sehr hohen Drucke und Temperaturen
fuer die Zuendung und Verbrennung des Kohletapes 18 zu erleichtern. Ausserdem hat
die Anord nung nach FigurS1 den Vorteil, dass das Wasser bereits in dem Auspuffgas
und, oder in zu kuehlenden Kammern des Apparates vorgewaermt wird, sodass die hohe
Verdampfungswaerme fuer das Wasser nicht voll oder ueberhaupt nicht, aus dem heissem
Bernngase entnommen werden muss. Das erhoeht den Wir = kungsgrad der Anlage betraechtlich
und naehert sie den Wirkungsgraden des herkoemmlichen mit Petroleum betriebenem
Dieselmotors an. Gleichzeitig werden die heissen Gase dabei auf eine geringere Temperatur
reduziert, sodass ggf. die Kuehlung der Zylinderwaende ueberfluessig wird, was fuer
die Erzielung eines guten Wirkungsgrades hilfreich sein kann. Bei der aktuellen
Ausbildung eines solchen Verbrennungsmotors muessen Jedoch, wenn er hohen Wirkungsgrad
erreichen soll, die technischen und mathemati = schen Berichte der Firma Rotary
Engine Kenkyusho beachtet werden. Denn Verwendung von zu viel Wasser hilft zwar
die Temperatir betraechtlich zu senken und macht die mechanische Beherrschung des
Motors einfach, doch verringert sie auch den Wirkungsgrad betraechtlich.Die mathematischen
Grundlagen fuer den thermischen Wirkungsgrad muss man also beachten und dabei ist
zu bedenken, dass fuer diese hohen Temperaturen in der deutschen Literatur keine
Mole ihr Diagramme zur Verfuegung stehen. Man ist also zur Zeit auf die technischen
Berichte der Firmen des Erfinders in deutscherSpr2re angewiesen.
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Nach der Figur St ist es ausserdem erfindungsgemaess auch noch moeg
1 ich, entweder die Geschwindigkeiten der einstroemenden komprimierten Luft, des
Kohle-Tapes, der Kohle-Staebe und des Brenngases absolut konstant und gleic hmaessig
zu gestalten, oder aber die mechanischen Getriebeteile zwischen der Kurbelwelle
und dem Hauptkompressor 5,6, so anzuordnen, dass diese Geschwindigkeiten nicht konstant
sind, sondern innerhalb gewisser Hochdruck -Bereiche Druckspitzen und Drucktaeler,
sowie Geschwindigkeits-Spitzen und Verzoegerungen, besonders im Brennraume ausbilden.
Solche Druckstoesse moegen dazu dienen , noch nicht verbrannte Reste zu neuer Verbrennung
schneller anzureizen und deren schnelle und vollstaendige nachtraegliche Ver= brennung
zu sichern oder anzustreben.
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In den Figuren 82 bis84 ist gezeigt, dass das Ventil 10 der Figuren
ie bis/9 der Patentanmeldung P-31 35 675S so ausgebildet werden kann, dass es eine
Durchspuelung der Zylinder,zB.1, bei der unteren (aeusseren) Tot = eunktlage oder
in Naehe des genannten Totpunktes des Kolbens, z. 8. 4, er = moeglicht oder sichert.
Dazu erhaelt das Ventil 12 die erweitereten Schlitze 13,14 und der Ventilkopf, bzw.
das Vcrtilgehaeuse 27 die Zufuehrungskanaele, bzw. den Zufuehrungskanal 113. Dieser
wird in bevorzLigterweise durch leicht vorkomprimierte Frischluft gefuellt, die
von einem Abgaslader oder einem sonstigem Lader zugefuehrt sein kann. Erfindungsgemaess
erhaelt dos Ventil 12 dann drei Hauptstellungenm. Stellung 1 : das Brenngas wird
durch Kanal 8 ueber den Steuerschlitz 10 (Lage in Figur ) in den Zylinder 1 eingelassen,
Stellung 2: Das Ventil 12 hat die Lage der Figur 2, also die, bei der der die Schlitze
13 und 14 mit dem Einloss 113 verbun en sind und die Frischluft z.B. vom Lader her
in den Zylinder 1 hereingedrueckt wird, wobei die Frischluft das Abgas aus dem Zylinder
herausdrueckt und durch die Auslasschlitze in den den Auspuff herausdrueckt. Stellung
3 : das Ventil 12 schwenkt weiter von der Stellung der Figur im Uhrzeigersonne noch
rechts, sodass der Zylinder 1 ueber Steuerschlitz 11 mit dem Kanal 9 verbunden wird.
Der Kanal 9 wird so zum Leitungskanal, der die im Zylinder 1 beim Aufwaertshube
des Kolbens 4 weiter verdichtete Frischluft oder das Gemisch dem Hauptkompressor,
beziehungsweise den Hauptkompressoren 5,6 zuleitet. Die Hauptkompressoren 5,6, koennen
zum Beispiel solche nach der Figur 23 der DE-OS 31 35 675 des Erfinders sein.
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In der Figursl sind diese Art Kompressoren 5,6 in schraeger, sphaerischer
Sicht eingezeichnet. Zu beachten ist noch, dass in dieser erfindungsgemaessen Ausbildung
das Ventil 12 kein Rotorventil mehr ist, sondern dieses Ventil jetzt ein Ventil
- Schwenkkoerper ist. (Pivot-body in englischer Sprache).
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Der Ventilkoerper 12 rotiert jetzt nicht mehr, sondern er schwingt
periodisch um seine Laen/gsachse112.
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In den Figuren 8+ und £5 ist gezeigt, wie der Ventilkoerper 12 der
Figuren 42 ? bis £t4 der Patentanmeldung mit einfachen Mitteln und in besipielhafterweise
von einem rotierendem in einen schwingenden oder schwenkenden (pivitirenden) Venttilkoerper
12 verwandelt werden kann.
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Der Koerper 12 erhaelt dazu beispielsweise an einem seiner Enden den
relativ zur Laensgachse 112 exzentrisch angeordneten Zapfen 21. An ihm ist der Kopf
26 als umgreifendes Auge gelagert, waehrend des Pluelel 22 am anderen Ende ein zweites
Auge 24 ausbildet, dass einen entsprechenden Zapfen 25 an einem Getriebeteile umgreift.
Das Pleuel 22 verbindet also die Zapfen 21 und 25. Das Getriebeteil, das den Zapfen
25 hat, ist durfh die Kurbelwelle in Rotation angetrieben, damit dieses Getriebeteil
zusammen mit der Kurbelwelle umlauft. Wichtig ist, dass die Mittelachse des Zapfens
25 weniger weit von der Achse 29 des Getruebeteiles entfernt ist, als die Achse
des Zopfens 21 von der Achse 112 des Ventilkoerpers 12 entfernt ist. Man sieht aus
Figur3 dass der Getriebeteil dann in Richtung des Pfeiles 31 volle Umdrehungen macht,
waehrend der Ventilkoerper 12 nur eone Schwenkbewegung in der Laenge des Pfeiles
30 um seine Achse 112 macht. Diese Ausfuehrung ist nur beispielhaft. Jede andere,
die gleiche Wirkung erzielt, mag verwendet werden.
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In den Figuren 92 und83 ist noch gezeigt, dass der Ventilkoerper
12 erfindungsgemaess zwoschen den Steuerschlitzen 13 und 14 mit einer Einweg -Ventilanordnung
60,61 versehen ist. Durch diese wird erreicht, dass die Frischluft aus Kanal 113
ueber dos Ventil 60,61 in den Zylinder herein = stroemen kann, dass aber keine komprimierte
Luft aus dem Zy'linder 1 heraus durch die Schlitze 13,14 in den Kanal 113 zurueckstroemen
kann, wenn bei der Rueckwaertsschwenkung die Schlitze 13 und 14 mit den Kanal 113
bzw. mit dem Zylinder 1 verbunden sind. Das Ventil 60 kann durch Andrueckmittel
61 verschlossen gehalten und bei Durchstroemung in Richtung von Schlitz 13 auf Schlitz
14 geoeffnet werden.
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Nach den Figuren 86 und J ? sind unter dem Brennkopf 222 eine Mehrzahl
von Fremdkoerper Sommelkammern 89 bis 89-C angeordnet. Sie werden in Figur von links
nach rechts mittels der Schubvorrichtung 110 ver schoben. Die leeren Sammelkammern
kommen von links und die vollen werden rechts herausgeschoben. Auf diese Weise werden
auch waehrend der Fahr des Fahrzeuges, dass mit Motoren der Erfindung ausgeruestet
ist, die Fremkoerper Sawmelbehcelter automatisch ersetzt,sodass die vollen abgeliefert
und neue automatisch gesetzt werden. 94 bis 99 zeigen die Halterungen und Befesti
= gungen, die ggf. automatisch etwas geloest und wieder gespannt werden koe = nnen.
Dabei ist Jedoch zu bedenken, dass der Fscheogehalt auch vorher reduziert werden
kann. Man wird ueberlegen, ob man billige Kohle mit hohem
Aschegehalt
als Brennstabee oder als Brenn-tapes verwendet und dann d. ie Sammelbehaelter der
Erfindung einbaut, oder ob mon teure Kohle fuer die Tapes oder Staebe verwendet,
in der die Asche bereits drastisch reduziert, zum Beispiel auf um 0,5 % reduziert
ist. Die Asche besteht im Wesentlichem aus Mineralien, deren spezifisches Gewicht
etwa doppelt so hoch, wie das der Kohle ist, sodass die Radialschleuderung dieser
Fremdstoffe im Sinne der Seperatoranlage im Brennraum der Erfindung wirksam ist.
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In Figur 82 ist links die Schnittfigur entlang der gepfeilten Linie
in der rechten Figur gezeigt und rechts ist die Schnittfigur entlang der gepfeil=
ten Linie in der linken Figurenhaelfte dargestellt.
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Erfindungsgemaess ist das Kolbenschuh-Schwenkbett 30 sehr nahe an
an die Kolbenspitze, also an den Kolbenkopf gelegt und zwar in unmittelbare Naehe
der Kolbenringe bzw. des Kolbenrings 11. Dadurch wird erreicht, dass ein sehr grosser
Kolbenhub pro Bauabmessung des Aggregates erzielt wird.
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In der Figur betraegt der Kolbenhub ueber 40 Prozent des Teilkreisradius
"Rpc " der Achsen der Wellen der Antriebsscheiben 40. Die Zylinder 1 haben die Radialstege
2, wie aus der beschriebenen DOS bekannt. Die Kolben 4 koe= nnen erfindungsgemaess
radiale Arme oder Finger 24,25 erhalten, die an ih = ren ausseren Enden mittels
einer Halterung 26 verbunden sein koennen. Diese Arome oder Finger koennen auch
dazu dienen, die lange Nut 20 (Nuten 20) zu enthaltene durch die Fluid aus Leitung
21 in die Weiterleitungen 19 geleitet werden kann, um in den Druckfluidtaschen 6
und 7 ueber Kanaele 5 hydrosta = tische' Druckpolster aufzubauen, die die Gleitreibung
beim Schwenken des Kolbenschuhes 4 im Bette 30 verringern oder die einen rei bungsarmen
Lauf der Auseenflaechen 28 der Antriebsscheibenpaare 40 auf der Gleitflaeche des
betreffenden Kolbenschuhes beguenstigen oder sichern.
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Die Figur89 zeigt in aktuellen vermuteten Daten, wie hohe Rauminhalte,
Foerdervolumen bei den sehr geriogen Gewichten und Abmessun = gen nach dem gegenwaertigem
Stande der Entwicklung solcher Kompressoren oder Motoren der Erfindung erreichbar
erscheinen. Die Gewichte schliessen die der Kolben, Kolbenschuhe, Zylinder und der
Antriebsscheiben ein, wenn diese aus Schwermetallen, Eisen, Stahl.Bronzen gebaut
sind. Die Gewichte der Antriebe der Wellen und Scheiben mittels Zohnraedern sind
jedoch nicht eingerechnet. Es ist zu beruecksichtigen, dass die Kolbenhub Steuerscheiben
40 mit ihren Wellen 41 gleichmaessig synchronisiert angetrieben werden muessen,
beispielsweise durch Zahnraeder, damit ein Gleichlauf die Kol ben R erreicht wird
und diese gleichzeitig auf die geinsame Mittelkammer 8 zulaufen und von ihr fortlaufen.
Anstelle die Antriebsscheiben 40 einzusetzen, koennen auch Kurbelwellen und Pleuel
zum Antrieb oder zur Steuerung der
Bewegung der Kolben 3 eingesetzt
werden.
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In den Figuren 90 bis 92 ist eine Pleuelanordnung gezeigt, durch
die die Bauabmessungen von Kompressoren oder Motoren verkleinert werden koenn =
en und in denen die Pleuel oder Kolben mit Druckfluid Taschen versehen sein koennen,
um groessere Kraefte uebertragen zu koennen. Die Pleuel 3 erhalten dazu gabelnde
Arme 4 und 5, die entsprechende Gelenkzapfen 9 umgreifen.
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In beiden Pleuelkoepfen sind Druckfluidtaschen 10 und 12 in Richtung
der auftauchenden Kraefte auf die Pleuel angeordnet, due durch die Kanaele 28,29
verbunden sein koennen. Weitere Kanaele koennen zu den Druckfl uidtaschen 23 in
den Kolben 2 fuehren, wobei die Taschen 23 wieder in Richtung der an den Kolben
auftauchenden Tangentialkraefte angeordnet sinds Die Kolben 2 laufen in den Zylindern
1. Die Kurbelwelle ist in Lagern gelagert, die nach den Finw guren beispielsweise
durch Lagertaschen 24 mittels Bolzen 26 gehalten sind.
-
Das Aggregat mag die Leistung direckt in hydrostatische Druckstroeme
umformen, wenn Pumpanordnungen getroffen sind, die die Figuren beispiels= weise
zeigen. Hier ist eine Zweistromanordnung aus Zylindern 16 und 17 gezeigt, die in
Zylindersaetzen 18 bis 20 angeordnet sind. Andere Mehrzahlen koennen angeordnet
sein. In der Pumpzylindern 16,17 laufen die Pumpkolben 14, 15, die mittels Kolbenschuhen
22 an einer Exzentrhubscheibe oder doppelscheib scheibe 30, an deren Kolbenhubflaechen
32, gleiten, wobei die Exzenterdoppel = scheibe 30 gleichzeitig die Wellen 9 zur
Verbindung zu den Pleueln 3 tragen und halten kann.
-
Zu beachten ist noch, dass die Anordnung nach der Figur 1 nicht nur
fuer Kohlen - oder Festbrenznstoff Motoren gedacht ist, sondern die Durchspuelung
oder Fuellung mit Frischluft, sowie die Erstkompression in den Hauptzylindern und
die Nachkompression in dem Hauptkompressor, sowie die Verbrennung in der Aussenbrennkammer
auch fuer Oel- Benzin- oder Gasbe = trieb verwendet werden kann, wenn man statt
Kohltapes einzufuehren, entsprechende fluessige oder gasfoermige Brennstoffe in
die heisse Luft einfuehrt.
-
Man hat dabei den Vorteil der kontinuierlichen Verbrennung ohne Zuendung
oder zeitlich dosierte Einspritzanlagen zu benoetigen und hat den weiteren Vorteil,
dass die Haupkompressoren geringe Abmessungen und geringe Gewichte haben, sodass
die Gesamtabmessung und die Gewichte der Motoren geringer oder kleiner werden, als
die herkoemmlicher Verbrennungsmotoren.
-
In Figur 9e, die den Figuren 50 und 49 der Patentanmeldung entspricht,
sind die Ausbergungen 143 mit Steuerflaechen 144 an den cneL) lor) s 43 erfindungsgemaess
angeordnet, Sie erzeugen einen hoeheren Purrpdruck beim Lauf der Kolben ueber die
Flaechen 144 und bremsen dabei die Motorkolben ab, wodurch der Anstoss von Freiflugkolben
an Zylinderdeckel verhindert wird.
-
Die Figuren 94 bis 104 befassen sich mit Folgendem Durch die Erfindung
werden die Motoren der Voranmeldungen verbessert. Insbesondere wird der Motor mit
Aussenbrennkammer und Wasser. - oder Dampf - Nachspritzung oder Einfuehrung in den
Aussen brennraum nach der Beendigung des Verbrennungsvorganges des Brennstoffes
in der heissen komprimierten Luft analysiert. Es wird eine Berechnungsmethode entwickelt
und vorgeschlagen fuer den gesamten Motor. Daraus ergibt sich, dass der Motor mit
Aussenbrennkammer bis her deshalb nicht verwirklicht werden konnte, weil die hohen
Brennraum Temperaturen das Gehaeuse des Brennraumes wegschmelzen wuerden.
-
Entsprechend wird durch die Erfindung die Verbrennung auf einen duennen
, breiten Spalt konzentriert, dessen Kuehlung leicht moeglich ist, Sofort nach der
Verbrennung, die an jeder Stelle des Spaltes in einem genauem ßrennstoff-Luftverhaeltnis
erzwungen wird, erfolgt die Vermischung der Brenngase mit Wasser, dass in den Gasen
sofort ver: dampft, oder mit bereits vorgewaermtem Dampfe., So wird eine ganz erheb
= liche Temperaturverminderung erreicht, waehrend die Verdampfung und Ausdehnung
von Wasser oder Dampf arbeit leistet. Bei einem Ausfuehrungs Beispiel kann der Motor
dann vollkommen ohne Aussenkuehlung arbeiten.
-
Die Einfuehrung eines Arbeitswirkungsgrades zeigt, dass erfindungsge
= maesse Motoren ohne Jegliche Aussenkuehlung sich denen von Dieselmotoren annaehern
koennen und ausserdem neben dem Betrieb mit fluessigen und gas foermigen Brennstoffen
auch mit festen Brennstoffen, wie zum Beispiel b@@iten, duennn Kohlebaendern (Topes)
betrieben werden koennen
Verbrennungsmotoren mit Aussenbrennkommern
zwischen mindes = tens einem Verdichter und einem Entspanner sind seit langem bekannt
und erhielten Verbesserungsvorschlaege in den deutschen Offenlegunqs Schriften 31
65 619 und 31 35 675. Doch ist bisher nicht bekannt gewor den, weil derartige Verbrennungsmotoren
nicht angewendet sind.
-
Im Rahmen einer Analyse, die in dieser Schrift durchgefuehrt wird,
ist erfindungsgemaess erkannt worden, dass die Brennstelle in der Brenn= kammer
so heiss werden kann, dass die Waende wegschmelzen wuerden.
-
Das kann dadurch verhindert werden und eine hohe Betriebssicherheit
des Motors mit gutem Wirkungsgrade erreicht, werden, iiass man die Einzel = heiten
der gegenwaertigen Erfindung alleine oder in Verbindung mit anderen Erfindungen
des Anmelders oder des Erfinders von Werbrennungsmotoren mit Aussenbrennkammer anwendet.
-
Die Aufgabe der Erfindung Sst daher auch, Verbrennungs motoren mit
Aussenbrennkammer zwischen Verdichter und Entspanner mit Mitteln zu versehen, die
das Schmelzen der Brennkammerwaende verhindern Oder den Wirkungsgrad des Motors
auf das technisch moegSiche Maximum bringen.
-
Diese Aufgabe der Erfindung wird in ihrer Grundform durch den kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 77 geloest.
-
Weitere Loesungender Aufgabe der Erfindung ergeben sich aus den Patentonspruechen
sowie aus der Analyse, bzw. der Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausfuehrungsbeispiele
oder aus den Figuren der Patentanmeldung.
-
In der Praxis der Technik ist es meistens so, dass die Schaffung
von Vorteilen an einer Stelle zu Nachteilen an einer anderen Stelle fuehrt.
-
Daher ist es zweckdienlich, nach der Summe der Auswirkungen zu suchen.
-
Das ist bei der Neuheit des Gegenstandes der Erfindung nur moeglich,
wenn man die Dinge einer mathematischen Analyse unterwirft.
-
Diese Analyse wird im Folgendem gegeben, wobei darauf hingewiesen
sei, dass sie eine vorlaeufige Analyse ist, die in Eile erstellt wurde.
-
Daher ist nicht ausgeschlossen, dass sich in der Zukunft noch Verbesserun:
gen oder Berichtigungen dazu ergeben. Man muss aber einmal mit einer Analyse beginnen,
um Boden unter den Fuessen zu haben und spaetere Verbesserungen dadurch leichter
zu machen.
-
Versuch einer vorlaeuf i gen Analyse der technischen Grundlagen Vorgeschichte
: Ein aufmerksames Studium der Patentliteratur bringt zum Vorschein, dass Verbrennungsmotoren
mit Aussen -brennkammer (external combustion engines) bereits urs die Wende vom
19. zum 20. Jahrhundert erfunden wurden. Einige der Patente zeigen sogar bereits
hervorragende Loesungen bezueglich der Ausbildung der Ventile. Daher tauchte die
Frage auf, wie es kommt, dass derartige Motoren nicht bereits seit vielen Jahrzzehnten
in der Praxis verwendet sind. Eickmann beantwortete diese Frage bisher damit, dass
die damaligen Erfinder Aussensei = ter gewesen seien, die man totschwieg. Die folgende
Untersuchung und Analyse wird aber zeigen, dass auch ein technischer Grund bestand,
weshalb Motoren mit Aussenbrennkammern bisher nicht verwirklicht wurden.
-
VERBRENNUNGS - DIAGRAMME: Die Verbrennung im herkoemm -lichem Otto
- Motor erfolgt im unten dargestelltem P-V-Diagramm und fuer dieses Diagramm gelten
im Wesentlichem folgende ticN « tigen Formeln
Der Dieselmotor arbeitet im unten dargestellten P-V - Diagramm und dabei gelten
im Wesentlichen folgende wichtigen Formeln
Die Gasturbine arbeitet im unten dargestelltem P-V - Diagramm
und dabei gelten im Wesentlichen folgende wichtigen Formeln:
Die Dampfmaschine arbeitet im unten gezeigten P-V Diagramm mit folgenden wesentlichen
Formeln:
Fuer die oben und im Folgendem verwendeten Formeln gelten folgende
Z5Tft-(> CORMoI BcwnrJ0s,urcsroR s,rr |
IWiob aSir Ikr . 'I YLldtiktuy PI=pr); r-' |
pbl #VDPS* rlCrlwO ; 1 v/vj 1 |
I L * 5; (pi Vz ;r, RufL a9 s |
7.1ii£<f£aqe |
I.<1'. |
112 S e r£V2-p1V1) spnnq.r- l1"ULaq |
lirbr6b « w Dr «-k X -q- ~"~ SS 5, |
- at |
y I |
v' r V: |
fft' pt p2(Vi-Va) |
I nnrrlcrrcwlir |
It r M (v Bt -rr- , 4a |
6¢ ksn< V£Rtex r3 t at -l1 |
'P ; s h (s/r) |
,. i"'2(P'-P:) |
b #sr£4C V+. r L -u- (4 |
P.14ep/i<*e I (im |
P"AI , , su |
t rh 4) tL |
j54 .(l1"3-pV+) |
Im Folgenden wird die politropische Zustandsaenderung als adiabatische bezeichnet
und @ = 1,35 fuer Luft; aberV= 1,33 fuer Luft-Dampf Gemisch ver wendet. "A" und
"L" sind im Verglich zu Schmidt vertauscht, weil "L" schlecht erkennbar ist in eng
geschriebenen Formularen.
Demgegenueber arbeitet der Verbrennungsmotor
mit Aussenbrennkammer im folgendem P-V-Diogramm und es gelten folgende wichtigen
Formeln t a) Luft wird entlang der Linie 1 - 2 adiabatisch verdichtet. b) Die Luft
wird mittels Verbrennung des Brennstoffes in der heiss kompri -mierten Luft bei
konstantem Druck cntlang der Linic 2-3 erhitzt, wobei sie sich von V2 bis V3 ausdehnt.
c) Das heisse Gas entspannt adiabatisch entlang der Linie 3-4; und d) Die Abgase
entweichen aus dem Zylinder in den Auspuff entlang der Linie 4-1 ; oder
e) Dem Motor ist ein Abgasmotor nachgeschaltet, in dem die Auspuffgase entlang der
Linie 4 - 5 auf Atmospherendruck entspannen.
-
Im Diagramm ist zwischen 2 und 3, also in der. Linie der Ausdehnung
der Gase noch der Punkt "D" eingezeicnet, der eine wichtige Rolle in der folgenden
Analyse spielen wird.
-
Darin gelten folgende aus der Literatur bekannte Formeln
Vordichtung 1,2 adiabatisch : r (t) |
Rr J ; f (2) ILa=,i(P.Y-CL)') (4) |
I |
Verbrennung 2,3 bei konst, Druck : |
t 2,3 be konst.Druck: Ilu/mcp (6) yu rlccrwrt, waw r |
4. #/ncp (6) ,>,f<rnsß.i Vorjcic. |
r-n=+ae (7) |
: (8) V3t V <e (9> |
Entspannung 3,4 adiabatisch : |
I- (w) xLTZ-PI (;) |
T4:T3(3)NI Oi) flXqfr3VPqV+ (l) |
Thermischer Wirkuna,sqrad |
(ntlc\5'schmidt,'qXite 141.) # « 1 |
» V8/K2 : | X 3t = )C E*-r |
Im Folgendem wird der Wirkungsgrad mit 100 multipliziert, um ihn in% zu er halten.
Die Kompressions- und Entspannungs-Arbeiten und Leistungen werden durch 100 geteilt,
um Kgm zu erhalten, wenn von cc und Kg/cm2 ausgegangen xvurwde, bei den Ausgangswerten
Daneben gibt es eine Menge weiterer Formeln und Berechnungsmoeglich
keiten, bei denen sich aber herausgestellt hat, dass sie fuer die gegenwaertige
Analyse nicht praktisch sind.
-
Mit diesen vorhandenen Unterlagen wollen wir nun die Werte des neuen
Motors fuer den Betrieb mit Luft berechnen. Wenn hier von "wi@" geschrieben wird,
so sind damit in der Patentanmeldung der Anmelder und der Erfinder gemeint, in der
oeffentlichen Literatur die Herren Dr.Richord Breinlich, 1 Felsenkellerweg , 712
Bietigheim - Bissingen; die Direktoren und Vorstandsmitglieder der DYNASTATICS KK,
Tokyo und Herr Karl Eickmann, 2420 Isshiki, Hayama-machi, Kanagawa - Ken, Japan
und in der Dynastatics KK - Buero Deutschland - 39, Ellwangerstrasse 7180 Crailsheim.
Soweit von "Eickmann " geschrieben wird, ist damit der letztgenannte gemeint, Da
wir davon ausgehen, dass es zunaechst voellig unbekannt ist, ob der Motor rationell
ist und es unbekannt ist, bei welchen Kompressions -Verhaeltnissen, Drucken, Temperaturen
usw. der Motor verwirklichbar, also herstelfbar, haltbar und ausserdem noch rationell
ist, wollen wir einen ausgiebigen Bereich berechnen. Da die Berechnung nicht zu
ungenau sein soll und ausserdem zu erwarten ist, dass spaeter bei. der' zu untersuchen
den Wassernachspritzung oder Dampfzufuehrung umfangreiche Rechnerein zu bewaeltigen
sein werden, kaufen wir uns zwei handliche Taschenkomputer der Marke Casio, FX -
602 P und benennen sie mit # und # (in Kreisen), um spaeter auf die Komputernummer
leicht Bezug nehmen zu koennen. Man koennte auch mit einem dieser Komputer auskommen,wenn
man das jeweilige Programm in das tape uebertraegt(wqs moeglich ist) und Jeweils
das benoetigte Programm aus dem Tape wieder in den Komputer uebertroeget, wenn man
es benoetigt.
-
Ebenso koennte man die Programme loeschen und Jeweils neu in <len
einen Komputer eintippen. Zeitraubend ist das nicht, wenn man mal training hat.
-
Doch sind diese Taschenkomputer derartig billig (etwa 300,-- DM. pro
Stueck in der BRD und in Japan fuer weniger, als die Haelfte zu haben, wenn man
nach Akihabara reist, um sie dort einzukaufen. Diese Komputer FX 602 P ersetzen
Jetzt den aus der Literatur Eickmann's geht bekannten FX 502P.
-
Der 602 P hat groesseres Fassungsvermoegen und ermoeglicht ueber 500
Rechensteps oder weniger Steps mit bis zu 88 friemories. Er ist duenn, wie der 502
P und man traegt in praktischerweise taoglich in der fasche, weil man ihn ja auch
bei den Messungen im Teststande verwendet, wo die einpro = grammierten Programme
die Loesungen und Leistungen, Wirkungsgrade usw. schneller geben und Tippfehler
der Hoende beim Tippen ausschalten.
-
Wir tippen Mode 30 in den Komputer (S) und waehlen als dos Programm
fuer die Berechnung des Motors mit Luftbetrieb das Programm Po. Da im gleise chem
Komputer spater im Programm Pl die Memories 00 und 01 verwenden werden, sehen wir
fuer die Variable "V2" das Memory 04 vor, waehrend die Memor es 0@ bis 09 fuer die
Konstanten vorgesehen werden. Die Memories 10 bis 29 sollen frei bleiben, damit
der Komputer in diese doe spaeteren Rechenergebnisse selber eintippen kann. Fuer
das Memory 07 sehen wir die spezitische Waerme "Cp" vor und stossen hier auf die
groesste Schwierigkeit, die uns bei der Berechnung des Motors begegnet.
-
Fuer die spezifische Waerme "Cp" finden wir naemlich keine Rngaben
in der Literatur, auf wir zurueckgreifen koennen. Schmidt gibt auf Seite 510 eine
Tabelle der spezifischen Woermen " Cpo " aber nur bis etwa 970 Grad Celsius. Fuer
die hoeheren Temperaturen, die wir benoetigen, fehlen die Angaben in der Literatur,
Ausserdem gibt Schmidt auf Seite 52 eine Tabelle fuer die Abhoengigkeit der spezifischen
Waermen der Luft vom Druck. Diese Abhaengigkeit ist erheblich, Jedoch in der Schmidt-schen
Tafel nur fuer O bis 100 Grad gegeben. Eine Tafel fuer verschiedene Drucke und Tempera
= turen bis mindestens 150 Bar und 3000 Grad Temperatur ist nicht zu finden.
-
Ausserdem ist keine Formel zu finden, aus der man die spezifischen
Waermen der Luft fuer verschiedene Temperaturen und Drucke berechnet koehnte.
-
Zwar mag es moeglich sein, bei weiterem Studium diese ueber die generellen
Gaswerte, Molwaermen und dergleichen zu berechnen, doch ist das aus der Literatur
schwierig verstoendlich, wenn ueberhaupt moeglich, und ausser = dem zu kompliziert.
-
Daher zeichnen wir die wenigen Unterlagen, die Schmidt zu bieten
hat, in dem Diagramm der Figur 0, auf und schaetzen grob ein, welche spezi = fische
Waerme bei welchem Druck und welcher Temperatur etwa herrschen koennte. Danach zeichnete
Eickmann ein provisorisches und entsprechend ungenaues Diagramm der spezifischen
Waermen der Luft in Figur 10/ Darin sind gerade Linien vorgesehen, um einfache lineare
Funktionen zu erhalten, @@@ denen der Komputer # die spezitischen Waermen dann selber
berechnen kann. Aus diesem Diagramm erhalten wir folgende Formel
und verwenden fuer verschiedene Luftueberschusszahlen "#" die folgenden Werte fuer
R
# 1 1.5 2 2.5 |
R 0,0125 (16) |
B 0,017 |
Eigentlich muessten wir der spezifischen Waerme, die hier beschrieben
wird, die Fussnote "L" geben, weil es sich um die spezifische Waerme fuer Luft handelt.
Doch wollen wir das sparen und stattdessen die spaeter zu beschreibende spezifische
Waerme des Dampfes mit der Fussnote "D" verse = hen.
-
Eickmann berichtet und macht darauf aufmerksam, dass die so erhaltene
spezifische Waerme der Luft der unsicherste und vermutlich ungenaueste Posten der
ganzen Berechnung des Motors ist. Doch kann diese Vereinfachung und Ungenauigkeit
bei der grundsaetzlichen Analyse die hier durchgefuehrt wird, akzeptiert werden,
weil die "Cp" Werte zu hoch angenommen sind und sich daraus geringere Temperatur-Differenzen
"#t" nach Formel (6) ergeben, sodass die tatsaechliche Waerme und damit die Leistung
des Motors groesser wird, als wir errechnen. Die vereinfachte Methode der Berechnung
der "Cp" Werte geht also zu Lasten des Motors bei der Berechnung. Die Formel (15)
lassen wir im Komputer # mit ausrechnen und den "Cp" Wert vom Komputer in das Memory
07 eintragen. Dabei ist aber zu beachten, dass im Programm in P1 die Werte "B" und
"R" nach Gleichung (16) geaendert werden muessen, wenn unterschiedliche Luftverhaeltnisse
"#" berechnet werden. Das muss im Mode 2 geschehen. Wir tippen folgende Werte in
folgende Memories
. I o f 2 3 ~ 4 s 6 ~ ~7 ~9 k I |
Fort 0>,,J/%f;'{rvJ;,v:tr31 v, j 7 1 d 1 mgii |
KoPar r/rwr t |
i{1 P4 E 1 Pa - T3 (3 £ (19) |
~ P' E I |
und tippen dann ; - Mode 2 - , um dos Programm in -PO- in den Komputer einzutippen,
der die Berechnungen durchfuehren soll, Wir tippen folgendes Programm in - PO -
in den Komputer # ein
@ Keim S@@@ @@@@@ @@@@. |
HLT R05 - 1 = M18 006 |
# R02 % R04 = M11 HLT 012 |
P2 J@@@@ R05 = X R03 = M12 HLT 020 |
T2 R11 @@@@ R18 = X R06 = M13 HLT - 273 = HLT 035 |
CPL 0.242 + 0,00027 x R12 = + 0,005 + 0,0125 X R01 = M07 HLT
070 |
#t R08 % R09 % R07 = M14 HLT @78 |
T3L R13 + R14 = M15 HLT - 273 = HLT 090 (16) |
# R15 % R13 = M16 HLT 096 |
V3L X R04 = M17 HLT 10@ |
R4L R17 % R02 = @@@@ R05 = X R12 = M10 HLT 113 |
( 12 X R17 - R02 X R10 ) - ( R12 X R04 - R02 X R03 131 |
) = % R18 = + R12 X ( R17 - R04 ) = 145 |
#L % 42700 = % R08 = X 100 = M19@ HLT 161 |
T4L R17 % R02 = @@@@ R18 = X R15 = HLT - 273 = HLT 178 |
Sol fuer "#L" die Schmidt Formel verwendet werden, tippe nacii (18-@). eite
In
dem Komputerdiagramm der Vorseite (18) bedeuten der Buch -stabe "R" = "recall memory"
also, rufe das Memory und ist im FX 602 P mit der Taste "MR" bezeichnet, waehrend
der Buchstabe M" " write into memory " , also tippe oder schreibe in das Memory
bedeutet und im FX 602 P durch die Taste "Min" gekennzeichnet ist. Die Zahlen in
der letzs ten reihe rechts in (18) zeigen die Stepnummer der letzten Komputer Handt
lung an. Gleiche Bedeutungen werden in allen folgenden Komputerprogram = neuen verwendet.
-
Man erinnere sich, das lediglich das Memory "04" eine Variable enthaelt,
naemlich das Volumen "V2". Dieses wird willkuerlich angeommen und einge = tippt.
Man schaltet dann den Komputer aus und wieder ein. Danach tippt man die Programm-Nummer,
in diesem Falle also : Nach tippt man jeweils : - EXE - und der Komputer zeigt dann
den Wert dessen an, der in der linken Spalte von (18) steht, also zunaechst den
Wert - # - , dann den Wert - -, dann den Wert : - r2 - und so weiter, bis zuletzt
der Wert : - t4 - erscheint. Danach tippt man einen anderen Wert der willkuerlich
variablen " V2 " ein, ruft wieder das Pro = gramm, indem man : - PO - tippt und
danach : - EXE - um die entsprechen = den Ergebnisse zu erhalten. Man bedenke, dass
in das Programm auch die Grad Celsius Werte fuer T2 und T3 programmi@t sind. Fuer
T2 und T3 haelt der Komputer a 60 jeweils zweimal an und zeigt Jeweils zuerst die
entsprechende Temperatur in Grad Kelvin und danach in Grad Celsius.
-
Hat mon sich verschrieben beim Eintragen der Ergebnisse in die Tafel,
dann kann man das betreffende Memory, in das der Komputer den betreffenden Ergebniswert
eingetragen hat, rufen. Will man zum Beispiel dos Ergebnis des Wirkungsgrades noch
einmal sehen, dann tippt man : - MR 19 - , um ihn in Prozenten zu lesen, oder man
tippt : MR 18-, urn ihn in Dezimalwert zu lesen. Denn in die leer yebliebenen Felder
der Tafel (17) hat ja der Komputer die entsprechenden Ergebnisse eingetippt.
-
Zum Beispiel : # in Mli; P2 in M12; Cp in M07; #t in M14; T3 in M15;
# in M16; V3 in M17; Ist in M18 in Dezimalwert und in M19 in %; P4 in M20, T4 in
M21 und t4 in M22.
-
In allen spaeteren Komputerprogrammen kann man entsprechend verfahren.
Bei Eintragung neuer Werte loescht der Komputer die alten Werte selbst aus.
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In (18) ist nicht (14) verwendet, weil spaeter fuer den Vergleich
der Berechnung des Motors mit Luft plus Dampf der Wirkungs @@@@ ous der Summe der
obgegebenen minus der hereingesteckten Arbeit geteilt @@@@@ den hereingegebenen
Waermewert gerechnet werden muss. Fuer den V@@gleich der v@@@ hiedenen Motoren wenden
wir gleiche Berechnungsweisen -]fl.
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Bei der Berechnung des Motors fiær Betrieb mit Luft verwendete Werte
Als Ausgangstemperatur (Aussenluft) Tl wird 300 Grad Kelvin angeno = mmen, was etwa
27 Grad Celsius entspricht. Als Druck Pl wird der Druck der Atmosphaere, also 1
Kg pro Quadratcentimeter angenommen. Als Maximalvolumen des betreffenden zu berechnenenden
Zylinders verwenden wir 1000 cc, also 1000 cubiccentimeter. Die Luftmasse wird als
Luft-Gewicht in Kg angenommen. Da die Luft in Bodennaehe etwa 1,293 Kg pro Cubicmeter
wiegt, hat man pro 1000 CC das Gewicht 0,001293, das in diesem und allen folgenden
Komputerprogrammen und Gleichungen fuer 1000 CC verwendet wird. Im Memory 09 des
Programms (17),(18) wird also 0,001293 eingetippt, "m" bezeichnet die verwendete
Luftmasse.
-
Als Polytropenexponenten verwenden wir in dieser Analyse fuer den
Betrieb des Motors mit Luft den Wert 1,35. Jedoch verwenden wir spaeter fuer die
Mischung aus Luft und ueberhitztem Dampf den Poly -tropenexponenten 1,33.
-
Es ist noch der Heizwer "Hu" zu berechnen, den wir in den Komputer
Programmen oder in den Formeln zu benutzen haben.
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Hierzu ist der stoechiometrische Luftbedarf zu ermitteln. Wir finden
ihn bei Schmidt auf Seite 238. Danach erfordert 1 Kg Benzin rnit einem Heizwert
von 10 200 Kilokalorien eine Luftmenge von 11,56 Cubicmetern fuer die Verbrennung
beim Luftverhaeltnis (= 1 Fuer 1 Cubicmeter Luft benoetigt man also 10 200/11,56
= 882 Kcal., Fuer 1000 CC benoetigt man den tousendsten Teil davon, also 0,88 Kcal.,
und wir legen uns auf 0,91 Kcol Heizwertsbedarf fuer 1000 CC luft fest.
-
Das entspricht etwa 0,12 CC Benzin oder 0,118 CC Brennstoff EECC
der Eickmann Kohlemotoren. (Dabei ist angenommen, dass die Kohle nur auf 1,5 Kg/dm2
gepresst ist. Sollte es sich als moeglich erweisen, mit den heutigen, vorhandenen,
Hochdruck -Mitteln die Kohlebaender oder Stoebe oder Bloccke fester zu pressen,
also zu einem hoeherem spezifischem Gewicht zu verdichten, dann wird die benoetigte
CC Menge EECC Brennstoff entsprechend geringer.
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Fuer die Untersuchung legte sich Eickmonn wie folgt fest 1000 CC
Luft erfordern 0,12 CC Benzin oder 0,118 CC kohle-Brennstoff EECC fuer die Verbrennung
bei Luftverhaeltnis = 1.
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(l9) Fuer Verbrennung bei Luftueberschuss >1 werden die Werte der
CC Benzin oder der CC Kohlebrennstoff EECC durch das Luftver= haeltnis oder die
Luftueberschusszahl S geteilt. Diese Werte tippt man entsprechend in die Memories
der Komputer ein.
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Rechenergebnisse fuer den Motor bei Betrieb mit Luft Eickmann hat
den Motor fuer Betrieb mit Luft fuer eine Serie von Ver = dichtungsvolumen " V2
" durchgerechnet. Die Ergebnisse sind in entspre = chende Tafeln eingetragen. Dabei
wurden die Wirkungsgrade einmal nach der Schmidtschen Formel (BO) und einmal nach
der spaeter eroerteten For mel, (SA) die Eickmann vorschlaegt, berechnet. Beide
Formeln geben, wie spaeter im Kapitel n Bemerkungen zur Wirkungsgradformel nach
Schmidt diskutiert wird, ganz erheblich voneinander abweichende Ergebnisse. Die
Wirkungsgrade nochider Formel von Schmidt sind ganz erheblich hoeher, als als die
nach der Formel von Eickmann.
-
Die Ergebnisse sind jeweils die oberen Kurven, die fuer "# = 0 in
den Diagrammen auf den Seiten 48 bis 49 und 44. Darin findet man neben den Wirkungsgraden
auch die Hoechst-Temperaturen. In Seiten 48 und 49 sind sie fuer zwei verschiedene
Luftverhaeltnisse gezeigt.
-
Die Ergebnisse der Berechnung sind sehr wichtig fuer den Bau des Motors,
denn man sieht, dass im Brennraum nach der Verbrennung sehr hohe Temperaturen herrschen,
die bei Luftverhaeltnis 1, also bei der Hoechstleistung des Motorsloft 3000 Grad
Celsius ueberstei = gen. In Wirklichkeit sind die Temperaturen etwas geringer, da
Tem = peraturverringerungserscheinungen eintreten, die nicht beruecks ichtigt sind.'sie
sind auch unbedeutend in dieser Analyse.
-
Bemerkungen zur spezifischen Waerme - Cp -Motoren Vergleichsdiagramme
werden oft mit konstant angenommenen spe = zifischen Waermen berechnet. Das geht
hier aber nicht, weil sie bei den zu verwendenden Drucken und Temperaturen sich
um etwa bis zu 20 Pro = zent aendern. Die Berechnung wuerde also bis zu 20 Prozent
falsche Wer = te ergeben. Eine genaue Berechnung ist aber auch schon deshalb nicht
ohne weiteres moeglich, weil mon nicht in Voraus weiss, welche Hoechst-Temperatur
T3 erreicht wird. Man koennte also nur aus Rechenbeispielen und Vorergebnissen die
Hoechststemperatur einschaetzen und dann entsprechend den Cp Wert schaetzen. Unter
diesen Umstaenden ist die von Lickmann vorgeschlagene eine gute und nicht zu ungenau
Kompromissloesung.
-
Konsequenzen aus der Berechnung des Motors bei Betrieb mit Luft =
- ==== fl==== == == =- - = = == = = Die Berechnung zeigt zwar sehr gute thermische
Wirkungsgrade, aber die Hauptbedeutung der Berechnung liegt darin, dass man erkennen
muss, dass die Brennraum - Hoechst - Temperaturen um 2000 bis 3000 Grad Celsius
liegen. Auch der Betrieb mit geringeren Drucken bringt keine Verringerung der Temperaturen.
-
Waehrend im herkoemmlichem Motor diese hohen Temperaturen nur kurzzeitig
im Zylinder herrschen, der Zylinder aber zu anderen Zeiten von kuehlerem Gas oder
Luft gefuellt oder durchstroemt ist, sodass sich die Zylinderwaende kuehlen, ist
der Brennraum des gegenwaertig analy -sierten Motors dauernd mit dieser hohem Brennraum
Hoechst-Temperstur beaufschlagt. Man muss also erkennen, dass die Temperaturen derartig
hoch sind, dass der Brennraum wegschmelzen wuerde.
-
Damit erkennt man auch, dass die Erfindungen der Motoren mit Aussenbrennkammer
dAb1Ptsw als sie gemacht wurden, um die vergangene Jahrhundertwende, der hohen Temperaturen
wegen nicht verwirklicht werden konnten. Auch heute noch sind derartig hohe Temperaturen
kaum oder Jeden falls nicht mit ausreichend economischen Mitteln zu beherrschen,
Darauf beruht die erfindungsgemaesse Erkenntnis, im Motor der Figur 1 den Brennraum
so auszubilden, dass die Hoechst-Temperatur nur an einem engem Platte auftritt,
der gut kuehlbar ist und danach das heisse Brenngas sofort mit Wasser vermischt
wird, das in dem heissem Gase verdampft und sich dabei ausdehnt. Dadurch soll eine
sehr fuehlbare Temperatur Verringerung im Brennraume erreicht werden, sodass dessen
Waende nicht mehr wegschmelzen.
-
Dabei ist zunaechst erhofft, dass die Verdampfung des Wassers ein
Dampf-Volumen schafft, dass sich zu dem des Brehngclses im Brennraum addiert. Ertraeumt
ist ferner, dass das addierte Volumen groesser sein koennte, als das bei Betrieb
mit Luft erreichte. Denn dann wuerde der Motor mit Wasser Nachspritzung eine groessere
Leistung geben, als der Motor mit Normalbetrieb, also mit Luft-Benutzung.
-
Die folgende Analyse des Wassernachspritzmotors mit aeusserer Brennkammer
soll zeigen, ob dos wirklich der Fall ist. Und , es sei vorausgesogt, dass der Leistungsgewinn
tatsaachlich sehr unerfreulicher weise nicht eintritt. An/dererseits wird der eintretende
Verlust spaeter wieder wettgemacht.
-
Der INNENGEKUEHLTE MOTOR: Analyse des Motors mit Wassernachspritzung
in die Aussenbrennkammer.' Aus der bisherigen Untersuchung ergab sich, dass die
Brenn s raum Temperaturen so@@@@ werden, dass dessen w@@@@@ wegs@@@@@@@@@ wuerden.
Das soll nun dadurch verhindert werden, dass Wasser sofort nach der Verbrennung
in das heisse Gas eingespritzt und ihn ihm verdampft wird, oder, dass Dampf in den
Brennraum geleitet und mit dem heissem Gas vermischt wird. Der Motor ist dann kein
Motor mit Luftbetrieb mehr, sondern ein Motor mit Luft und Dampf - Betrieb, also
ein Motor mit Mischbetrieb.
-
Die Indizen in den Berechnungen sind daher statt - L - in Zukunft
an den entsprechenden Stellen: -D- oder : - m - fuer Dampf beiibhungsweise Gemisch
aus Luft und Dampf. Der Dampt ist dabei hoch ueberhitzter Dampf.
-
Er arbeitet dann etwa wie ein normales Gas mit einem polytropischem
Exponenten von etwa n. 1, 30. Da fuer Luttbetrieb bereits ein etwas kleiner Wert
n = 1,35 angenommen wurde, einigen wir uns auf den Poly = tropenexponenten fuer
das Gemisch aus Luft und Dam pf auf : n = 1 33.
-
Der Wert 1,30 wurde bei Schmidt, Seite 169 gefunden.
-
Man liest nun in Schmidt, "Thermodynamik", auf Seite 152, dass Wasser,
wenn man ein Liter dovon bei 100 Grad In Normalluftdruck verdampft, einen Dampf
erzeugt, der 1673 Liter Raum einnimmt.
-
Daraus naehrt sich zunaechst die Hoffnung, dass, wenn man ein CC
Wasser in die 1000 CC Luft des Motors einspritzt, ein Volumen von 1673 CC einnehmen
wuerde als Dampf. Der Motor muesste dann eine sehr hohe Leistung abgeben, wenn man
Wasser in das heisse Gas einspritzt. Dass das nicht der Fall ist, wird diese Analyse
bald zeigen.
-
Dann liest man noch weiter in Schmidt's Buche, dass man zur VerdampG
fung von Wasser bei hohem Druck wesentlich weniger Verdampfungs waerme aufwenden
muss, als bei Verdampfung des Wassers bei Atmospheren -Druck, Das liest man bei
Schmidt auf Seite 161. Eickmann nahm daher urspruenglich in seinen Patentanmeldungen
an, dass es moeglich sei, Moto ren weniger Luft ansaugen zu lassen, als ueblich
und den so nicht genutzten Ansaugroum (Volumen V1 minus V2) durch in der heissen
Luft oder in dem heissem Brenngas verdampftes Wasser mit ueberhitztem Dampf zu fuellen.
-
Die Untersuchungen werden bald ergeben, dass diese Annahme ein Irrtum
war und die betreffende Patentanmeldung daher teilweise eine falsche Lehre enthaelt.
-
Die Voruntersuchung: Man liest in der Huette, in Luegers lexikon der
Technik und auch im be -reits genanntem Buche von Schmidt, doss man in der Praxis,
statt kompli = zierter Berechnungen, die Dampfdiagramme, die die Literatur bietet,
ver = wendet. Diese Diagramme und Tafeln sind in der Voranalyse zu dieser gegen
waertigen Analyse zusammen gestellt und deren Verwendung beschrieben.
-
Oabei stoesst man Jedoch sofort auf die Schwierigkeit, dass die genannten
Diagramme und Tafeln in der genannten Literatur nur bis etwa 550 bis 600 Grad Celsius
vorhanden sind. In unserem Motor aber treten im Brenngas Temperaturen von bis zu
3000 Grad auf, wenn sie auch bei Luftueberschuss geringer sind. Auch ist die Berechnung
des gegenwoertigen Motors Neuland.
-
Man findet keine Formeln, die unmittelbar fuer ihn anwendbar sind.
-
In der Voranalyse hat Eickmann daher eine Anzahl von Ergaenzungen
der Diagramme auf bis zu 3000 Grad provisorisch durchgefuehrtbund diese Dia -gramme
sind in der Voranalyse enthalten. Ausserdem fuehrte Eickmann in der Voranalyse eine
Berechnung darueber durch, welche maximale Wassermenge in den Motor mit 1000 CC
Zylindervolumen eingespritzt werden kann, ohne die Brennflamme im Motor zu erloeschen.
Und schliesslich wird in der Vorunter = suchung bereits eine volle Berechnung des
Motors von Eickmann selbst durch = gefuehrt. Dabei wird zunaechst noch von Formeln,
die fuer den Gasmotor, also fuer den mit Betrieb mit Luft ausgegangen und diese
werden mit stufenweiser Benutzung von Wasser und Dampf-Werten kombiniert. Zum Beispiel
wird gezeigt welche Volumenzunahme eintri tt, wenn der Dampf auf die Brennr,aumtemperatur
T2 erhitzt wird und welche Woermemenge dem Brenngas entzogen wird, wenn das Wasser
im Brennraum zur Saettigungstemperatur aufgeeizt wird, dann ver verdampft wird und
danch auf die Temperatur T2 ueberhitzt wird. Derartige Waermeentzuege werden von
der Waermezufuhr Hu abgezogen undsoweiter.
-
Die Voruntersuchung ist interressant, weil sie bereits eine gute Uebersicht
ueber den Motor mit Wassernachspritzung in die Aussenbrennkammer gibt und weil man
sieht, welche Fehler leicht gemacht werden koennen, denn die Vor = untersuchung
bringt solche Fehler, die erst nach deren Beendigung erkannt wurden. In der Voruntersuchung
ist die Berechnungsmethode auch voll bereits komputerisiert und im Komputer C festgehalten
und darin programmiert.
-
Als Ergebnis der Voruntersuchung berichtet Eickmann, dass es un =
zweckmaessig ist, die Dampfdiagramme der Vorliteratur zu verwenden. Doch empfiehlt
er, ' folgende Maximalwerte fuer Wasserei nspitzung, also Hrrrox Werte vorloeufia
zu verwenden
BRR # 22 # 45 # 77 # 145 |
(20) |
#@ax 0,56cc 0,60cc 0,72cc 0,80cc |
Die heutige Berechnungsweise nach Eickmann Nachdem man aus der
Voranalyse erfahren hat, dass die Verwendung der Dampfdiagramme fuer den Motor mit
Wassereinspritzung oder DampfzuFuehrung in die Aussenbrennkammer unpraktisch ist,
erinnern wir uns an den bereits teilweise benutzten Komputer In Schmidt, Thermodynaik
entdecken wir auf den Seiten 218,219,228 und 230 die folgenden Formeln fuer die
Berechnung der spezifischen Volumen, der spezifischen Waermen und des Waermeinhaltes
(Enthalpie) des Dampfes Spezifische Waerme "Cpd" des Dampfes
Spezifisches Volumen "@" des Dampfes
und @@thalpie "i" - Waermeinhalt des Dampfes
mib:
Darin sind : R = 47,063 mKp/KG Grad; B = 1,3088x10-4 m3/KG R = 0,9172 m3/KG @nd:
C = 4,379x107 m3/KG.
-
Setzt man die obigen Werte in die Formeln ein und fasst sie zusammen,
dann erhaelt man
In dcr Schmidt Formel (21) ist unklar, was die Schreibweise (/100 ) bedeuten soll.
Soll sie meinen : ( T/100) oder soll sie meinen in (T/100) (100/100) = 1 ? Jenachdem,
was die Schreibweise bedeuten Soll, muesste mon also statt ( /100) = 1 setzen, oder
setzen : (T/100). Im letzteren @@lle wuerde die Zusammenfassung dann ergeben
7 soll die Schreibweise etwa gar einfach bedeuten : geteilt durch 100
Huette,
Band I, Seite 471 der 28. Auflage gibt folgende Formeln :
Es wird sich schnell zeigen, dass die Berechnung dieser kompliziert aussehenden
Formeln in unserem Komputer sehr einfach und sehr prak Ii ct' ist und k()i< 7'
i fu<r die fl.orechnunq der @@ <(Z I<'fl @ jr,d j Werte benoetigt wird
Waehrend
die Komputer - Programme, wenn sie einmal in den betreffenden Komputer eingetippt
sind und nicht geloescht werden, im Aktenschrank ver wahrt werden koennen (oder
in den Taperecorder Tapes) ist es praktisch dic Tafeln, die zeigen, welche Memories
wo von Hand einzutippen und, sowie diejenigen, die der Komputer selbst einschreibt,
in dz tasche des Komputers zu verwahren, weil diese benoetigt werden, denn man kann
nicht lange im Kopf beholten, was man wo einzutippen hat.
-
Eickmann schlug dafuer Tafeln vor, in denen diejenigen Memories,
die eingetippt werden von Hand, von denen getrennt gezeichnet sind, die der Komputer
selbst einschreibt. Entsprechend erhalten wir fuer die Berechnung der spezifischen
Volumen und Enthalpien des Dampfes
LoMPUfR: 03, rbqra# » : P1 |
. 1 23 2 i6 7 8 9 |
: = ==| = = | |
rtPtS rom #sod 0 Hand |
L |
I |
E//~ -. |
t e, ; s |
fa tL i'L Kc,',ua Cc |
Entsprechend haben wir im Programm PO dieses Komputers bereits bei der Berec/hnung
des Motors mit Betrieb mit Luft folgende Aufteilung der Memories
uMPcert-;": LdP(I(ITC4: Po |
WIR rePrn ! llo 11 1213 lr 1 q 16 17 1 S 1 9 11 |
VoN lIA'qD: o i Pl Vz Pf 02 Z rf m |
(31) |
pER toPurN f E = 4' |
Dot 11' ii 1 P2 lT: lat 1T>£ 1 e 1 -"f-Z |
2 X P4 r t+ |
Die Berechnung des spezifischen Volumens des Dampfes und des Waerme -Inhalts (Entholpie)
des Dampfes ist also aeusserst einfach und bequem, denn es ist nichts weiter zu
tun, als die. aus (31) erhaltenen Werte des | Druckes "P2" und der Temperatur "@2"
in Kg/cm2 und G@ad Celsius in die Memories 00 und 01 einzutragen, also einzutippen.
Nach dem Tippen des Programms : pol erscheint nach erstem Tippen -EXE - der Wert
nach dem zweitem Tippen - EXE - der Wert "io" des Dampfes nach Ruthei = zung aufT2,
nach dem drittem Tippen - EXE - der Wert "@D2" und nach dem viertem Tipper - EXE
- der Wert " ietw des Dampfes bei der Temperatur @@. Alle Ergebnisse bei Druck P2
und Temperatur T2. "@e2" ist die Enthalpie nach Rbzugvon 20°C Russess@@@@peratur
derluft und deswassert.
-
Alle erhaltenen Werte nach Aufheizung des eingespritzten Wassers auf
die Verdampfungstemperatur bei dem Drucke P2, Verdampfung des Wassers bei dem Drucke
P2 und Aufheizung des Dampfes ouf die Temperatur T2 Um diese beschriebene Berechnung
durchfuehren zu koennen, ist Jedoch vorher das folgende Programm in den Komputer
puter (D in dessen Programm PO im -Mode 2 - einzutippen
bS 0 - Proqran: PO |
r n |
Wr HLr Rot x 10000 : NW Rol + 2?3 = Tes, % oo tQ om24X |
Ril ,c 47.OS /. l"tO 1113 l'fl ? = |
W t X 47, 4 w6 % R1O ~ t18 RJZ Z 2, SZ ~ 1+ ~ |
0, Q1 f2 w/S R14 t1 l j 1053 |
C 105 |
Rn r 14 P11C i2 >,,£T % IfI OaO0O!309 = i PIlS |
300DO y' RI lffl 02 |
RIl >,1 3 >c ( Ri'f + RI' ) >t2o los |
XZ 1 ,l'13 - Rzo ~ K looO % ~2W Nlr ~. 122 |
gil x 4S, 4 83 x + 47 t89 x R12 x RIZ x 4st = ~ (32) |
f o O,O?1? X RIZ Jd 3 r 1,£( |
Rio >c 0o0$Z0r / ?1+ blfl 1li'j |
6,000Odl"-R/s g,' Ir Mfl 1"1 - Mt3 flj3 |
Ra + Rz; -- x R/O zus ~ Zt |
= AU - R2j ßZ4 - J, ii,£T |
ez R2 = 30 = /. l0S0 g h26 SIr. |
-
Memo zum frueher beschriebenem Programm (18) Tm Programm (18) ist
der Wirkungsgrad aus der Summe der Arbeiten dividiert durch die hereingesteckte
Waerme errechnet, also nach der spaeter zu eroerternden Formel (54-56).
-
Will man stattdessen mit der spaeter noch diskutierten Formel (So)
nach Schmidt rechnen, dann ist fuer " zu " das eingetippte Programm zu loeschen
und zu aendern in
RRF1 I rl |
Ir~L'M18 ~RIß * loo HLT |
Die weitere Berechnung des Motors mit Wassernachspritzung Alle
weiteren Ueberlegungen und Formeln erfolgen nach Angaben und Ueberlegungen von Eickmann.
Da das Gebiet Neuland ist und keine direkten Stuetzen in der bekannten Literatur
findet und da die Analyse unter Zeit = druck erfolgt, wird kein Anspruch auf absolute
oder prinzipielle Richtig = keit oder Genauigkeit gestellt, denn die ganze Angelegenheit
muss im Laufe der Zeit und nach einigem Zeitabstande noch einmal nachgeprueft werden.
-
Um Voran zu kommen, wird ein Berechnungs = formular aufgestellt,
in das die Komputerergebnisse eingetragen werden und das auf gute fl dargestellt
ist. Im Folgenden werden die darin durch = gefuehrten Rechnungen nach Eickmann wie
folgt abgeleitet und festgesetzt Die spezifische Waerme des ueberhitzten Dampfes
= Cpod ist im Diagramm der Figur 9 auf gezeichnet, nachdem sie vorher anA¢4 Schmidt,S@@e
no gesch@@@@t worden war. Die Werte gehen im Diagramm bis 3000 Grad Celsius, da
maq die Werte fuer hohe Temperaturen benoetig. Es kommt Jetzt darauf an, diese Werte
durch eine ineare Funktion naeherungsweise zu er = setzen, um die "Cpd" Werte einfach
im Komputer (i) berechnen zu koennen.
-
Wie man aus dem Diagramm der Figur q sieht, verlaeuft die Kurve der
spezifischen Waerme Cpd des ueberhitzten Dampfes bei hohen Temperaturen ziemlich
linear ( vereinfacht von Eickmann festgelegt), waehrend sie bei nie drigen Temperaturen
unter etwa 700 Grad Kelvin gekruemmt ist. Da fuer die Berechnung des Motors praktisch
nur Temperaturen von ueber 700 Grad Kelvin in Frage kommen, kann also vorlaeufig
linearer Verlauf angenommen werden.
-
Dieser ist aus dem Diagramm der Figur 9 ermittelt und gibt die Formel
( 33 ) Da im Allgemeinen die Temperatur T3 noch unbekannt ist, soweit nicht bereits
ausreichende Erfahrungsdaten vorliegen, nimmt man als die in Frage kommende mittlere
Temp-eratur bei der Aufheizung von T2 auf T3 die Mittel = temperatur Tm an und setzt
sie vorlaeufig mit Tm = 2000 (34) Da bei Wassereinspritzung in Hoehe von "# " die
Temperatur nicht zunimmt, sondern abnimmt, gehen wir von einem oberem Werte der
"Cpod" Kurve aus und ziehen die Verminderung ab. So erhaelt man als erste Naeherung
er -- 1: Cpo> = 0,721 - 43+2 (S/mQx) |
fucr X =2: Cpo: (g/qt4X) |
(35)
Die spezifische Waerme Cpdm' des Dampfes wird spaeter nach
der bereits bekannten Formel (3s) in den Komputer 5 einprogrammiert und in ihm berechnet,nachdem
der Cpod Wert nach der obigen Gleichung (35) gefunden wurde und dieser in den Komputer
leicht einprogrammlerbar ist.
-
Das Volumen "Vd2" des Dampfes bei der Temperatur und dem Druck T2,P2
wird aus dem Programm PO des Komputers # entnommen und in das Berechnungsformu 1
ar eingetragen.
-
Die Temperatur "Tds" des Dampfes bei Saettigung wird dus dem Mollierschem
i - s Diagramm oder aus anderen Diagrammen entnommen. (Siehe hierzu die Unterlagen
in der Voranalyse, R, - , Seite).
-
Der Waermeinhalt (Enthalpie) "idT2" @"iD2": wird aus dem Programm
PO des Komputers Q3 entnommen und in das Berechnungsformular eingetragen.
-
Die maximale Wassereinspritzmenge ß wird aus (to) entnommen und in
das Berechnungsformular eingetragen.
-
Als naechstes ist von Interresse, dass es bei der Berechnung des Motors
darauf ankommt, zu erfahren, was fuer Verhaeltnisse im Motor entstehen, wenn verschiedene
Wassermengen (ferner noch spaetor bei vorschiedenon Luftueberschuss oder Luftverhaeltnis
A ) eingespritzt werden. Damit man eine uebersichtliche Kurve in einem zu erstellendem
Diagramm zeichnen kann, muessen mindestens vier verschiedene Werte berechnet werden.
Wir nehmen daher als Werte fuer die aktuelle Wassereinspritzung @#" Jeweils 25,
50, 75 und 100 Prozent des Maximalwertes #max an.
-
Die aktuelle Wassereinspritzmenge S wird mit jeweils 1/4, 1/2, 3/4
, und 4/4 des g max Wertes in die betreffende Spalte des Berechnungsformulares eingetragen.
-
Dabei ist fuer die aktuelle Wassereinspritzmenge (in CC ) das Zeichen
6 verwendet. Es zeigt zwei Kammern, eine, die Wasser enthaelt, die andere, die Luft
enthaelt , als Quadrate uebereinander. Es ist das chinesich -japanische Kanji -
Schriftzeichen fuer w Hi" (gesprochen, wie geschrieben) und bedeutet Tag, Sonne,
Licht usw.
-
Als naechstes ist heraus zu finden, um welche Temperatur die Luft,
die jetzt mit dem Dampfe vermischt ist, also das Luft-Dampf Gemisch, bei oder nach
der Verbrennung des Brennstoffes mit dem Heizwerte'Hu" erhaelt.
-
Dabei muss aber die Konstruktion des Motors beachtet und befolgt
werden, denn zunaechst einmal muss der Brennstoff in der heissen komprimierten Luft
voll verbrannt werden, damit das eingespritzte Wasser diese Verbrennung nicht hindert
und die Brennflamme nicht loescht. Diese Konst@@uktionseinzelheiten spielen aber
bei dieser Analyse keine Rolle.
-
Man geht also davon aus, dass die Verbrennung des Brennstoffes mit
dem Heizwerte I Hu"voll erfol gt und dann das eingespritzte Wasser oder der eingefuehrte
Dampf zunaechst auf die Verdampfungswae@me durch den beschrie benen Heizwert erwaermt
wird, dann verdampft wird, der Dampf auf die Temperatur "T2" ueberhitzt wird und
dann schliesslich auf die noch unbekannte Temperatur T3 ueberhitzt wird. Es kann
in der Konstruktion des Motors auch anders verfahren werden, zum Beispiel, indem
das Wasser in Kueh -Raeumen vorgewaermt, verdampft oder auch der Dampf ueberhitzt
wird.
-
Dann sind die folgenden Berechnungen entsprechend zu veraendern. Hier
wird zunaechst im Folgenden angenommen, dass das Wasser im Brennraume aufgewaermt
und verdampft wird, sowie der Dampf auf die Temperaturen "T2 "und"T3" ueberhitzt
wird.
-
Die Ueberhitzung des Dampfes zusammen mit den Vor-Vorgaengen (Wassererwaermung,
Verdampfung) entzieht dem Brennraum dieJenige Waermemenge, die zur Erzeugung des
so ueberhitzten Dampfes notwendig ist. Die Temperatur im Brennraume wi@d also wesentlich
geringer werden, alç sie beim Betriebe des Motors mit Luft wQr und das ist Ja gewollt,
und das Schmelzen der Wende des srennraumes zu vermeiden. Doch geht der Abzug der
Waermemerge spoeter im Berechnungsformular in Rechnung.
-
Zunaechst muss nach einem Wege gesucht werden, zu finden, auf weiche
Temperatur sich das Gemisch ausgedehnt und welches Volumen der ueberhitzte Dampf
dabei einnimmt.
-
Mit der Wassereinspritzung (oder Dampfzufuhr) hat sich die Masse
im Brennraume veraendert. Daher wird nach Eickmann die neue Masse" eingefuehrt.
-
Die Gemischmasse g wird nach der folgenden Formel berechnet
(36)
Darin ist die Luftmasse (das Luftgewicht) "m" das gleiche,
wie bei der voraufgegangenen Berechnung des Betriebes des Motors mit Luft; also
: m = 0,001293. " 3 " ist das japanische Hiragand Zeichen:"Ro"; ausgesprochen, wie
geschrieben und es sieht der drei aehnlich, jedoch mit scharfem Oberteil, laenger
ausgedehnt nach unten und mit einem kuerze -rem Untenbogenj der letztere nach rechts
etwas herausgezogen im Vergleich zur deutschen "3". Der Wert "3" erscheint in Gramm,
also 0,00 x Kg., da ein CC Wasser das Gewicht von 1 Gramm = o,ool Kilogramm hat,
Das Gemischgewicht: (Gl + Gd) ergibt sich aus der division des Wertes "3" durch
1000 also wird
Fuer den Motor ist nicht die Enthalpie (Waermeinhalt) des Dampfes bei dem Drucke
P2 und der Temperatur T2 direkt verwendbar, sondern es muessen diejenigen Werte
genommen werden, die sich aus der oktuell enge = spritzten Wassermenge oder der
zugefuehrten Dampfmenge ergeben. D jese Waermemenge wird die Auheizungswaerme genannt.
-
Die Aufheizwoerme A Die Aufheizwaerme ist das Produkt der eingespritzten
Wassermen = ge mit dem Waermeinhalt des Dampfes bei P2,T2; also
Das Ergebnis entsteht in K@al. Das Zeichen # ist das chinesisch - japa = nische
Kanji - Zeichen "tatschi", ausgesprochen, wie geschrieben. Es wird hier verwendet,
weil es nicht verwechselt werden kann, beim Lesen; ebenso, wie das Zeichen Uund
die anderen Zeichen beim Lesen nicht leicht verwechselt werden koennen.
-
Die spezifische Waerme der Luft CPL: ist bereits ermittelt worden.
Sie wird aber im kommendem Komputer programm des Komputers Qs noch einmal ausgerechnet
und nach P2 im Berechnungsformular gebracht, damit nicht aus anderen Formularen
ueber = nommen werden muss.
-
Der Brennraumdruck P2 ist fuer das betreffende Volumen V2 bereits
aus (18) bekannt. Dieser Druck bleibt im Brennraum konstant und entspricht somit
auch dem Drucke P3 Der Einfochheit halber wird er mit P2 bezeichnet. Doch koennte
er auch mit P3 bezeichnet werden. Im gegenwaertigem Motor ist der Aus = druck P2
aber treffender, weil er zeigt, dass dieser Druck bereits im Eingange zum Brennraum
herrscht, wenn noch keine Aufheizung, Verbrennung und Verdampfung erfolgt ist. Obwohl
der Druck P2 bereits bekannt ist, wird er s;L (2) im kommendem Komputerprogramm
nach einmal neu errechnet, damit die Rechnung flotter geht. Durch dieses Vorgehen
bezueg r lich"CPL" und "P2" wird das Eintippen dieser Werte in entsprechende Memo
-ries gespart und die kommende Berechnung wird wesentlich zuegiger gehen.
-
Die spezifische Waermedes Dampfes bei P2, T2 = CPD ist inzwischen
aus (21)(35) bekannt. Doch lassen wir auch diese im kommendem Programm des Komputers
# erneut berechnen, um zuegiger rechnen zu koennen und um Arbeit und Suchen, sowie
Eintippen zu sparen.
-
Die mittlere spezifische Waerme des Luft-Dampf-Gemisches : Cpni ist
aus den bereits bekannten Werten ZU errechnen und zwar nach der Formel
Die zur Aufheizung des Gemisches auf T3 verbleibende Waermemenge Ii' wird erhalten,
indem die fuer die vorhergehende Aufheizung auf T2 verbrauchte Waermemenge, die
Aufheizwaerme ¢ von der durch die Verbrennung des Brennstoffes zugefuehrte Heizwertsmenge
. abgezogen wird. Also gilt die Formel :
Das Ergebnis erscheint in Kcal. Das Zeichen W ist das chinesisch-japanische Kanji
Schriftzeichen fuer "yama" gesprochen, wie geschrieben und es ist wieder verwendet,
um schwer verwechselbare Zeichen zu verwenden; ind ausserdem, weil man die drei
senkrechten Striche direkt als die aufstei = wenden Flammen des aktuellen Heizwertes
deuten kann.
-
Die Temperatur - Differen #tm Nachdem inzwischen das Gemischgewicht
und die mittlere spezifische Waerme des Gemisches errechnet wurde, wenden wir (Verzeihung,
falls das nicht absolut richtig sein sollte ) die aus der Verwendung des Motors
mit getrieb mit Lult bekannte Formel (6) und wandeln sie fuer den Detrieb des Motors
mit dem Gemisch aus Luft und ueberhitzdem Dampfe um, zu
Die Brennraum - Endtemperatur ist die Temperatur nach der Verbrennung und zwar die
Temperatur, die das Gemisch aus Luft und ueberhitztem Dampf nach der Verbrennung
des Brennstoffes und Aufheizung des ueberhitzten Dampfes auf diese Tem/pera = tur
annimmt. Es ist in Analagie zu ( 7 ) zu der Temperatur T2 zu addie ren, sodass die
Formel, wie folgt gilt
Das aktuelle Volumen # der Dampfmenge bei T2 ist das Produkt
Das verwendete Schriftzeichen, das wieder zwecks Verhinderung von Verwechslungen
verwendet ist, ist das Japanische Kata Kana Zeichen "Me" (gesprochen, wie geschrieben.)
Das aktuelle Volumen V2@@ der Summe aus Luft und Dampf bei T2 ist die Summe aus
dem Volumen V2 plus dem Dampf-Volumen @ und so = mit gilt die Gleichung
Das wichtige aktuelle Endvolumen V3", nach der Verbrennung und Aufheizunc auf die
End- und Hoechst - Temperatur T@@ erhaelt man analog zu aus der Formel
Nachdem die wichtigen Werte T3 und V3 fuer den Motor mit Betrieb
eines Gemisches aus Luft und ueberhitztem Dampf nach Einspritzung der Wassermenge'"gefunden
worden ist, sind praktisch alle bisher ver -borgen gewesenen Werte des Motors bekannt.
Denn alle weiteren Werte sind untergeordnete und leicht errechenbare Werte.
-
Es ist zu bedenken, dass der Weg der hier gegangen wurde, daraus
entstanden ist, dass die Voranalyse nach RER - ergeben hat, dass die herkoemmlichen
Verbrennungsmotoren Formeln auf den neuen Motor nicht anwendbar sind, oder Jedenfalls
nicht alle anwendbar sind.
-
Denn die Verbrennungsmotorenformeln aus Hutte, Schmid, $ usw. , setzen
ein gleichbleidbendes Medium voraus, das kontinuierlichen Gesetzen, wie Zustandsaenderung
bei konstantem Druck, bei konstantem Volumen oder adiabatische beziehungsweise polytropische
oder isothermer Zustandsaen = derungen unterliegt und diesen folgt. Beim neuem Motor
aber erfolgen davon abweichende sprungweise Zustandsaenderungen , wie Aufheizung
des Wassers auf Verdampfungstemperatur, dann die Verdampfung bei Saettigungsdruck
und danach die Aufheizung auf die Temperatur T2, also Vorgaenge, die den Gosgesetzen
der Verbrennungsmotoren und Gasturbinen nicht mehr unterliegen.
-
Das Ausdehnungsverhaeltnis ergiebt sich analog zu (8) nach der Formel
und es ist nicht nur wichtig fuer die Berechnung der weiteren Werte des Motors,
sondern es bestimmt auch das Verhaeltnis des Entspanner - Volumens zum Kompressor-Volumen.
Es ist also eine wichtige Konstante fuer die Kon -struktion des aktuellen Motors.
-
Der Auslassdruck nach der Entspannung : Zum ist wieder analog nach
der Luftbetriebsformel (1c ) zu berechnen, da das Gemisch aus Luft und stark ueberhitztem
Dampf sich Jetzt wieder wie ein Gas verhoelt. Also gilt
da dc an sicht zu verwendende Volumen V4 gleich dem Ausgangsvolumen V1 ist.
-
Wie bereits berichtet, ergibt sich aus der Voranalyse im RER -dass
fuer den neuen Motor mit Wassernachspritzung in den heissen Aussen -Brennraum viele
der Formeln fuer die Berechnung des Gasmotors mit Luft betrieb nicht mehr anwendbar
sind, Das gilt insbesondere fuer die Berechnung des Wirkungsgrades, zuerst des thermischen
Wirkungsgrades.
-
Um die thermischen Wirkungsgrade zu berechnen, muss man sich daher
der Berechnung der Arbeitsleistungen bei der Verdichtung und bei der Ausdehnung,
sowie bei der Entspannung bedienen, so bedauerlich das auch ist, weil man dann keine
einfache Wirkungsgradformel mehr hat. Doch macht das keine Sorgen und auch keinen
Zeitaufwand, da la der kleine handliche und billige Taschenkomputer FX 602 P Nummer
# zur Verfuegung steht.
-
Die Arbeitsleistungen werden Jetzt mit "A" bezeichnet, mit dem Jeweiligem
Index des Arbeits P-V Diagrammes der Seite 11 11. Da die Ausgangswerte in Kg/cm2
und CC angenommen waren, rechnen wir die als Ergebnis in Kgcm erscheinenden Werte
gleich in Kgm um. Man bedenke hier, dass keine Ge schwindigkeit angegeben ist, mit
der der Vergleichsmotor arbeiten soll.
-
Also erhaelt man keine frilii,i in Kgm/sec., sondern Arbeit in Kgm
Die Umrechnung auf Leistung ist spaeter leicht moeglich, indem man die sekundlichen
Huebe mit der hier zu ermittelnden Arbeit multipliziert.
-
Man erhaelt Die Arbeit A23
Die Arbeit : A3 :
und die abzuziehende Kompressionsarbeit A IZ ;
in Analogie zu den Formeln (4,5,12,13) fuer Betrieb mit Luft.
-
Kritische Kontrolle der Formeln fuer A Da fuer die Berechnung des
Wirkungsgrades in Verbrennungsmotoren mit Betrieb mit Luft die Formeln (48) bis
(50) selten verwendet werden, sollen sie einer kritischen Pruefung unterzogen werden.
-
Dazu nehme man dio Breinlich-sche oder die Elckmann-sche DE- OS 31
65 619 oder 31 35 675 zur Hand. Denn in ihnen hat Eickmann eine Formel zur Berechnung
des mittleren Druckes bei der Verdichtung oder bei der Entspannung von Gas unter
polytropischer oder adiabatischer Zustands = Aenderuno nachgewiesen. Sie lautet
Dadurch wird es moeglich, die Formeln (49) und (50) auf die leicht einsehbare bare
Formel (50) zurueck zu fuehren. Man erhaelt dann naemlich den Druck (Mitteldruck"#"
) bei dem sich das Volumen von 1 auf 2 oder von 3 auf 4 dendert. Die Arbeiten #12
und #@@ ergeben sich nach der Eickmann Formel zu
Die Ausrechnung in Zahlen (nummerisch) ergibt gleiche Werte fuer gleiche Beispiele
fuer die Gleichungen (49 bis 50) und ( 52 bis 53 ) woraus erkennbar ist, dass die
Formeln stimmen und verwendbar sind, und zwar sowohl(49,50) aus der Schmidt Literatur,
als auch die aus den genannten DE-OS bekannten Eickmann Formeln z.8.-. CSi).
-
Die Leistungsabgabe N ergibt sich dann aus der Summe : Arbeitsabgaben
minus Kompre = ssionsarbeitsverlust, also zu N = K g cfn.
und fuer die Leistungsabgabe in Kcal folgt Die Leistungsabgabe in Waermeinhalt |
N = K@al
woraus der Wirkungsgrad folgt fuer den thermischen Wirkungsgrad, indem man die herrausgeholten
Waermemengen durch die hineingesteckten teilt,
Thermischer Wirkungsgrad
des Motors mit Gemischbetrieb =
Die weiteren Berechnungen sind ohne Probleme, da der Jetzt hoch ueber = hitzte Dampf
sich wie ein Gas verhaelt und der polytropische Exponent fuer das Gemisch aus Luft
und Dampf bereits mit 1,33 festgesetzt ist.
-
Man erhaelt
DER ABGASMOTOR : Da aus der Voruntersuchung und auch aus obigen Rechnungen hervorgeht,
dass das Gemisch bei P4,V4 oft noch hohen Druck und hohe Temperatur hat, ginge viel
Energie verloren, wenn mon dos Gas mit dem Drucke P4 ins frei auspuffen liesse.
Daher ist es fuer groessere Motoronlagen zweckmaessig, einen Nachmotor nachzuschalten,
der ein reiner Entspanner leichter Bauart sein kann, und in diesen das Auspuff -Gemisch
mit dem Drucke P4 und der Temperatur T4 hereinzuleiten, um das Restgemisch in diesem
Entspanner zu entspannen und fuer Arbeitsabgabe nutzbar zu machen. Es wird hier
ausgerechnet, dass das Gemisch im Abgasmotor bis zum Atmospherendruck = 1 Kg/cm2
der Atmosphere entspannt werden und die Arbeit dabei entnommen werden soll. Als
erstes ist daher das Volumen V5 zu berechnen.
-
Man hat aus der Literatur (Z. B. Schmidt, Seite 55 ) die Gleichung
und formt sie um zu
Fuer die weitere Berechnung des Abgasmotors sind aus dem bisherigem
bereits bekannte Formeln lediglich auf den Abgasmotor umzuschreiben und man erhaolt
Der ther mische Wirkungsgrad des Motors mit Abgasmotor : Der thermische Wirkungsgrad
des Gesamtmotors einschliesslich Abgasmotor ist die Summe der herausgehalten Arbeitsabgaben
minus der hereingesteckten Arbeit geteilt durch den hereingegebenen Heizwert
was wir fuer die Verwendung im Komputer O so umformen, das's im Komputer bereits
errechnete Posten mit verwendet werden koennen, um mit einem einzigem kleinem Taschenkomputer
auszukommen. Man erhaelt hoelt :
Der Gesamtwirkungsgrad des Motors :
Zum Vergleich des neuen Motors mit herkoemmlichen Motoren ist zu bedenken, doss
die herkoemmlichen Motoren einer aeusseren Kue Kuehlung mittels Luft oder Kuehlwasser
beduerfen. Diese Kuehlung der Teile des Motors entnimmt dem Motor erhebliche Waerme
und es wird oft angenommen, dass etwa ein Drittel des in den Motor herein gegebenen
Waermeinhaltes des Treibstoffes durch diese Aussenkuehlung verloren geht. Demgegenueber
ist im neuem Motor mittels der Wassernachspritzung oder der Dampfzufuehrung eine
Innenkuehlung geschaffen, die am Ausdehnen des'Gemisches und somit an der Arbeitsabgabe
bei der Expansion teilnimmt. Der neue Motor kann daher so ausgelegt werden, dass
die Innenkuehlung die Teile des Motors auf so geringer Temperatur haelt, dass auf
eine erhebliche Aussenkuehlung verzichtet oder ganz auf die herkoemmliche Aussenkuehlung
verichtet werden kann.
-
Fuer die Beurteilung des Motors und den Vergleich mit herkoemmlichen
Otto-Motoren, Dieselmotoren und der Dampfmaschine ist es also richtig, den Wirkungsgrad
der Arbeitsausbeutung, also den Arbeitswirkungs grad einzufuehren. Wir wollen ihn
mit : "#c" bezeichnen.
-
Die Kuehlung des herkoemmlichen Motors muss umso hoehere Verluste
bringen, Je heisser der herkoemmliche Motor arbeitet, also le hoeher die Temperaturen
der Ausrechnungen nach ( ) sind. Statt ein Drittel als Kuehlverlust anzunehmen,
schlaegt Eickmann vor, 30 % anzunehmen und er fuehrt eine Berechnungsformel ein,
in der errechnet wird, ûberschloeglich, welche Kuehlende Waermemenge verloren geht.
Dieser Kuehlverlust wird "Hc" genannt und ist (vorlaeufige Annahme) ftler Betrieb
mit l uft Fuer Betr.m.L und D.
-
Darin wird also der Kuehlverlust auch fuer den Motor mit Wassernschsprit=
zung (Betrieb mit Luft und Dampf) errechnet. Oie Bezugstemperatur -
ist darin mit 2000 Grad eingesetzt und maq spaeter, wenn mehr Erfahrungswerte vorliegen,
berichtigt werden, ebenso der Kuehl verlustfaktor 0,3. Statt 273 wird eventuell
spaeter 300 abgezogen, oder eine andere Gradzahl, Je nach Klima und Aussentemperatur
der Umgebung.
-
Der Arbeitswirkungsgrad ohne Beruecksichtigung des mechanischen:=@@
Dieser Arbeitswirkungsgrad , bei dem der mechanische Wirkungsgrad noch nicht mit
beruecksichtigt, also noch nicht abgezogen ist, wird im Fol= genden "#c" genannt
und fue@ den Motor mit Luftbetrieb mit dem Index "@" und fuer den Motor mit Dampf
zusaetzlich zur Luft mit dem Index "d" oder "D" versehen. Man erhoelt diesen Wirkungsgrad
fuer den betreffenden Motor mittels folgender Berechnung Fuer Motor mit Betrieb
mit Luft Fuer Motor mit zus Dampf Fuer Motor mit zus.
-
Dampf und Abgasmot.
-
Fuer Motor mit Luft und Abgqsmotor
Der Gesamtwirkungsgrad des Motors ist dann die Multiplikation der obigen Wirkungsgrade
mit dem mechani = schem Wirkungsgrade. Wir nehmen fuer den Vergleich mit den herkoemmli
= chen Motoren gleiche mittlere mechanische Wirkungsgrade von 80 Prozent an, multiplizieren
also die obigen Wirkungsgrade mit 0,8, um einen jewei = ligen vorlaeufigen Gesamtwirkungsgrad
zu erholten.
-
Also gelten vorlaeufig :
Fuer die Ausrechnung der einzelnen Motoren benutzt man praktischerweise den Komputer
a) und tippt ihn ihn unter Verwendung der Memories nach der folgenden Seite das
Programm der folgenden Seite (in PO) hinein Als erstes kippt man wieviele Steps
und Memories mon benutzen will. Da@er tippe
Beachte : Bemerkungen auf der uebernaechsten Seite, Seite 133
-=t °T I 2 s I t r + |
rffpS VoAI Hw0 : 4 I I K g |
toHPurr CK 140o Pl |
I |
T/PPTr toscer 2 P4Rs,I?,N4>iV<Tg |
WIRD ri'rr Wfftt: 2 Yc£ M N45 1,ii,i,U * |
@ ALT R02 + 1,293 = M20 HLT 012 |
@@@@@@ % 1000 = M21 HLT 021 |
# R06 X R02 = M22 @@T 028 |
P2 R10 % R@@ = @@@@ R03 = X R09 = M13 HLT 040 |
CPL ,242 + ,00027 X R13 = + 0,017 - ,0125 X R02 % R12 = M14
HLT 072 |
CP@@ ,721 - 0.22@ X R02 % R12 = M15 HLT 090 |
Cp@@ R15 X R02 % R2@ = + R14 X C 1 - ( R02 % R20 ) ) = M16
HLT 112 |
# R@@ - R12 = M23 HLT 120 |
#t@ % R21 % R16 = M24 HLT 129 |
T3@ R10 % R@@ = J@@@ ( R03 - 1 ) = X R19 = + R24 = M25 HLT
150 |
@ R08 X R02 X 1000 = M26 HLT 162 |
V24@ + R@@ = M27 HLT 168 |
V3@ X R25 % ( R25 - R24 ) = M28 HLT 183 |
#m % R@@ = M29 HLT 189 |
P4@ R28 % R10 @ @@@@ R@4 = X R13 = M29 HLT 203 |
R23 R28 - R@@ = X R13 % 100 = M21 HLT 218 |
R34 R13 X R28 = - R20 X R10 = X R@@ = M22 HLT 235 |
N + R21 - R18 = HLT 242 |
N % 427 = M23 HLT 250 |
#@@@ X 100 % R01 = M26 HLT 260 |
T@@ R28 % R1@ @@@ ( R04 - 1 ) = X R25 = M24 HLT 174 |
@@@ R25 - 273 = HLT 287 |
@@@ R24 - 273 = HLT 295 |
V@ R10 @@@@ R04 = X R20 = @@@@ R04 = M27 HLT 309 |
T5 R10 % R27 = @@@@ ( R04 - 1 ) = X R24 = M29 HLT 328 |
@5 - 273 = HLT 334 |
R45 R20 X R10 = - R27 X R09 = X R@@ = HLT 349 |
R45 % 429 = M@@ HLT 357 |
@@@@ + R23 = X 100 % R01 = @@@ HLT 371 |
HCL R@5 X R17 = M20 HLT 378 |
HCD R25 + R24 = % 2 = - 273 = X R17 = M28 HLT 398 |
#CL R01 - R20 = % R01 X R07 = HLT 409 |
#CD R01 - R28 = % R01 = M27 X R26 = HLT 424 |
@@@@ R17 X R21 = HLT 431 |
Beachte, dass im Programm PO des Komputers 5 die Dezimalzahlen
mit o, und Zahlen hinter dem Komma in der amerikanischen Schreibweise in den Komputer.
getippt werden muessen, weil der Komputer keinen einzi = gen Step mehr frei hat.
Man muss also die Null vor dem Komma weglassen und, darf sie nicht mit tippen. Also
hat man zu tippen : und danach die Ziffern. Der getippte Punkt erscheint dann in
der Anzeige als Komma.
-
Beachte ferner, dass in den Zeiten fuer "CPL" und "CPO" doppelt umrandeten
Feldern andere Werte im Mode 2 eingetippt werden mitssen, wenn ein anderes Luftverhaeltnis
# als 1 verwendet bzw. berechnet wird. Beachte auch, dass in der Zeile fuer V5 die
Tippung Inv x 1/y erscheint, also nicht dir sonst verwendete Inv xy @ Die Tipperein
mit Inv sind Doppeltppungen.
-
Man tippt zuerst die Taste INV" und unmittelbar danach die Taste xY
beziehungsweise xl/Y , Der Komputer # ist jetzt voll und hote keine Steps mehr frei.
Auch der Komputer ö ist voll und hat keinen vollen Step mehr frei.
-
Der Komputer (i) gibt Jetzt alle Ergebnisse der 34 Berechnungen pro
eingebenem Motorenwert nacheinander, indem man das Programm PO ruft, also : "PO"
tippt und danach einfach tippt : - EXE -Der Komputer stoppt und zeigt das erste
Ergebis an, das von Nach naechstem Tippen - EXE - das Ergebnis von (. + und so weiter,
bis er nach dem letztem Tippen -EXE- das Ergebnis der Berechnung fuer ganz anzeigt.
-
Als naechste Berechnung tippt mon dann lediglich den naechsten Wert
" ß ,, in das Memory 02 ein und rechnet die naechste Datenserie durch. Sind alle
verschiedenen Werte" durchgerechnet, erfolgt die Eintipperei in die Memories zur
Berechnung der naechsten Volumen s/2 Ausfuehrung mit den neu in die Memories eingetippten
Daten.
-
Die Ergebnisse der Berechnungen durch den Komputer traegt man praktischerweise
in das bereits genannte Berechnungsformular ein.
-
Zur Berechnung der Gesamtwirkungsgrade hat der Komputer keine Speicher
und keine Steps mehr frei. Daher tippt man nach dem letz = tem Ergebnis einfach
: x 0,8 = und sieht dann den Gesamtwirkungsgrad fuer den Motor mit Dampfbetrieb
und Abgasmotor, wenn der mechanische Wirkungsgrad 0,8 ist. Entsprechend erhoelt
mon die Gesamtwirkungsgrade der anderen Motorenfaelle, indem man den betreffenden
u7c Wert mit multipliziert. Diese Rechnung fuehrt man von Hand aus, weil ein extra
Komputer dafuer nicht lohnt.
-
Um ein volles vorloeufuges Urteil ueber den neuen Motor faellen zu
koennen, muessen mindestens vier verschiedene Verdichtungsvolumen "V2" durchgerecnet
werden, damit man saubere Kurven in ein Diagramm zeichnen kann. Ausserdem muessen
fuer jedes dieser vier unterschied = lichen Volumen "V2" vier verschiedene aktuelle
Wassereinspritzmengen 1 " durchgerechnet werden, damit man saubere Kurven in ein
Diagramm einzeichnen kann. Denn bei nur drei Berechnungen kann das Kurven -Lineal
falsch ausgelegt werden. Ausserdem braucht man von jeder der bereits genannten Durchrechnungen
vier verschiedene Luftver= haeltniszahlen " " , denn der Motor faehrt Ja normalerweisu
nur selten mit Vollost bei K Die Rechenergebnisse traegt man vorteilhafterweise
in das Berechnungsformular der Seite 136 ein. In den weiteren Seiten 137 bi, 142
sind als Beispiel Berechnungen mit V2 = 100,60,40 und V2 = 25 bei Luftueberschusszahl
# = 1 durchgefuehrt und eingetragen.
-
Die Spalte 143 bringt die vorlaeufigen Ergebnisse der Berechnungen
in Diagrammen.
-
Daraus erkennt man t a) Die innere Kuehlung mittels Wassernachspritzung
und Verdamp S fung, wie Aufheizung kann so effektiv ausgelegt werden, dass eine
aeussere Kuehlung nur gering ist, oder ganz fortfallen kann, b) Mittels richtiger
Bemessung der Wassermenge, die eingespritzt wird, kann mittels Abgasmotor das Gemisch
so weit entspannt werden, dass es voellig geraeuschlos mit Atmospherendruck in die
Atmosphaere ausfliesst statt auszupuffen und dabei kann die Temperatur der Gemischabgase
rund auf Atmospherentem = peratur herab gesetzt sein. c) Die Gesamtwirkungsgrade
mit Abgasmotor koennen die des Dieselmotors erreichen, oder diese sogar ueberschreiten.
d) Die Wirkungsgrade ohne Abgosmotor sind etwa denen der Otto Motoren gleich und
scheinen stellenweise die des Motors mit Betrieb mit nur Luft zu uebersteigen. e)
Ohne innere Kuehlung wuerden die Waende der Austenbrennkammer wegschmelzen, weil
die Temperaturen viel zu hoch waeren.
-
Die Seite C36 zeigt dos eerechnungstormular In der Groease, in der
man in einem DIN - A-4 Blatt mit spitzem Bl eistift die Rechenergebnisse gut und
uebersichtlich eintragen kann. Da die Schrift jedoch zu klein wird, um den Vorschriften
fuer Patentanmeldungen zu entsprechen, ist das Formular der Seite 136 mit Nummern
fuer die senkrechten und die waagerechten Spalten versehen. Dabei sind die waagerechten
Spalten durchlaufend nummeriert, waehrend die senkrechten Spalten von links nach
rechts mit 101 beginnend, nummeriert sind.
-
Seiten 137 und 138 zeigen, welche Dauerwerte in welche Spalten einzutragen
sind und Wc?S die betreffenden Spalten ergeben, welche Formeln gelten, oder was
sie bedeuten.
-
Die Seiten f39 bis 142 bringen die Rechenergebnlsse fuer die durchgerechneten
Beispielswerte in Schreibmaschinenschrlft in den betreffenden Spalten.
-
Beachtenswert ist, dass die betreffenden waagerechten Spalten folgende
wichtigen Ergebnisse bringen Spalte 10 die Hoechst-Temperatur, Spalte 15 die Abgastemperatur,
Spalte 21 die eingespritzte Wasser - oder Dampf - Menge, Spalte 29 den Waernitverlust
bei Verdampfung und Aufheizung, Spalte 31 die Hoechst-Temperatur bei Verwendung
von Wasser oder Dampf Spalte 33 die Volumenzunahme durch Verdampfung des Wassers,
Spalte 41 den thermischen Wirkungsgrad des Motors mit Luft und Wasser, Spalte 42
die Abgastemperatur des Motors mit Luft und Wasser, Spalte 45 = V5 - V1 = das Volumen
des Abgasmotors, Spalte 50 den thermischen Wirkungsgrad des Motors mit Abgasmotor,
Spalte 51 den Verlust des Motors mit Luftbetrieb durch Aussenkuehlung, Spalte 52
den Verlust des Motors mit Luft und Wasser - Betrieb durch Aussenkuehlung, Spalte
53 fuer den Motor mit Betrieb mit Luft -Spalte 54 fuer den Motor mit Betrieb mit
Luft und Wasser -Spalte 55 fuer den Motor mit Betrieb mit Luft und Wasser und mit
Abgasmotor -- den irmischen Wirkungsgrad nach Abzug der Verluste durch Aussenkuehlung
, und, Spalte 56 den Gesamtwirkungsgrad des Motors mit Luft und Wasser - Betrieb
und mit Abgasmotor, wenn der mechanische Wirkungsgrad 80 Prozent Ist.
101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
43 |
44 |
45 |
46 |
47 |
48 |
49 |
50 |
51 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
701 "'t""" "' 2/o3 |
1 Tl K |
2 P1 Kg/cm2 |
3 V1 CC |
4 V2 V1/V2 CC |
5 VI v / V2 |
6 P2 Pl ( V1 / V2 )X Kg/cm2 |
7 T2L T1 (Vl / V2) °K |
8 Cpl (Aus Komputer 3 - P1) |
9 St Hu/m Cp OC |
10 T3L T2L + a dt OK |
11 fL T3L / T2 |
12 V3L V2 x CC |
13 P4L Ps (V3L/'') R Kg/cm2 |
14 rL ((A23+A34-A12) / Hu) x 100 |
15 T4L T3L(V3L/V1)-' OK |
16 A12 ( x (1/1 -? )x(? /? OO)x(P 2xV2L-V1 xP1 ) Kgm |
17 Mit $8dSset und Dampf 1/46 1/2 3/46 4/4 0 |
-18 pD2 Aus Komputer 3-P1 CC |
,19 t r2 A us Komputer 3-P 1 Kcal |
20 S max. Geschaetzt CC |
21 61 6 Aktuell CC |
22 g a + looo m |
23 (GL + GD) |
24 e fS2 x 8 KcQ1 |
25 P2 Pl x ( V1 / V2 X Kg/cm2 |
26 CpL (Ist im Komputer ) |
27 CpD (Ist im Komputer ) |
28 Cpm CpO) + (1 ~ 6t/?) x CpL |
29 Ul Hu - Kcal |
30 Dt r/ (GL ul + GD / x Cp 1 °C |
31 T3m T2L + t i OK |
32 g 1000 x VD2 x CC |
33 V2LD j + v2 CC |
34 V3m V2LD x ( T3m / T2) CC |
35 zumn, V3m/V2 |
101 402 103 |
w 101 102 103 |
36 P4m P2 x (V3m/V2) Kg/cm2 |
37 A23 Ps x ( V3m - V2) /100 Kgm |
38 A34 (1/',l ) x (f/,00) x ( P2 x V3m - P1 X ) Kgm |
39 Nm A23+A34-A12 Kgm |
40 Nm dto / 427 Kcal |
41 t*t 100 x N / Hu |
42 T4m T3m x (V3m/V1) °K |
43 t3m T3m - 273 OC |
44 t4m T4m - 273 OC |
45 V5m tvP4ws V/9 a CC |
46 T5m T4m x (V1 / V5m )n °K |
47 t5m T5m - 273 OC |
48 A45 (ff/n-/) x (1/lDo) x ( P4m x - P1 x V5) Kgm |
49 A45 dto / 427 Kcal |
50 8UhDS 100 100x(Nm+A45)/Hu % |
51 HcL (dr 3 IYU/ZobD) ljL FT4L)/Z)-2732 Kcal |
52 HcD (0a3If/2o0o>E(rn+ f r »)/Z) - 273) Kcal |
53 t(#£e-Hc)/H>Jx rthL 04 |
54 ,?CD t(R£t->tcD)/a)X37thni |
55 vCR r CDq)/#Z)] X ythDS % |
56 ~X7. dtox x we,r', 77"= |
In den verticalen Spalten bedeuten Spalte 101 die Kurzbenennung des physikalischen
Wertes, Spalte 102 die betreffende Berechnungsformel, und, Spalte 103 die betreffenden
technischen Einheiten In die vertikalen Spalten 104 bis 107 oder 108 bis 111 beziehungsweise
112 bis 115 oder 116 bis 119 sind die Rechenergebnisse fuer vier durchgerechnte
Beispiele einzutragen.
-
Fuer die vier durchgerechneten Beispiele erscheinen die Ergebnisse
auf den Seiten 139 und 140 sowie auf den Seiten 141 und 142
#=1
SPALTE 105 °C tm 109 °C tm |
Gueltig nur fuer den Motor mit Betrieb mit Luft (herkoemmlicher Motor)
1 300 300 |
2 1 1 |
3 1000 1000 |
4 40 100 |
5 25 10 |
6 77,13 22,39 |
926 653 672 @ 399 |
8 0,278 0,265 |
9 2514 2554 |
10 3440 3167 3326 3053 |
11 3,72 4,95 |
12 148,66 495,22 |
l3 5,88 8,67 |
/4 47,28 31,44 |
15 1765 1492 2330 2601 2328 2690 |
/6 59,58 35,40 |
Gueltig fuer den Motor mit Betrieb mit Wasser und Dampf ( und Luft)
Spalte 104 105 106 107 108 109 110 111 |
17 1/4# 1/2# 3/4# 4/4# 1/4# 1/2# 3/4# 4/4# |
18 0,055 0,137 |
19 0,872 0,743 |
20 0,72 0,56 |
21 0,18 0,36 0,54 0,72 0,14 0,28 0,42 0,56 |
22 1,473 1,653 1,833 2,013 1,433 1,573 1,713 1,853 |
23 dto mal 0,001 dto mal 0,001 |
24 0,157 0,314 0,471 0,628 0,104 0,259 0,256 0,252 |
25 q7,l3 22, 39 |
26 0,277 0,274 0,270 0, 267 0,262 0,29 0,Zg6 0,22 |
0,666 0,611 0,556 0,501 0,666 0,611 0,556 0,501 |
0,358 0,407 0,434 0,446 0,327 0,367 0,392 0,404 |
Spalte 104 105 106 107 108 109 110 111 |
29 0,753 0,596 0,439 0,282 0,806 0,702 0,598 0,493 |
30 1428 887 552 314 1720 1214 891 660 |
31 2353 1812 1477 1240 2392 1886 1562 1331 |
32 9,72 19,44 29,16 38,88 19,18 38,36 57,54 76,72 |
33 49,72 59,44 69,16 78,88 119,2 138,4 157,5 176,7 |
34 126,4 116,4 110,4 105,6 424,4 388,5 366,5 350,4 |
35 3,16 2,91 2,76 2,64 4,24 3,88 3,66 3,50 |
36 4,93 4, 42 4,11 3,88 7,16 @6,37 5,89 5,50 |
3? 66,66 58,93 54,30 50,63 72,63 64,39 59,66 56,06 |
38 146,2 138,3 133,3 129,3 70,93 70,64 70,11 69,54 |
39 153,2 137,6 128,1 120,4 108,2 99,83 94,36 90,20 |
40 0,359 0,322 0,230 0,282 0,253 0,234 0,221 0,211 |
41 39,46 35,62 32,95 30,98 27,84 25,69 24,28 23,21 |
42 1189 891 714 590 1803 1381 1122 942 |
43 2080 1540 1204 967 2119 1613 1289 1059 |
44 916 618 441 317 1530 1108 848 669 |
45 3317 3054 2897 2772 4394 4022 3794 3627 |
46 801 617 503 422 1106 872 722 616 |
47 528 344 230 149 833 599 450 343 |
48 48,80 41,24 36,91 33,60 83,86 71,06 63,54 58,25 |
49 0,114 0,097 0,086 0,079 0,196 0,166 0,149 0,136 |
50 51,99 46,03 42,45 39,62 49,42 43,98 40,64 38,20 |
51 0,318 0,318 0,318 0,318 0,367 0,367 0,367 0,367 |
52 0,205 0,147 0,112 0,088 0,249 0,186 0,146 0,118 |
53 30,76 30,76 30,76 30,76 18,75 18,75 18,75 18.75 |
54 30,57 29,68 28,89 27,99 20,22 20,45 20,39 20,20 |
55 40,31 38,58 37,21 35,81 35,89 35,00 34,12 33,25 |
56 32,25 30,86 29,77 28,65 28,72 28,00 27,30 26,60 |
Spalte 113 °C tm 117 °C tm Gueltig nur fuer den Motor mit Betrieb
mit Luft (herkoemmlicher Motor)
1 300 300 |
2 1 1 |
3 1000 1000 |
4 25 60 |
5 40 16,67 |
6 145,47 44,62 |
7 1091 818 803 @ 530 |
8 .298 .271 |
9 2359 2596 |
10 3450 3177 3399 3126 |
11 3,16 4,23 |
12 79,04 253,92 |
13 4,73 7, 01 |
14 50,61 41,68 |
15 1419 1146 2162 2104 1831 2478 |
75,34 47,92 |
Gueltig fuer den Motor mit Betrieb mit Wasser und Dampf (und Luft)
Spalte 112 113 114 115 116 117 118 |
17 1/4# ½# 3/4# 4/4# 1/4# ½# 3/4# 4/4# |
18 0,034 0,082 |
79 0,965 0,807 |
20 0,80 0,60 |
21 0,2 0,4 0,6 0,8 0,15 0,30 0,45 0,60 |
22 1,493 1,693 1,893 2,093 1,443 1,593 1,743 1,893 |
23 dto mal 0,001 dto mal 0,001 |
24 0,193 0,386 0,579 0,772 0,121 0,242 0,263 0,484 |
2S 145,47 44,62 |
26 0,295 0,292 0,289 0,286 0,268 0,265 0,262 0,259 |
27 0,666 0,611 0,656 0,501 0,666 0,611 0,556 0,501 |
28 0,384 0,436 0,465 0,477 0,337 0,380 0,405 0,417 |
29 0,717 0,524 0,331 0,138 0,789 0,668 0,547 0,426 |
30 1249 709 376 138 1622 1104 774 539 |
31 2340 1800 1467 1229 2425 1907 1578 1342 |
Spalte 172 113 114 115 116 117 118 119 |
32 6,8 13,6 20,4 27,2 12,3 24,6 36,9 49,2 |
33 31,8 38,6 45,4 52,2 72,3 84,6 96,9 109,2 |
34 68,22 63,70 61,05 58,81 218,31 200,89 190,35 182,51 |
35 2,73 2,55 2,44 2,35 3,64 3,35 3,17 3,04 |
36 4,09 3,73 3,53 3,36 5,89 5,28 4,91 4,65 |
37 62,87 56,30 52,44 49,19 70,63 62,86 58,16 54,66 |
38 176,7 167,6 162,2 157,5 116,5 @ 111,7 108,5 106 |
39 164,3 148,6 139,3 131,3 139,2 126,6 118,7 112,7 |
40 0,385 0,348 0,326 0,308 0,326 0,297 0,278 0,264 |
41 42,28 38,24 35,84 33,80 35,83 32,59 30,56 29,01 |
42 965 726 583 483 1468 1123 912 765,7 |
43 2067 1527 1194 956 2152 1634 1305 1069 |
44 692 453 310 210 1195 850 640 493 |
45 2884 2693 2581 2486 3796 4393 3310 3173 |
46 680 523 426 357 945 743 615 523 |
47 407 250 153 84 672 470 342 250 |
48 36,58 31,56 28,74 26,43 63,61 54,08 48,57 44,60 |
49 0,086 0,074 0,067 0,062 0,149 0,127 0,114 0,104 |
50 51,69 46, 36 43,23 40,60 52,60 46,51 43,06 40,49 |
51 0,295 0, 295 0, 295 0, 295 0,338 0,338 0, 338 0,338 |
52 0,188 0,135 0,103 0,079 0,228 0,169 0,133 0,107 |
53 34,20 34,20 34,20 34,20 26,19 26,19 26,19 26,19 |
54 33,53 32,56 31,80 30,85 26,84 26,51 26,10 25,61 |
55 40,99 39,48 38,36 37,05 39,10 37,84 36,77 35,75 |
56 | 32,80 31,58 30,69 29,64 31,28 30,27 29,42 28,60 |
Die folgende Seite bringt die Auswertung der durchgefuehrten Berechnungen in Diagrammen,
---- r - 10O Y |
HOECIVS zu F1 OHNE «r,\Igt4E1ILqN |
II ~.-I 80 |
OEI r ,0,358 ~ 4 r |
3000 GI {e l los {0, 25E ~, |
0,256'0,5£3ai' |
2000 40 |
1000 I 1,0 |
1.0'6' |
0 <. 0 |
0-k,n2-0-p2-(00/50 |
d. lot r/00 u |
t3 ff0{(IISTrPERüRrAI Mir FIOTOR |
oc X 9/Mß 1 |
3000 60 O,25B ( a?5B |
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110 |
1000 o ~ > h o/o |
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ö-U-016 1, 0 o-KG/>2-SO-p2-1°O 150 |
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Mir TrlPERSTUIP I MILZ SEY ki;iE»(4N |
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300o 60 --- 60 ---- ca |
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1000 < oO ~s0E-. <. |
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I |
100 - - |
0 ~~~ |
c y Q-06/Cy2 100 - p 150 |
Bemerkungen zur Wirkungsgrodformel nach Schmidt Wenn man die
Wirkungsgradformel nach Ernst Schmidt, "Thermodynamic" siebente Auflage. Seite 141.
die lautet
zugrunde legt und auch sonst in dem herkoemmlichem Sinne rechnet, erhaelt man ganz
wesentlich hoehere Wirkungsgrade. Diese sind in den beiden Folgeseiten, die aus
der Voruntersuchung entnommen sind, gezeigt.
-
Wegen der erheblichen Unterschiede, ist die Formel nach Schmidt daher
hier noch einmal zu eroertern. Zunaechst geht aus Seite 141 nicht klar hervor, ob
er mit der obigen Formel das Diagramm 1,2,2',3',4,1 der Seite 140 meint. Doch ist
das anzunehmen. Um sicher zu sein, ist das anhand der gegenwaertigen Analyse nachgeprueft
worden. Dazu wurde die Schmidt -Formel aus Seite 142
herangezogen. In sie wird der Wert lV= 1 eingesetzt und die Formel gibt :
Diese muss nun zweifellos dem Diagramm 1,2,2',3',4,1 der Seite 140 des Schmidt -schen
Lehrbuches entsprechen. Denn in ihr ist ja # = 1 gesetzt, also die Druckspitze 2',3,3'des
Dieselmotors weggenommen. Rechnet man die beiden Formeln ( 'Iß ) und (So ) fuer
gleiche Motorenverhaeltnisse aus, dann erhaelt man gleiche Ergebnisse. Also sind
beide Formeln fuer das Diagramm 1,2,2',3',4,1 der Seite 140 des Schmidtschen Buches
oriwendbar.
-
In der gegenwaertigen Analyse sind diese Formeln aber nicht anwendbar.
-
Denn einmal hat man keine kontinuierlichen Vorgacnge, wie beim Betrieb
des Motors ausschliesslich mit Luft und zum anderem sind in der gegenwaer -tigen
Analyse die Veraenderungen der spezifischen Waermen mit Druck und Temperatur zumindestens
ueberschloeglich beruecksichtigt. Man kann also in der gegenwaertigen Analyse die
Abgobe-Arbeiten oder Leistungen des neuen Motors nur aus den technischen Arbeiten
bei der Verdichtung, Ausdehnung und Entspannung berechnen. Anhand des betreffenden
P-V Diagramms. Dabei sind im Rahmen der Analyse jeweils die Mitteldrucke fuer die
Verdichtung und Entspannung anhand der Eickmann Formel
p $ttTToRuck. . p -= & P 1/ , I I vi I-n zu |
aus der DE-OS - 31 35 675 verwendet worden und es wurde mit graphischen schen Nachmessungen
nachgeprueft, ob die Eickmann Formel korrekt ist.
-
Der graphischen Kontrolle nach scheint sie korrekt zu sein, wie die
Figur 103 als Beispiel zeigt. Ausserdem ist das Ergebnis der Berech nung der adiabatischen
(polytropischen) Verdichtung und Entspannung nach der Gleichung : Mitteldruck mal
Volumenaenderung - siehe hierzu die Gleichung identisch mit der Berechnung der betreffenden
technischon Arbeit nach der Formol
Daher ist Eickmann der Meinung, dass die gegenwaertige Analyse auf @ icherheit aufgv-baut
ist und eher Ergebnisse zum Nachteil des neuen Mo = tors verwendet1 als zu dessen
Gunsten. Der grosse unterschied zwischen den hohen Werten nach der Schmidt - Formel
und noch den in dieser Analy = se verwendeten Methoden, die wesentlich geringere
Wirkungsgrade geben, ist zur Zeit noch ungeklaert. Uebrigens ist auch bezueglich
der Schmidt -schen Mitteilung auf dessen Seite 140 oben, Eickmann schon 1948 anderer
Meinung gewesen, was sich aus dem damaligem Gutachten des Professors Kraemer der
TH. Karlsruhe ergibt. Die Wirkungsgrade des herkoemmli chen Motors nehmen in grossem
Bereiche mit Luftueberschuss # zu.
-
Die Belostung bat also einen Einfluss auf den Wirkungsgrad. Es ist
gegenbe= nenfalls Missverstaendnisse zu wecken geeignet, wenn man behauptet, dass
der Wirkungsgrad nicht vom Belastungsverhaeltnis abhaengig sei.
-
Denn der Luftueberschuss # ist eine Frage der Belastung und der Luft
-Ueberschuss gibt auch nach Huette 1,11 sehr merkbar hoehere Wirkungs grade, als
dosLuftverhaeltnis 1, Im Uebrigen ist die Analyse eine Betrachtung der jetzigen
Zeit und erhebt keinen Anspruch auf Richtigkeit.
-
Daraus scheint sich zu ergeben, dass die allgemeine Literatur, soweit
sie die Formel (78) verwendet, die Waerme = inhaltsformel verwendet, also in Formel
(50) "n/n-1" statk 1 /n-1". Denn dann entsprechen die Ergebnisse der Formel (78).
Die Entspannungsarbeit waere dann 33 Prozent groesser, als in diesem Bericht angegeben
wird und die Wirkungsgrade wuerden denen der uebernaechsten und der darauf folgenden
Seite entsprechen. Da nach unserer Kontrollfigur 103 die Entspannungsarbeit aber
nicht groesser ist, als die nach Formel (50) oben, kann Eickmann sich ur Zeit noch
nicht entschliessen, die hoeheren Arbeitsleistungen und Wir = Kungsgrode, die sich
aus dor allgemeinen Fachliteratur ableiten liessen, als Grundloge anzu@@kennen.
Daten nach der genann @@@ @@@idt @o@@@@ und (n/n-1) in den A-Formeln, bei denen
jedoch noch @@@@@@ @@@@@@@ @@@ @@@@.Wa@@men unberichti@@ sind, zeigen die Seiten
148 und 149.
-
In der Figur tO3 ist ein P-V Diagramm des Motors als Kontroll -Figur
masstaeblich dargestellt. Es entspricht den Werten P1 = 1 Kg/cm2; P2 = 44,62 Kg/cm2
n = 1,35 V2 = 60 CC; V3=253,92CC V1 = 1000 CC V4 = 1000 CC; P4 = 7,012 Kg/cm2 Kompressions
Mitteldruck = 5,096 und Expansions Mitteldruck = 16,53 Kg/cm2.
-
Zur Kontrolle der nach der genannten Eickmann Formel berechneten mitt=
leren Drucke bei Kompression und Expansion kann man graphisch aus der Figur die
Senkrecht Werte fuer Intervalle gleichen Abstandes auf der V-Linie messen und erhaelt
so die folgende Kontrolle Ta@el: P V Pc V Pe 1000 0,5 1000 0,5 1 906 1,143 925,4
7,783 1 812 1,325 850,8 8,719 1 718 1,564 776,2 9,868 1 624 1,590 701,6 11,311 1
530 2,356 627 13,165 1 436 3,067 552,4 15,620 1 342 4,256 477,8 18,999 1 248 6,569
403,2 23,893 1 154 12,498 328,6 31,493 60 22,308 254 22,293 P - Summe : 57,477 57,477
163,64 Summe/Intervalle 5,748 16,36
In der Figur 103 mit der obigem Kontroll - TaFel sind fuer die adiabatische (polytropische)
Verdichtung und Entspannung die Pc und Pe Werte ueber den V-Werten aufgetragen.
Sie sind nach den Gleichungen (2) und (10) berechnet. Elf gleichmaessig verteilte
11flV" waren in der Tabelle die Intervalle. Die ersten und die letzten P-Werte wurden
halbiert, sodass man 10 Berechnungs - Intervalle gleichmaessig ueber die V-Abzisse
verwandte.
-
Die Summe der P-Werte wurde Jeweils durch die 10 Intervalle geteilt
und so wurden die mittleren Drucke p fuer die Verdichtung (Kompression) und dic
Entspannung
(Expansion) erhalten. Diese mit den V-Differenzen multiple = ziert gab die Arbeiten
der Verdichtung und der Expansion in der obigen graphischen Kontrolle. Die Kontrolle
zeigt, dass diese Werte der Mitteldrucke und der Arbeiten den Eickmann Gleichungen
aus der genannten DE-OS ent = sprechen und ausserdem entsprechen sie der Gleichung
(50). Demgegenueber gibt die Schmidt Gleichung zu hohe Werte und die Gleichungen
fuer die Waerme= werte der Arbeiten, naemlich (5) und (13) geben die hohen Werte,
wie die Schmidt - Gleichung (78). Siehe hierzu die Berechnungen nach den betreffen
= den Formeln Formel aus I Formel I Werte im obigem Diagramm oder nach Auarechnunq
Schmidt <80) = 'pnIOD -><to % |
'14 51x2, s1.0lt91 -t --46,53% |
3,232 |
Graphische « ~~~~~~ |
Kontrolle {1 HuxL'I L 4t ? R;f ~//oo j |
L l(jjU1/00j |
P ?, 62X039+/6, s6æ746rog-6148X94o 3m% |
J: 3 |
F icknnconn Pc (ffiiZw S |
u0nltdA nach (52) {D f X (o 220 |
pc: <-?$.ofl (-0.39)'' |
p nachDE-0S |
31 35 675 und Pe = |
31 65 619 Pe-- 4 1 |
P4 <7JO><6423Z5 6,53 53 «g/L |
R23 =P2(-V2) I?;: 44v>< 42 c ßs47 k'gc"i |
1,134 = (lU4-V3) kr34 zz, -ZI 9t) -- (/000-gR53, 4Za-/2332,
7 b9ct7 |
9,2 ILi - Li ) Pt2 5,096000 479O.2kg£m |
y:RXl0O $-- 8Q7tf2332."-4?30, = 4468 0/0 |
ePlr |
Mit A nach (so) /j23 undyrk YrP £vieCk4h = B2,7 |
3Y «3 - V4) 3 (r,sr7),r9 -70/4 1C/9t |
iT/t-(z,sse161'/- V1) ,z |
Mit i in (5) Ae'ndtv1eE'ckonn ,?23=8S5l |
ilil (13) und (Y/rr-r)(A L/3-f4 1/9) r934F (),857)1319-761
/Baj48,Ys |
rn; n, I?12 (></Jt-?)(I'2V2-P, vi) z 1 |
FUER DIE RICHTIGKEIT DIESER E@GEBNISSE WIRD NICHT GARANTIERT, @@ sie nicht nach
den Eickmann Formel@ aus den genannten DE-OS berechnet sind,
sondern die Ac und Ae nach Forme@@:
FU@@DIE RICHTIGKEIT DIESER ERGEBNISSE WIRD NIC-T GARANTIERT, das nicht nach den
Eickmann Formeln d@s den DE-OS berec@@et sind,
sond@@n die Rc and Re nach Formeln:
Beschreibung eines Ausfuehrungsbeispieles der Figuren 94 bis
104: Im Gehaeuse der Figur 94 sind eine Mehrzahl von Zylindern 40 bis 42 angeordnet,
die die Arbeitszylinder darstellen und in denen die Arbeit kolben 1,2,3 reziprokieren.
Ueber die Pleuel sind die genannten Kolben an die KEurbelwelle 111 angelenkt. Am
einen Ende der Kurbelwelle wird die Abgabeleistung des Motors abgenommen oder der
beschriebene Abgasmotor angebaut und dann an dessen Kurbelwellenende die Abgabelei
= stung des Motors nach aussen abgenommen. Das andere Ende der Kurbelwelle treibt
in der Figur 94 den Hochdruckkompressor 5,6 , der mehere Verdichter= kammern nacheinander
arbeiten laesst, wie Ja auch die Kolben 1 bis 3 in den Hauptzylindern 40 bis 42
nacheinander arbeiten. Jeder der Hauptzylinder 40 bis 42 ist zeitfolgend periodisch
nacheinander eine Zeit lang mit dem Einlass und eine Zeitlong mit dem Ausloss durch
die Ventilanordnung 4 verbunden. Der Kompressorensatz 5,6 wird im Beispiel der Figur
durch im Aus lass 45 mittels der Hauptkolben 1 bis 3 vorkomprimierter Luft verbunden
den und mit dieser gefuellt. Im Hauptkompressorensatz 5,6 wird die Luft weiter verdichtet
und zwar zu so hohem Druck und zu so hoher Temperatur, dass diese Temperatur merkbar
hoch ueber der Selbstentzuendungstempera = tur des einzufuehrenden Brennstoffes
liegt. Die Lieferleitungen'16 und 17 liefern die so hoch verdichtete und erhitzte
Luft durch den Kanal 7 zur Brennduese 8. In der jetzigen Figur 94 ist noch beispielhaft
gezeigt, dass die Leitung 7 in mehrere Zweigleitungen 19 muenden kann, damit man,
wie in der hier besprochenen Figur angedeutet, einen Teil der heissen Luft von oben
her und den anderen Teil der heissen Luft von unten her in zwei enge, aber breite
Spalte vor der Brennkammer 8 fuehren kann. Die Schub = Anordnung oder Treibanordnungen
8 bewegen den Brennstoff 18, der in der Figur ein duennes, breiteStQpeaus fest gepresstem
EECC Brennstoff ist, durch die Abdichtungen 22, die mit Kanaelen ohne Bezugszeichen
w einem Roun, unter Druck verbunden sein koennen, damit sie gut dichten, der Brennduese
8 zu und in diese hinein. In der Brennduese 8 laufen also ein Anteil heiss komprimierter
Luft und ein angemessener Anteil Brennstoff aufeinander zu, wobei der Brennstoff
sofort zuendet und in der heissen Luft sofort verbrennt, wobei er die Luft hoch
aufheizt. Beim breitem aber duennem Brennspalt 8 wird an Jedem Orte des Bronnspaltes,
also der Brenn= duese, eine vollkommene Verbrennung des Brennstoffes 18 in der heissen
Luft erzwungen. Bei 8=1 laufen zum Beispiel 0,118 CC Brennstoff der EECC Ausfuehrung
in 1000 CC Ausgangsluft herein oder 0,12 CC Benzin.
-
Wichtig zur Erzwingung der vollkommenen oertlichen Verbrennung ist',
1 dass die Brennduese duenn und der Spalt breit ist, Anstatt einen geraden Spalt
fuer die Brennduese zu nehmen, kann man auch eine andere Form waehlen, wenn sie
duenn und breit ist, zum Beispiel einen engen Ringspalt, wobei dann der Brennstoff
18 ebenfalls eine Rohrwandform mit duenner Wand erhaelt, Die Einfuehrungsgeschwindigkeit
des Brennstoffes 18 muss so geregelt werden, dass das Luftverhaeltnis, das man erhalten
will, stimmt.
-
Zum Beispiel indem man den Brennstoffantrieb 21 schneller oder langsamer
laufen laesst.
-
Die gegenwaertige Analyse hat nun ergeben, dass, gleichgueltig, wie
hoch man auch die Verdichtung im Kompressorsatze 5,6 und damit den Brennraumdruck
im Brennraum 31 wahren mag, die Temperatur in der Brennduese sehr hoch wird. Theoretisch
bei jedem der Drucke hoch ueber 3000 Grad Celsius (wenn man unberuecksichtigt laesst,
dass aus anderen Gruenden die Hoechsttemperatur in Wirklichkeit etwas niedriger
liegt) erreicht.
-
Bei dieser hohen Temperatur wuerden alle bisher preiswert erhaeltlichen
Mater riolien wegschmelzen, Insbesondere wuerden, wie sich aus der Analyse ergibt,
die Waende des Brennraumes 31 wegschmelzen. Kurzum, der ganze Motcrer'kopf 47 oberhalb
der Zylinder 40 bis 42 wuerde wegschmelzen.
-
Daher werden in der unmittelbaren Naehe der Brennduese, diese begren=
zend, oder die Brennduese 8 umgebend, die feuerfesten, hochtemperatur 8 festen Materialstueck3
23,46 in den Brennkammernkopf eingesetzt, von denen die Stuecke 46 die Spitze der
Brennstoffeinfuehrung umgeben. Diese Mate W riolstuecke koennen sproedes Material
sein, da sie keinen Druckwechseln unterliegen, sondern beim Betrieb des Motors dauernd
gleichbleibendem Druck ausgesetzt sind, dem Brennraumdruck P2, wenn der Motor mit
kon stanter Leistungsabgabe arbeitet. Da hochtemperaturfeste Materialien oft sproede
sind und herkoemmliches Gusseisen die Temperaturen nicht aushaelt, nimmt man solche
Materialien dafuer, die hitzebestaendig sind, gleichgueltig, ob sie sproede sind.
Praktischerweise ordnet man in der unmittelba= ren Naehe dieser hitzebstaendigen
Materialstuecke in dem Brennkopfkoer c per 47 die Kuehlraeume 25 an, die Rippen
26 beruehren moegen, um damit die Einsatzsluecke 23,46 intensiv zu kuehlen. Oft
ist es praktisch, diese Kuehl = raeume oder den Kuehlraum 25 mit Wasser zufuellen,
um die Kuehlung zur Aufwaermung des Wassers in die Naehe der Saetti-gungstemperatur
zu erwaer = mein. Denn entsprechend der Analyse ist es an sich gleichgueltig, wo
man den entsprechenden Teil der Heizwaerme des Brennstoffes dem Wasser zufuehrt.
Ob ganz in der Brennkammer oder teilweise im Raum (Raeumen) 25.
-
Wichtig ist noch, dass der Brennstoff, der Benzin, Dieseltreibstoff,
Oel, EECC Kohle-tape, Pulver oder Pulver-Flussigkeitsmischung, zum Beispiel Kohle-slurry,
Kohle - sludge oder dergelcihen sein kann, wenn dem Brennstoff 18 entsprechende
Schub- oder Einfuehrungsmittel und entsprechende dunne breite Duesen zugeordnet
sind, zur sofortigen und oertlichen Verbrennung im Brennspalt (der Brennduese) 8
gezwungen wird, Das heisst, dass Jeder Querschnitt der Duese eine gleiche Menge
Luft und eine entspre= chend bemessene Menge Brennstoff zwangsweise zugefuehrt erhaelt.
Denn dadurch wird die sofortige Verbrennung erzwungen. Sie ist umso schneller, Je
duenner der Brennstoffquerschnitt des Brennstoffes 18 ist Es gilt anzu = streben,
diese Verbrennung auf dem kuerzestem Wege zu vollenden.
-
Denn unmittelbar nach der Beendigung der Verbrennung des Brennstofes
in der heissen Luft und der Aufheizung der heissen Luft auf die Brennraum End-Temperatur
T3 - oder auch schon vorher, zwischen Eingangstemperatur T2 und Endtemperatur T3,
wird dem heissem Brenngase zum Beispiel durch Einspritzleitung 9 hindurch und durch
die Duesen 28 gesteuert und oertlich genau dosiert, die Wassermenge " El " in den
Brennraum 31, moeglichst nahe der Rusbrennstelle 28 eingefuehrt. Ist es Wasser,
dann benutzt man praktischer = weise die Wasser - Hochdruckpumpen, die Eickmann
fuer die Riken Firmengru = ppe entwickelt hat und die diese Firmen in Lizenz bauen.
Denn fuer die Wasser -Vernebelung zu kleinen Troepfchen zur schnelleren Verdampfung
irn heissem Brennraum 31,28 Ist hoher Druck erforderlich; Doch kann man auch den
Wasser= druck auf einen im Verhaeltnis zum Brennraumdruck P2 nur etwas hoeheren
Druck festlegen, wenn man das Wasser im Raume 25 mittels entsprechender Bemessung
der Waende und Rippen 26 des Raumes (der Raeume) 25 voll ver= dampft und dann den
Dampf durch Leitung 9 oder eine andere Fuehrung und Dosierungsduese (n) 29 in das
heisse Gas einschiebt und mit ihm vermischt.
-
Dadurch wird erreicht, dass noch Vermischung des Wassers mit derm
heissen Brenngas und Verdampfung und Ueberhitzung des Wassers in dem heissem Brenngose
in der Brennraumkammer 31 bzw. nach Aufheizung des Dampfes in der Kammer 31 auf
die Endtemperatur T3m die Temperatur im Luft-Dampf = gemisch in Kammer 31 im Brennkopf
47 so gering wird, dass die Materialien nicht mehr schmelzen und herkoemmliche Materialen
fuer den Brennraumkopf 47 verwendet werden koennen. Denn die Analyse hat Ja ergeben,
dass dem heissen Gase die Verdampfungswaereme "#" zur verdampfung und Aufhei = zung
der Wassermenge "#" entzogen wird, wobei einmal das Dampfvolumen das zu " das Volumen
V2 der verdichteten Luft vergroessert, sich zu ihm addiert; und dann die Luft und
der Dampf durch de Restheizwert "#" auf "V@@" ausdeh nt, die Temperatur von "T31"
auf die viel geringere "T3d" herunter geht,
Bei voller Ausnutzung
der Wasser- oder Dampf - Zuefuehrung ist diese End-Temperatur T3dQ etwa dreimal
niedriger, als die Brennraum - Hoechst -Temperatur "T3@" und liegt im Allgemeinen
unter 1000 Grad Celsius. Fuer diese Temperatur aber giebt es billige Materialien,
die einen gleichmaessigem Druck von der Brennkammer 31 her ertragen. Es ist also
nur noch schwache Aussenkuehlung erforderlich oder man kann auf die Aussenkuehlung
fuer den Bereich um die Kammer 31 ganz verzichten, wenn man Materialien verwendet,
die ruhigen Druck bei etwa 1000 Grad Celsius gestatten, Daher zeigt die strichlierte
Linie 48 in Figur 94, dass man entweder den Innenteil um 31 von einem Ende her in
den Brennkopf 47 austatischbar einsetzen kann, oder aber, wie in der Figur nicht
gezeigt, den Vorderteil mit der Brennstoffzufueh= rung und den Hochtemperaturstuecken
23,46 austauschbdr'an den Brentkopf 47 ansetzen kann. Oft genuegt es, einfach einen
Raum 32 zwischen den inneren Teilen um 31 und den aeusseren Teilen des Brennkopfes
47 anzuordnen. Die= ser kann dann mit Luft gefuellt sind, oder von Luft durchstroemt
sein. Doch kann man auch Kuehlwasser durch ihn laufen lassen, oder Dampf. Im @nte
= risse eines hohen Wirkungsgrades wird aber oft darauf verzichtet, den Raum 3?.
mit Kuehlmittel zu versehen, da die Endtemperatur T3d moeglichst nicht weitcr herunter
gekuehlt werden soll, um Wirkungsgradverringerung zu ver = meiden.
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Das Arbeits- Luft oder Luft-Dampf Gemisch verlaesst die Kammer 31
durch mehrere Kanaele 33, die der Ventilanordnung 4 zugeleitet werden. Die Ventilanordnung
schliesst und oeffnet diese Kanaele 33 zu ent= sprechenden Zeiten periodisch zu'den
Arbeitszylindern 40 bis 42, periodisch nacheinander und im richtigem Verhaeltnis
zur Lage der Kolben 1 bis 3 in den betreffenden Zylindern 40 bis 42. Nachdem die
Kanaele 33 als Einlass = kanaele (periodisch nacheinander ) in die betreffenden
Zylinder gewirkt haben, indiene entsprechende Menge heissen Druck-Gemisches aus
dem Raum 31 in den betreffenden Zylinder 40, 41, 42 gelangt ist, verschliesst die
Ven = tilonordnung 4 den betreffenden Zweigkanal 33 , Das Gemisch beginnt dann in
dem betreffendem Zylinder die Entspannungsorbeit n A34", indem sie den betreffenden
Kolben 1,2 oder 3 noch unten treibt und dadurch die Kur= belwelle 111 dreht. Beim
folgendem Aufwaertshub des betreffenden Kolbens 1, 2 oder 3 oeffnet die Ventilanordnung
4 den Auslass des betreffenden Zylin = ders 40,41, oder, 42 zum Auslasskanal 45.
Doch zeigt die Figur 94 noch, dass auch eine andere Ausfuehrung moeglich ist, die
bald beschrieben wird,
Wird das Ventil des Querschnittes der Figur
95 angewendet, dann arbeiten die Zylinder als Zweitakt - Durchspuelverfahren. Wenn
die betreffenden Kolben 1,2 oder 3 nahe dem unterem Totpunkt sind, erreichen sie
die Auslasskanaele zlj dem Auspuff 19 und geben diesen frei. Die verbrauchten Gase
entweichen dann aus dem betreffendem Zylinder in die Auspuff- oder Ueberleitungs-Kammer
19. (Diese kann wieder mit einer Innenkammer 20 zur Wasservorwaermung versehen sein.).
Im gleichem Zeitpunkt, wieder periodisch nacheinander, wird durch einen Lader oder
Leichtkompressor Frischluft durch Ventil 4 in die Zylinder 40,41 oder 42 hereingedreuckt,
die diese mit Frischluft fuellen oder sie durchspuelen.
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Es besteht also der wesentliche Unterschied zum ueblichem Zweitakt
-fahren, dass die Zylinder sich nicht durch Selbstansaugung fuellen muessen1 was
bei ueblichen Zweitakt Motoren unvollstaendig ist, schlechten Wirkungs= grad und
gelegentlich Zuendstoerungen bringt, sondern dass im Beispiele des Motors der Figur
94 eine Zwangsfuellung - und/oder - Durchspuelung der Zylinder 40 bis 42 mit Frischluft
erfolgt und erzwungen ist. Dadurch sind die Nachteile ueblicher Zwoitakt Motoren
uot>erwundon. Der Aufwaertshuh der Kolben 1,2 und 3 wird dann benutzt, um, nach
Schliessen der Kansele zur Auslasskammer 19, die frische Luft vorzukomprimieren
und sie zu den Einlaessen der Kompressoren 5 und 6 zu leiten.
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Wird ein Abgasmotor dem Motor der Figur 4 zugeordnet - siehe Figur
g8-, dann wird das Abgas aus der Kammer 19 heraus ueber ein weiteres Ventil in die
betreffenden Zylinder oder Entspannerkammer des Abgasmotors ge = leitet, um darin
die Entsponnungsarbeit " A45 zu leisten und diese der Leistung des Motors der FigurS4zuzufuegen,
um den Gesamtwirkungsgrad zu erhoehen auf den Wirkungsgrad "#@@DR".
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Die Anordnung eines solchen Abgasmotors empfiehlt sich besonders
fuer Motoren mit grosser Leistung, weil aus der Analyse hervorgeht, dass besonders
bei niederen Brennraumdruecken "P2 " die Abgase nach Verlassen der Zylinder 40 bis
42 noch hohe Drucke haben, die man noch fuer Arbeitsleistung ausnutzen kann, In
der Analyse und in dieser Beschreibung ist es nicht erforder -lich, einen Druck
"P3" zu benennen, da dieser im Wesentlichem dem Druck "P2" entspricht, "P2" sowhl,
als auch "P3" sind praktisch der gleiche Druck, naemlich der Brennraumdruck P2"
in Kammer 31. im Brennkopf 47.
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In der Figur 94 sicht man noch die Anpresskoepfe 34, die in Ancressksmmern
35, die mit Druckfluid gefuellt sind, beweglich sind und das Ventil 4 dicht in seine
Sitze druecken, wobei das Ventil 4 sich selbst dicht laeppen kann, wenn entsprechende
Anordnungen vorgesehen sind.
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Der Motor ist so bemessen, dass die Summe der Entspannervolu = men
1-4; 2-41; 3-42 den " #m" " fachen Wert der Summe des Verdichter-Volumens 5,6 betraegt.
Die Ausdehnung des Luft-Dampf - Inhalts innerhalb der Brennduese 8 und den Kammern
28,31 im Brennkopf entspricht also dem "#@" - fachem, sodass das volumen "V3m" das
"#m" - fache des Brennraum - Einlassvolumens (Verdichter Ausstossvolumen) V2 ist.
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Diese Ausdehnung des Volumens innerhalb des Brennkopfes 47 , die
bei konstantem Druck erfolgt, ist die Arbeit " R23" der Analyse. Sie ist also gleich
dem Brennraumdruck "P2" multipliziert mit dem Ausdehnungs - Koe ffizienten "#m"
, Die Kolben 1,2,3 leisten Jeder bei dem Abwaertshube die Entspannungsarbeit zum
Antrieb der Kurbelwelle, die dis die technische Arbeit " #34 " in der Analyse erscheint.
Sie ist in der Analyse bezueglich ihrer Berechnung beschrieben und so auch die adiabatische
Verdichterar = beit, die in der Analyse als die technische Arbeit " /z " erscheint.
Da die Arbeiten "R23" und "R34" zusammen die Verdichter 5,6 treiben muessen, ist
die Summe der Abgabe leistung des Motors der Figur die Summe aus "R23" plus #F
vermindert um die Kompressorarbeit "R12". Mechanische Wirkungsgrade unberuecksichtigt.
Unberuecksichtigt ist in der Analyse auch, dass der Brennraumdruck nicht absolut
konstant sein muss, sondern oertlich'und zeitlich um den Druck "P2" etwas fluktuieren
kann. Zum Beispiel durch unterschiedliche Brenngeschwindigkeiten im Duesenquerschnitt
8 oder Brennflammenraum 28 oder durch Nacheinanderoeffnen der betreffenden Ventile
oder Verbindungen vom Kompressor zum Brennkopf und vom Brennkopf zu den Entspannerkolben.
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In der Figur 94 faellt noch auf, dass die Ventil = anordnung, die
die herkoemmliche mittels Hub und Sitz-Ventilen sein kann, nicht unbedingt eine
herkoemmliche sein muss. Denn es kann, wie die Fi= gur zeigt auch ein Rotor- oder
Schwing-Ventil 4 angeordnet sein. Es rotiert oder schwingt um seine Laengsachse-
von der Kurbelwelle 111 getrieben -und erfuellt dabei zeitlich exact die Verbindungs-
und Schliessvorgaenge der Zylinder 40 bis 42 zu dem Brennkopf 47 (Leitungen 33)
und zu den Aus = leitungen (oder der Ausleitung) 45. Figur 95 zeigt einen Querschnitt
beispiel hafter Ausfuehrung durch das Ventil 4 und Figuren 96 und 97 zeigen Querschnitte
durch die Brennduese 8 verschiedener Ausfuehrungen. Figur 98 zeigt das Beispiel
eines Abgasmotors, der dem Motor der F igur 94 nachgeschaltet und rTjt dessen Kurbelwelle
111 gekuppelt werden kann.
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In der Figur 95 ist der Querschnitt durch ein Beispiel einer Ausfuehrung
einer Ventilanordnung 4 im Prinzip dargestellt, ohne Anspruch auf mass = staebliche
Genauigkeit zu erheben. Das Ventil 4 ist schwenkbar (pivotierbar) im Zylinderkopf
47 gelagert. Es mag ausserdem achsial hin und her bewegt werden, um einen Selbstlaeppvorgang
zu bewirken, durch den es sich zuS sammen mit der Schwenkbewegung selber in den
Sitzen und Lagerflaechen einlaeppt und immer gut dichtet. Es wird durch die Anpresskoerper
34 und 45 oder einen davon unter Druck in der Kammer (den Kammern) 35, in denen
die Anpresskoerper entlang der Achsen 46,48 beweglich gelagert sind, immer fest
in die Lagerbettflaechen im Zylinderkopf 47 gepresst. Dazu ist ent= sprechender
Druck (Fluiddruck ) in die betreffende (n) Rarnmer (n) 35 geleitet.
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Zur Erzielung der richtigen Anpressrichtung, Anpresskraft usw. ist
es wichtig, die Lage der Anpresskoerper richtig anzuordnen, ihre Querschnitte richtig
zu bemessen und ausserdem die Richtung der Achsen 46,48 in der richtigen Anstel
Iwinkelausfuehrung relativ zur Zyl inderachse anzuordnen.
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Die Flaeche 62 und ihre Richtung spielt dabei auch eine wichtige Rolle.
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Die Druckfluidzufuehrung zu der betreffenden Kammer 35 erfolgt durch
den Kanal 43. Das Ventil 4 ist mit den Steuerkanaelen 133 und 145 zur jeweils zeitweiligen
Verbindung und danach Abdichtung mit den Einlasskanae'en 33 vom Brennraum 31 und
dem Ableitkanal 45 verbunden. Ausserdem hat der Ventilkoerper 4 den Durchstroem
- Raum 50 mit Muendungen 53 oder 53 und 72. Dieser Raum 50 dient entweder dazu,
dass Ventil 4 zu kuehlen, oder den betreffenden Zylinder zur entsprechenden Zeit
mit leicht vorkomprimier = ter Frischluft zu laden oder zu durchspuelen. Wenn der
Kolben, z.B. 1, die untere Lage erreicht hat und den Ausleitungsschlitz (die Schlitze,
von denen in der Figur einer eingezeichnet ist) 62 frei gibt, wird Frischluft aus
dem Ventilraum 50 durch den Einlass 53 in den Zylinder 40 hereingeblasen, oder auch
so weit geleitet, dass sie den Zylinder 40 voll durchstroemt, indem ein Teil dieser
Frischluft nach Ausblasen des alten Gemisches in dic Auslass = schlitze 61 stroemt,
Die Lieferung der Frischluft durch die Kammer 50 erfolgt entweder von einem achsialem
Ende her oder in Achsialrichtung durch den Raum 50 durch das Ventil 4 hindurch,
oder sie wird vom Kopfraum 44 durch den Einlass 72 in den Raum 50 und durch ilin
hindurch geleitet.
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Innerhalb des Raumes 50 oder unterhalb desselben ist das Einwegventil
51 zweckdienlicherweise angeordnet und durch eine Feder (z.B. Blattfeder) 52 gehalten.
Es dient dazu, Luft oder Gemisch daran zu hindern, aus dem betreffendem Zylinder,
Z. B, 40, durch das Ventil zu entweichen, wenn das Ventil bei Druck im Zylinder
40 durch den Oberteil des Zylinders schwenkt.
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Zwecks Verhinderung von den Wirkungsgrad beeintraechtigendem totem
Raum ist der Kolbenkopf der Form der Teile am Zylinderkopf angepasst, also zu ihnen
komplementaer geformt. Zum Beispiel sind die planen Flaechenteile 58 des Kolbenkopfes
spiegelbildlich zu den planen Flaechenteilen 57 des Zylinderkopfes 47 geformt. Entsprechend
ist der @eilzylinderformige Flaechenteil 59 des Zylinderkopfes 1 spiegelbildlich
zum betreffendem Teile des Aussendi rchmessers (der Aussenflaeche) 60 des Ventilkoerpers
4 geformt und mit einem Hohlradius versehen, der dem Radius der Aussenflaeche des
Ventilkoerpers 4 entspricht. Entsprechend sind die Abschraegungen 56 des Kopbenkopfes
spiegelbildlich zu den Ab = schraegungen 55 des Zylinderkopfes 47 geformt, platziert
und gerichtet.
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In den Figuren rund 97 sind der duenne breite Spalt der Brennduese
und der entsprechende Querschnitt des Brennstoffes gezeigt. Man sieht, dass fuer
den Motor zweckdienlich ist, in Figur9 die Dicke "D" des Brenn 5 stofftapes (Brennstoffbandes)
sehr duenn zu halten im Vergleich zu der Brei = te "B" des Bandes. Entsprechend
ist die Duesenspaltdicke "H" oder "H" und "H" H" sehr duenn im Vergleich zur Breite
"B" des Duesenspaltes, denn nur bei dieser Ausfuehrung konn eine gute vollkommene
Verbrennung an allen Plnetzen des Spaltes erzwungen werden. Die Bezugszeichen 8,18
und 28 entsprechen denen der Figur 94. In Figur 97 hat der Brennstoff 18 eine Querschni@@-Ringform
und die Duese (Duesen) 8 ebenfalls. Innerhalb ist der Gehaeuse = einsatz 147 sichtbar
und die ganze Anordnung befindet sich im Brennkopf 47.
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Auch hier ist wichtig, doss die Dicke "D" des Brennstoffes 18 sehr
duenn ist im Verhoeltnis zur Breite "#-#" des 8rennstoffes 18. Entsprechend sollen
die Dicken "H" der Duese (der Duesen) 8 vor Kammer 28 sehr duenn im Verhaeltnis
zu ihrer(ihren) Breiten $"d##" oder $D##" sein.
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Figur 98 zeigt die Oberteile mehrerer Hauptzylinder 40,41 des Motors
unter dem Brennkopf 47 zusammen mit einer Mehrzahl von Abgasmotorzylindern 140,141
unter deren Zylinderkopf 147. Die Figur ist so gezeichnet, dass die Zylinder des
Abgasmotors Leichtbau Kolben ent= halten, die mit der verlaengerten Kurbelwelle
des Hauptmotors verbunden sind. Die duenneren Waende der Abgasmotorzylinder sollen
zeigen, dass der Abgasmotor der geringen Temperaturen und des geringen Druckes wegen
in Leichtbauweise, gqf. ohne mechanische spanabhebende Bearbei = tung der Teile
hergestellt sein kann. Wichtig ist, das die Gleichung "D2#/4" = "#md2#/4" beachtet
wird, damit der Abgasmotor bestens ausgenutzt werden kann.
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Fig. 99 zeigt einen sphaerischen Blick in die Brennstelle 28 der
Figur94 aus einer anderen Richtung und in groesserem Mass-Stab, als in Figuren Man
sieht hier deutlich, wie das EECC Brennstoff Band 18 durch die hitzebstaendigen
Einlagen 46 in duenner und breiter Quer = schnittsform in den Brennraum eintritt
und.aus den Heißluft Duesen 7 und 77 mit komprimierter Luft angeblasen wird. Daraus
ist ersichtlich, dass sich Brennstoff 18 und Lufteinstroemung(en) 7,77 auf der ganzen
Breite gleichmaessig verteilt und zwangsweise mischen und zusammen verbrennen, wenn
der Verdichtungsdruck hoch genug ist, um die Temperatur zu liefern, die ueber der
Selbstentzuendungstemlpera tur des Brennstoffes liegt.
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Die Figur zeigt ausserdem, wie die Brennstelle 28 vorteilhafterweise
der Entwicklung der Brennflamme angepasst ist. Da die Verbrennung infolge der guten
zwangsweisen Vermischung von Heissluft und Brennstoff relativ schnell vor sich geht,
ist der Brennraumteil 28 sich zuegig, der Ausdehnung der Luft bei der Erhitzung
angepasst und ihr folgend, in Richtung auf den Brennraumteil 128 zu erweitert. Man
sieht diese Schraege des Brennkammernteiles 28 in der Figur. Am Ende der Brennstelle
28 hat die Luft ihre groesste Ausdehnung V;'L1 erreicht und die Verbrennung ist
be = endet, Deshalb folgt der Brennstelle 28 der Vermischungsraumteil 128, in dem
der Dampf aus Duesen 129 mit der Luft vermischt, oder das Wasser aus Duesen 29 in
die heissen Brenngase eingespritzt wird. Die Vermischung von Luft, Wasser und Dampf
erfolgt im Wesentlichem in diesem Raumteil 128.
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Die Duesen 129 und 29 sind so gerichtet, dass dos aus ihr austroemende
Wasser oder der aus ihnen ausstroemende Dampf nicht in die Brennstelle 28 eintreten
kann, damit das Wasser oder der Dampf die Brennflamme in Brennstelle 28 nicht ausblasen
oder ersticken koennen, Bei der Vermischung von Wasser und Dampf mit der Luft bis
die Verdampfung des Wassers und Zer Vermischung Voll beendet sind, findet eine best
; efe Volumenverringerung statt, die sich aus dem Unterschied der Werte "#L" und
"#M" der Analyse ergibt. Entsprechend so@@@@ dem Mischroum = teil 128 vorteilhafterweise
der Rusgleichraumteil 228 folgen und sich etwas verengen, wie es die Figur zeigt.
Damit der Raumteil 228 an seinem Beginn dem Voulumen I/' entspricht um an seinem
Ende, wenn die Tempera = turen sich angeglichen haben und Gas und Dampf voll vermischt
sind, den Querschnitt zu erhalten, der dem Volumen "V39" parallel ist. Entsprechend
hat man am Ende des Raumteiles 28 und zu Beginn des Raumteiles 128 die Hoechststemperatur
"T3L" der Vrebrennung der Luft und am Ende des Kammernteiles 228 die Endtemperatur
"T3M" der Analyse. Mit dieser Endtemperatur "T3M" und dem Endvolumen im Brennraum
3. tritt das
Luft- Dampf Gemisch dann in den endwaertigen Brennraumteil
328 ein.
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Dabei hat es die auf rund 1/3 der Hoechststemperatur Sg3L ermaessigte
Temperatur "T3M", , wenn volle Wassermenge X'eingefuehrt war, sodass die Temeperatur
Jetzt so gering ist, dass die herkoemmlichen Materialien dieser Temperatur widerstehen.
Gezeigt ist in der Figur auch noch, dass es vorteilhaft ist, nicht nur den Brennstoff
18 in duenner breiter Querschnittsform in den Brennraum einzufuehren, sondern auch
die Wasser oder Dampf-Zufuhr der Breite und Duenne anzupassen, um auch eine gute
Vermischung der heissen Brenngase mit dem Dampf oder dem Wasser oertlich kontrolliert
an allen Orten zu erzwingen und diese nicht dem Zufall zu ueberlassen. Entsprechend
sieht man an der Wassereinfuehr Vorrichtung 99 mit Leitung 9 die Einzelduesen 29
in breiter di enner Form und Querschnitt. Ebenso die Dampfduesen 129. Die Raeume
32, die den eigentlichen Brennraum vorteilhafterweise umgeben, und die auch in Figur
gt mit 32 bezeichnet sind, sieht man auch in Figur99 99 angedeutet.
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Da die Temperatur in der ganzen Brennstelle 28 bei Luftverhaelt =
nis 1 um 3000 Grad oder um 2500 Grad liegt, und auch bei Luftueberschuss X = 2 immer
noch um 2000 Grad betraegt muoss diese Steile gekuehlt werden , wenn die hitzebstaendigen
Einlagen 23 und 46 dieser Temeperatur nicht widerstehen. Daher sind in der Figur
die Kuehlrippen 26 in den Raeumen 25 gezeigt. Die Raeume 25 fuellt man vorteilhafterweise
mit Wasser oder Dampf, fuer gute Kuehlwirkung, wobei das Wasser auch mit verdampft
und durch Duesen 129 in dien Kammernteil 128 eingefuehrt werden kann. Die Kuehlrippen
26 dehtnt man so weit aus, dass sie eine ausreichend lange Oberflaeche fuer den
Waermeaustausch erhalten, um die der heissen Brennstelle 28 benachbarten Waende
der Teile 23,46 usw. so weit zu kuehlen, dass diese durch die heisse Temperatur
keinen Schaden mehr erleiden. Die Querscnitte der Rippen sind in der Figur angedeutet
und dabei ist auch gezeigt, wie sie gelegt werden koennen, um eine gute Kuehlwirkung
zu erreichen.
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In Figur 100, die der Figur 99 folgt, ist der gleiche Teil des Brennraumes
im gleichem Blick gezeigt, Doch ist hierin ange = deutet, dass man, anstatt Festbrennstoffbaender
18 in die Brennstelle 28 zu leiten, auch fluessige Brennstoffe oder Pulverbrennstoffe,
bzw, Pulver Fluessigkeitsgemische, wie z.B, Kohlenstaub, Kohle-Slurry, Gase und
dergleichen durch breite duenne Duesen 118 in die Brennstelle 28 ein= fuehren kann,
um eine oertliche genaue Mischung von heissluft und Brenn = @@@@@ @@ @@zwi@gen.
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Figureniöl und 102 zeigen die Kurven der spezifischen Waermen der
Luft und des Dampfes, wie sie der Analyse zugrunde gelegt wurden.
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Da diese nur grobe Einschaetzungen von Eickmann sind und ausserdem
linearisiert wurden, um sie einfach im kleinem Taschenkomputer aus rechnen lassen
zu koennen, werden sie nicht voll der Wirklichkeit entsprechen, Doch wird der daraus
entstehende Fehler bei der Be -rechnung des Motors ganz wesentlich geringer sein,
als bei der Berech = nung nach den Formeln aus den Lehrbuechern, weil diese konstante
spezifische Waermen annehmen. Die Kurven zeigen aber, dass je nach Druck oder Temperatur
bei Luft von 20 Prozent etwa und beim Dampf we sentlich hoehere Unterschiede der
spezifischen Waermen vorhanden sind.
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In Figur tot , der spezifischen Waerme der Luft, ist die Kompressionstempe
-ratur ' eingetragen und aus ihr geben die Cp Werte im zweitem rechtem Drittel der
Kurve bis zu 15 % hoehere Werte, als hier gezeichnet; im linkem Drittel geringere.
Die nach Eickmann angegebene Kurve Cpge3 liegt dazwischen, Man muss bedenken, dass
bei der Berechnung nicht in Voraus bekannt ist, welche Endtemperatur T3 erreicht
wird und daher ein fester und genouer Cp Wert nicht erhaeltlich ist, Selbst dann
nicht, wenn di e Kurven genau waren. Doch werden sich im Laufe der Zeit Erfah =
rungswerte ergeben, welches die mittleren Temperaturen bei der Verbrennung und Vermischung
mit Dampf bei verschiedenen Drucken und Wassereinspritz Werten sind, Wenn diese
einmal bekannt sein werden konn man die Jetzt bei der Komputerberechnung verwendeten
Werte entsprechend berichtigen Die hohen Werte der spezifischen Waerme des Dampfes
im linkem Drittel der Figurlo2bleiben in der Analyse unberuecksichtigt, da sie in
einem Temperaturbereiche liegen, der bei dem gegenwaertigem Motor kaum in Frage
kommt, Da die Wassereinspritzung die Temperatur verringert, sind nicht die Formeln
aus den Figuren 02und W3in den Komputer eingegeben worden, sondern es ist Jeweils
ein Wert etwa um die Hoechsttemperotur angeommen (siehe die Punkte an den Kurven
fuer Hoechst-oder Mittelwerte) und dann sind fuer den Komputer die Gleichungen der
Figuren 102 und 103 so umgeformt, dass der Komputer die Werte le nach Wassereinspritzmenge
nach links von den Kurven nimmt und dabei die Cp Werte umsomehr reduziert, Je groesser
die relative eingespritzte Wassermenge g ist.
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B@zueglich der pruktischen Herstellung und der praktischen Verwendung
dcs Motors sollte bedacht werden, dass die allgmein vermuteten Schwierig @eiten
der Verbrennung von festen Brennstoffem, wie zum Beispiel Kohle oder EECC Brennsto@@
oder dergleichn in Verb@onnungsmotoren mit Aus = nahe der Einfuehrung des Brennstoffes
schon in der ersten Haelfte unseres Jahrhunderts bereits geloest waren, Dafuer werden
folgende Beweise gegeben Im Bericht " Development of coal burning Diesel Engines
in Germany", den E.E. Soehngen im Auftrag von USA Dienststellen im Jahre 1976 fuer
die USA Forschungsbehoerde : " Energy Research and Development Administration "
verfasst hat, wird berichtet, (Seite 48 des Berichtes), dass die sogenannte "Solvent
refined Kohle auf einen Asche Gehalt von 0,04 bis o, o6 Prozent reduziert wurde.
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Dos wurde nach dem System erreicht, dass in den bereits genannten
DEr.Breinlich-schen und Eickmann-schen DE-OS, z.B. 31 35 675 in Figur 6 beschrieben
ist, in Verbindung mit Auswaschen der Kohle oder des Kohle -Pulvers. Dieser Asche
Rest ist so gering, dass er bei der Betriebssicher = heit des Motors kaum noch eine
Rolle spielt, Auf Seitc 41 des genannten Berichtes fuer die USA'Regierung wird,
wie in Figur 11=Zylinderwand-Rb@@tzung, gezeigt, berichtet, das's die Schlichau
Werft schon im Jahre 1934 Kolben- und Zylinder - Material entwickelt und erprobt
hat, bei dem die Abnutzung der Kolben bzw. Zylinder = waende selbst bei Verbrennung
von Kohlenstaub mit 8 Prozent Asche -Gehalt, (also mehr als zehnmal mehr Asche,
als die "solvent refined " Kohle hat,) nur 0,0013 millimeter pro Stunde Laufzeit
des betreffenden Motors betrug.
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Bereits im Jahre 1934 konnte man also eine Lebensdauer von 3000 Stunden
fuer die Zylinder eines mit Kohlebrennstoff betriebenen Motors annehmen, ohne die
Zylinder ausbohren zu muessen.
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Soweit bei den dnmaligen Kohlenstaub Motoren noch unvollstaendige
Verbrennung infolge ungleichmaessiger Brennstoff Verteilung im Zylinder auftauchte,
ist diese durch den dunnen breiten Spalt der Figuren 94 bis 96 dieser Schrift voll
ueberwunden. Zum Beispiel berichtet Soehngen, dass Zylinder abnutzung und hohe Reibung
oft nicht auf die A sche, sondern auf @@vo@@@@ @@@@di@@ Verbrennung zurueck zu fu@@@@@
war. Das berichtet er ouf Seite 20 seines Berichtes.
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Es ist also moeglich, den Vorderteif des Brennkopfes @@ Figur zeitweilig
auszutauschen und durch einen anderen zu ersetzen, @@@@@@ wenn Benzin und Diesel
Oel vorhanden sind und zu anderen Zeiten
den Brennkopfteii fuer
den Betrieb des Motors der Figur 94 mit Ko'hlenschlamm, Kohlenstaub, anderem Pulver
oder mit fest gepresstem und gereinigtem EECC Brennstoff-Baendern (types) zu betreiben,
wenn Oel knapp oder teuer ist.'Noch besser ist es aber, den Motor generell mit EECC
Kohle Brennstoff zu betreiben.
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Zweckmaessig ist es auch, die ganze Industrie mit Ausnahme der Flugmotoren
auf die Motoren des Systems der Figur 94 mit EECC Kohlebrenn = stoff umzustellen,
damit das knapp werdende Benzin gespart wird.
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Man sollte auch das schwer erschliessbare Oel, zum Beispiel das von
Venzuela sparen fuer die Zukunft und fuer Flugmotorenbetrieb.
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Denn man darf sich von der alten Vorstellung befreien, dass die Kohle
teuer sei, weil sie mit menschlichen, teuren Arbeitskraeften aus der Erde geholt
werden muesse. Denn beim heutigem Stande der Technik ist es zum Beispiel moeglich,
die Kohle durch mittels Fernsehen gelenkte Roboter ausder Erde zu holen, Dafuer
bieten die Firmen die Riken Gruppe in Lizenz von Eickmann Grossdrehmoment Motoren
von z.B. 1000 Kilogramm-Metern Drehmoment, bei denen ein Lasar Strahl bereits 112
mm oberhalb der Achse durch einen Spalt im Motor geleitet werden kann. Durch diesen
Spalt kann man einmal mittels des Lasar Strahles die Kohlefoerderarbeiten steuern
und zum anderem auch mit Fernsehkamera hindurchleuchten.
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Die so automatisch aus der Erde geholte Kohle kann dann in automatisch
betriebene Spuel-und Schleuderanlagen gesandt werden, (was ebenfalls ohne hohe Lohnkosten
geschehen kann), in denen sie dann in "solvent refined" Kohle umgewandelt werden
kann, Fuer das Malen der Kohle gibt es bereits viele Beispiele. Fuer die Verwendung
in EECC Brennstoff tapes braucht die Kohle nur so grob gemalen sein, dass man die
Asche heraus= bekommt. Denn Koerner unter 10 mikron sind nicht erforderlich. Das
Kohletape brennt Ja auch als Feststoff, als Brocken, sodass ein Malen des Brennstoffes
Kohle fuer die Verwendung im EECC Kohleblock oder Kohle ring oder Kohle-Tape Ja
nur erwuenscht ist, um die Fremdkoerper aus der Kohle zu entfernen. Unter solchen
Umstaenden muss die Kohle nicht teurer, als Benzin sein und ist die Umstellung der
Motoren industrien auf den neuen Motor zwecks Sparung der Oelvorraete zweckdienlich.
Selbst dann, wenn der neue Motor nicht voll die Wirkungsgrade bester Grossdieselmotoren
erreichen sollte. Bei der immer noch unsicheren militaerischen Lage sollte man an
auch bedenken, dass im Kriegsfalle die Oelzufuhr aus Venezuela genau so unterbunden
werden kann, wie die aus Arabien. Daher sollte man sich rechtzeitig auf die Verwendung
der einheimischen Kohle umstellen.
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Bei Unterhaltungen mit Industriellen oder Regierungs Beamten hoert
man nicht selten, dass befuerchtet wird, dass die Umwelt - Ver= giftung durch Kohlemotoren
staerker sein koennte, als die durch Benzin Motoren, solange man keine wirksamen
und billigen Mittel zur Abgas -Entgiftung habe, Dazu ist zunaechst einmal zu bedenken,
dass der genannte Soehngen Bericht aus den USA bereits viele Mittel der Reiningung
der Kohle offenbant und diese im zweitem Weltk@iege in Deutschland beherrscht wurden.
In dem Soehngen Eier sicht klingt auch durch~ selbst wenn etwas nebengeordnet und
unauffaellig - dass Motorendbnutzung auf unvollstaendige Verbrennung zurueck zu
fuehren gewesen ei - jedenfalls teilweise.
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Die gegenwaertige Erfindung erkennt voll an, dass der Kohlemotor
sicher auch giftige Abgase haben wird und es noch an ratio -nellen Mitteln zur Abgasentgiftung
zu mangeln scheint, also noch For = schung und Entwicklung noetig sein moegen, doch
erkennt'die Erfindung auch, dass die Umweltverschmutzung umso geringer sein wird,
Je voll = kommener die Verbrennung des Brennstoffes im Motor ist.
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Daher zeigen die Figuren 105 bis 107 weitere Beispiele dafuer, wie
erfindungsgemaess dafuer gesorgt werden kann, dass die Verbrennung eine fast vollkommene
ist. Dabei erscheint es nicht als ausgeschlossen, dass die Verbrennung vollkommener,
als in herkoemmlichen Benzin oder l'iernl Motoren werden kinn. Gerade deshalb, weil
man die Fest - Brenn stoffe im Sinne der gegenwaertigen Erfindung verwendet, Deshalb
wird es nicht verwunderlich sein, wenn ein guter Kohle Festbrennstoff, motor der
Erfindung mit gepresster, gereinigte Kohle weniger Abgasgifte bringt und weniger
Umweltverschmutzung verursacht, als herkoemmliche Moto -ren mit Fluessigbrennstoffen.
Denn im Fluessigkeitsbrennstoff Motor kann man noch nicht vollkommen verhindern,
dass alle Orte im Zylinder voll gleichmaessig mit Luft und Brennstoff gemischt sind.
Das haKn dann aber zu oertlich unvollstaendigen Verbrennungen fuehren. Erst in den
letzteren jahren hat man erkannt, dass die Turbulierung des Gemisches verbessert
werden soll, weil dann eine bessere Mischung und bessere Brennflammengeschwindigkeit
zu erwarten ist.
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Es fragt sich nun, ob nicht durch die gegenwaertige Erfindung allerorts
im Brenngebiete eine bessere Mischung von Brennstoff und
Luft
erzielt ist. Und ausserdem fragt sich, ob man nicht, statt die Turbulenz im Brennraum
anzustreben, im Sinne der gegenwaertigen Erfindung laminare Vorgaenge mindestens
oertlich vorziehen soll.
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Figuren 105 und 106 zeigen daher eine Verbrennungs - Vorrich tung
fuer Verbrennung eines Feststoff Brennstoff Bandes in laminarer Heissluftstroemung,
Im Brennkopf 62 ist wieder die Brennkarnmer 5 ange ordnet, in die das Kohleband
28, das auch ein lrneststoffband sein knn, mit der entsprechenden Geschwindigkeit
eingefuehrt wird. Das Brenn 5 toff band oder die Brennstoffplatte bzw, der Brennstoffklotz
28 laeuft in einen Spalt zwischen den beiden Steuer Rollen 201 und 201 hincin.
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Aus dem Kanal (den Kanaelen) 200 fuer die Zuefuehrung der heissen,
kom primierten Luft stroemt die Heissluft durch in den Rollen 201 und 202 oder einer
derselben angeordneten Schlitze 203 bis 204 auf die Spitze des Brennstoffbondes
zu und verbrennt unter dem hohem Druck den betreffen= den in der betreffenden Zeit
zugefuehrten Teil des Festbrennstoffes.
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Die Verbrennung erfolgt fortgesetzt in dem sich erweiterndem Brennraum
5, Die Steuerrollen moegen sich in Richtung der Pfeile drehen, sodass 222 die inneren
Muendungenider Schlitze 203 und 204 auf die Aussenflaeche des Brennstoffkoeroers
28 zulaufen, So streift jeweils eine Schlitzmuen= dung 222 nach der anderen 222
ueber die Oberflaeche des Brennstoffstrei fens 28 und verbrennt dessen Oberflaeche.
Man rriuss annehmen, dosis bei laminarer Stroemung, die in diesem Falle kontinuierlich
vorherrscht, die betreffenden Luftstroeme aus den Schlitzen 203,204 jeweils nur
die 1 Oberflneche des Brennstoffstreifens 28 treffen und verbrennen, aber nicht
tief in den Brennstoffstreifen 28 eindringen. Die Formgebung nach den Figuren 105
und 106, wobei 106 den sphaerischen Einblick in Figur 105 zeigt, bewirkt nun, dass
die betreffende Schlitzmuendung 222 des betreffende den Schlitzes 203 oder 204 zuerst
die duennste Stel le des Brennstreifens trifft und bei der weiteren Rotation dann
nach und nach bis zur noch voll unverbrannten Dicke des Brennstroffst,reifens laeuft,
Die Anordnung nsch den Figuren 105 und 106 bewirkt also, dass nicht nur der Brennstoffstrei
fen in die Luft gefuehrt wird, sondern zusaetzlich die heisse komprimierte Luft
an der bereits duennst gebrannten Stelle des Brennstoffstreifens 93 beginnend, fortlaufend
mit neuen Heissluftmengen an den Oberflaechen des Brennstoffstreifens entlang stroemt
und so die jeweilige Oberschicht, Grenzschicht, der betreffenden Stellen der Ober-flaechen
des Brennstof' Streifens 28 beruehrt und die betreffenden Oberflaechen oder Oberflaechen-Schichten
des Brennstoffstreifens fortlaufend in eintreffenden Teilen heisser komprimierter
Luft verbrennt. Es wird vermutet, dass dieser
Vorgang eine praktisch
vollkommene Verbrenrtung ermoeglicht und dadurch die giftigen Anteile im Abgas verringert,
sowie Zylinderwaende abschleifende Teile aus unvollstaendiger Verbrennung reduziert
oder ueberhaupt verhindert. Statt die Schlitze in rotierenden Koerpern 201 und -
oder 202 anzuordnen'kann man solche Heissluft Zuteilungs -Schlitze 203 - 204 mit
Muendungen 222 auch in plan bewegten oder laengs bewegten Koerpern, Platten oder
dergleichen anordnen. Die Luftzufuehrung in die Schlitze hinein erfolgt aus den
Zufuehrungskanaelen 200 fuer die zugefuehrte komprimierte heisse Luft, Die rueckwaerti
= gen Enden der Schlitze 203-204 muessen daher mindestens zeitweilig mit mindestens
einem Heissluft Kanal 220 verbunden werden.
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Fuer solche Faelle der praktischen Verwendung des Motors, in denen
keine vollstaendige Verbrennung sofort erfolgt, ist es zweck = dienlich Nachbrennanlagen
einzubauen, zum Beispiel solche nach der Figur 107. In dieser laeuft der Brennstoffstreifen
28 in die beiden Heissluftkanaele 211,212 hinein und verbrennt in diesen, Eventuelle
unverbrannten Brennstoffteile werden durch die Wirbelanlage 216, die ein Rotor mit
Schaufeln oder Gittern sein kann, oder ueberhaupt ein tationaeres filter ist, neu
im Brenngas und Luftresten verwirbelt, also in Turbulenz versetzt, Dabei entsteht
in der heissen Luft jeweils eine sofortige Verbrennung aller derjenigen Brennstoffteile,
die neu Luft beruehren und bisher noch nicht verbrannt waren. Stellt sich dabei
heraus, dass noch weitere Brennstofftei hen unverbrannt sind, kann man weitere Heissluftzufuehrungskanaele
213,214 oder 215 anordnen, wobei das auch im Gegenstrom Verfahren geschehen kann,
wobei die Luft dem Gasstrom entgegengesetzt einstrs, quer dazu einstroemt, unter
Winkeln dazu einstroemt und die dann noch verbliebenen unverbrannt gewesenen Brenn=
stoffteilchen voll verbrennt, Diese Prozeduren nach 216,213,214 oder 215 koennen
beliebig oft widerholt werden, bis Sicherheit dafuer erreicht ist, dass alle Brennstoffteile
voll in der heissen Luft verbrannt sind.
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In der Figur 108 ist eine Vorrichtung gezeigt, wie man Brennstoff
-Teilchen oder Staub in die Brennkammer oder den Zylinder eines Motors einfuehren
kann, Zum Beispiel sind in dem Soehngen Bericht Diesel Motoren beschrieben, denen
Kohlenstaub zugefuehrt wird. In der DE-OS 31 35 675 ist beschrieben, dass Brennstoffteilchen,
die aus einem Feqtbrennstoff abgemalen wurden, dem Brennraum oder dem Zylinder eines
Motors zugefuehrt werden, damit sie in der Luft im Zylinder oder Brennraum verbrennen.
Fuer beide Motoren Arten kann die Ausbildung der Vorrichtung nach der Figur 108
verwendet werden.
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Der Staub oder die Teilchen fallen beispielsweise durch Eigengewicht
aus der Zuleitung 401 in die Dosierungskammer 403 des Zuteilungskoerpers 402 hinein.
Das Volumen der Kammer 403 ist so bemessen, dass es die genaue Brennstoffmenge fuer
die betreffende Brennstoffeinfuehrungsperiode enthaelt, Fuer den Zeitpunkt der Ein
= spritzung des Brennstoffs in die Brennkammer (den Zylinder) wird die Kammer 403
vor die Duese 407 verlagert. Los kann beispielsweise geschehen, indern der Zuteilungskoerper
402 ein I'otorkoerper mlt Welle 404 ist und dieser sich so dreht, dass die Kammer
403 waehrend dem Fuellvorgang aus Kanal 401 gefuellt wird, aber im Eintasszeitpunkt
zur Kammer 405 wird, beziehungsweise deren Platz 405 erhaelt. In der Kammer 405
ist dann die genaue benoetigte Brennstoffpulver Menge vorhanden. Dann blaest Druck
aus Leitung 406 durch die Kammer 405 und dadurch die Brennstoffkoerner aus der Kammer
405 heraus durch die Duese 407 in den Zylinder oder in die Brennkarnmer hinein.
Mittel genauer Dosierung der Drehsteps und der Kammerngroesse, sowie des Blasdruckes
aus Kanal 406 kann man die genau benoetigte Brennstoff Koernermenge in den betreffenden
Brennplatz zu der bestimmten Zeit hineinblasen, Die Brennstoffkoerner sind durch
schwazre Punkte in der Figur dargestellt. Will man eine Vorexplosion erreichen,
dann schliesst man den Kanal 406 an eine Quelle mit hochkomprirnierter heisser Frisch
= luft an. Doch wird man erfindungsgemaess, wenn man keine Vorexplosion in der Kammer
405 haben will, den Kanal 406 zum Beispiel an nicht brennbares hochdruck komprimiertes
Gas anschliessen. Das erhalt man zum Beispiel aus dem Auspuff oder aus verbrannten
Gasresten des Zylinders oder des Brennraumes, wobei man es durch einen kleinen Kompressor
auf hoeheren Druck spannt, um einen wirksamen Einblasvorgang nach der Figur 108,
jedoch ohne Vorverbrennung und ohne Vorexplosion in Kammer 405 zu verwirklichen.
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Bezueglich der Figur 107 ist noch zu bemerken, dass man, anstelle
mehrere Luftstroeme nachzusenden, um die Verbrennung rriehr vollkommener zu gestalten,
auch vorgezogen werden kann, sehr duenne, so duenne Brennbleche oder Brenn = stoff
Streifen, Tapes zu verwenden, die so duenn sind, dass sie praktisch nur aus einer
duennen Grenzschicht bestehen, die bei laminarer Stroemung sofort voll durchdrungen
ird Dann kann man die Einlaesse 213 bis 215 der Figur 107 mit Brennstoffstreifen,
statt mit komprimierter Heißluft durchsenden.
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In der gegenwaertigen Zeit sind si duenne Brennstoff Tapes jedoch
noch nicht economisch erhaeltlich.
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Die Vorliteratur zu dieser Patentanmeldung ist vor allem die DE-OS
31 35 675. Es bestehen weitere Patentanmeldungen im Auslande, von denen die der
DE OS 31 35 675 entsprechende auch in Japan veroeffentlicht ist, Parallele Anmeldungen
in den USA, die spaeter Vorliteratur werden moegen, sind zur Zeit noch nicht veroeffentlicht.
Etwa 800 Literoturstellen, dazwischen etwa 400 erteilte Patente, die sich mit Vorliteratur
in Verbrennungsmotoren, Hydraulik oder Flugzeugen befassen, sowie mit mehreren hundert
Forschungsberichten findet man in deutscher Sprache in dem Buche Radialkolbenaggregate"
von Karl Eickmann aus dem Jahre 1973. Verlag Rotary Engine Kenkyusho und Hayama
Office der DYNASTATICS KK. , 2420 Isshiki, Hayama-machi, Kanagawa-Ken, Japan,
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