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Explosionsgaserzeuger für Kraftmaschinen. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf einen Explosionsgaserzeuger, der das zum Betriebe von Expansionsmaschinen
notwendige Kraftmittel in einem besonderen, den Kraftmaschinen vorgeschalteten Sammelbehälter
auf richtiger Spannung erhalten soll.
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Es sind bereits Einrichtungen bekannt ge. «-orden, mit welchen die
zum Betriebe von Kraftmaschinen dienenden Arbeitsgase in einem besonderen Behälter
gesammelt werden, aus dem die Maschinen gespeist werden können, wobei auch eine
für diese Maschinen vorteilhafte Herabminderung der Temperatur des Kraftmittels
erzielt wird.
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Die Erfindung bezweckt, eine Regelung des Kraftmittels dadurch zu
gewährleisten, daß dessen Druck den Schwankungen in der Belastung der Kraftmaschinen
angepaßt werden kann.
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Dies wird dadurch erreicht,- daß bei einem an sich bekannten Zusammenbau
ein- oder mehrzvlindriger Verdichter mit einem Druckspeicher und einer oder mehreren
Kraftmaschinen die im Gasspeicher herrschende, von dem .Verdichter erzeugte Spannung
der Gase vermittels einer Steuerung auf ein zwischen der Welle der Kraftmaschinen
und der Kurbelwelle des Verdichters vor diesen eingebautes Getriebe derart wirkt,
daß der Verdichter gemäß dem Gasverbrauch der Kraftmaschinen beeinflußt wird und
dadurch mehr oder weniger Gas zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Gasdruckes
dem Druckgasspeicher zuführt.
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In den Abb. i und a der Zeichnung ist ein solcher Verbrennungsgaserzeuger
für Gaskraftmaschinen in einer Ausführungsform veranschaulicht. Abb. i zeigt hierbei
die Vorderansicht, teilweise im Schnitt nach Linie A-B der Abb. z, während Abb.
2 selbst eine Draufsicht erkennen läßt.
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Wie aus den Abbildungen hervorgeht, sind in bekannter Weise ein Verdichter
a, ein Druckgasspeicher b und eine Turbine c zu einem ganzen Kraftwerk kombiniert.
Der Druckspeicher b dient dazu, die von dem Verdichter a eingesaugte und nach der
Explosion weitergeleitete Gasmenge aufzustauen und
im geregelten
Strom nach der anderseits angeschlossenen Kraftmaschine, der Turbine c, zuzuführen.
Hierbei erfolgt der Antrieb des Verdichters von der Turbine c. Zu diesem Zweck ist
auf der Kurbelwelle d des Verdichters a ein Schneckenrad c aufgekeilt, welches mit
einer auf dem linken Ende der Welle f festsitzenden Schnecke g in Eingriff steht.
Auf dem rechten Ende der Welle f ist ein verschiebbares Reibrad h. gelagert, das
seinerseits an die auf der Turbinenwelle i befestigte Reibscheibe h angedrückt wird.
Das rechte Ende der Welle f ist vor dem Lager zu einem Vierkant ausgebildet, auf
welchem. das Reibrad la gleiten kann, so d.aß Welle fauch beim Verschieben
des Reihrades la gegenüber der Scheibe h in seiner Geschwindigkeit verändert werden
kann.
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In der Vorderwand des Druckspeichers b ist nun über der Welle
fein Kniestück l befestigt. In diesem Zylinder 1, der mit dem Spannungsraum
L des Druckspeichers b in Verbindung steht, eist ein Kalben za geführt. Seine Kolbenstange
ztz trägt an ihrem rechten Ende einen Ring r, der in. eine Rille s des Reibrades
h einfaßt. Die Führung der Kolbenstange in erfolgt weiterhin einerseits durch den
Deckel e des Zylinders 1 und anderseits durch eine mit Handrad zum Drehen ausgestattete
Spannschraube p, die in einem mit Innengewinde versehenen, amDruckspeicher b befestigten
Lager q ruht und dadurch achsial zur Welle f verschiebbar ist. Mittels dieser Spannschraube
p ist es möglich, die zwischen dieser und einem Querkeil w der Welle f auf
letzterer gelagerten Druckfeder v mehr oder weniger zu spannen, d. h. den Gegendruck
des Kolbens st von außen, gegenüber dem innern Druck des Zylinders 1 zu regeln.
Um hierbei eine gute, reibungsfreie Lagerung der Feder v zu gewährleisten, ist dieselbe
zwischen Lagertellern t und u gehalten. Der Keil w ist in der Welle
f so angeordnet, daß er sich in der linken Endstellung des Kolbens n an den
Zylinderdeckel c anlegt.
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Die Zvlinder x, x' des Verdichters cs sind so .kurz gehalten, daß
deren Kolben y, y' in ihren obersten Totpunktlagen einen Rauen in den Zylindern
x, x' nicht mehr frei lassen (Abb. i). In den Zylinderdeckeln z, z' befinden
sich nach dem Zylinderinnern öffnende und die Ansaugleitung 2, 2' abschließende
Ansaugventile i, i' und nach außen öffnende, die Druckleitungen 3, 3' nach den Zylindern
x, x'
hin abschließende Druckventile ¢, 4'. Durch die Druckleitungen 3, 3'
stehen die Zylinder x, x' mit dem Druckgasspeicher b in Verbindung, der seinerseits
durch eine Rohrleitung 5, in welcher sich ein Absperrschieber 6 befindet, mit der
Turbine e verbunden ist. Mit den Druckventilen 4, 4' stehen Steuergestänge 7, 7'
derart in Verbindung, daß durch letztere die Ventile 4, 4' nach erfolgter Explosion
des Gasgemisches so lange offen gehalten werden, bis die Gase in den Druckspeicher
b expandiert sind und die Kolben y, y' :ihre höchsten Stellungen erreicht baten,
worauf sie wieder freigegeben werden und selbsttätig schließen.
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In das gemeinsame Zuleitungsrohr der Ansaugleitungen 2":21 ist eine
Drosselklappe 8 eingebaut. Dadurch wird bezweckt, bei entsprechender Steuerung derselben
eine geringere Ladedichte zu erzielen, so daß die Selbstzündung je nach Ladedichte
erst etwa bei neunzehn Zwangzigstel des zurückgelegten Kolbenweges eintritt und
letzterer daher nur noch einen kurzen Weg während des Verdrängens der Gase nach'
dem Druckspeicher zurückzulegen hat. An den Zylinder L ist noch eine Rohrleitung
g angeschlossen, die in die Turbine mündet, so daß, wenn der Kolben n in der rechten
Endlage angelangt sein sollte, bei der Öffnung io des Zylinders 1 durch das Rohr
9 die Gase nach der Turbine c entweichen können und nutzbar gemacht werden, wodurch
eine Sicherung gegen Drucksteigerung über die höchste zulässige Grenze geschaffen
ist.
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Die Wirkungsweise des Druckgaserzeugers ist nun folgende: Bei der
ersten Inbetriebsetzung der Maschine wird der erforderliche Druck von etwa io Atm.
im Druckspeicher b, bei kleineren Ausführungen durch einen Handverdichter, bei größeren
durch in Stahlflaschen verdichtete Kohlensäure erzeugt. Ist im Druckspeicher b eine
genügende Spannung vorhanden, so wird das Ventil 6 geöffnet, und die Druckgase strömen
auf die Turbine c und versetzen diese in Drehung. Dadurch wird unter Vermittelung
des Reibradgetriebes k, da die Welle f und durch diese mittels des Schraubengetriebes
g, e die Kurbel d und damit der Verdichter a in Tätigkeit gesetzt. Die Kolben y,
y' saugen dann beim Abwärtsgehen das Gasgemisch in die Zylinder x, x', worauf
dieses beim Aufwärtsgehen der Kolben y, y' bis zur Selbstentzündung verdichtet wird.
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Bei der nun folgenden Explosion des Gasgemisches werden die Ventile
4, 4' aufgestoßen und durch die Steuergestänge 7, 7' so lange offen gehalten, bis
die Verbrennungsgase nach dem Druckspeicher b expandiert sind. Hierbei gehen die
Kolben y, y' ganz nach oben und verdrängen die letzten Reste der noch in
den Zylindern x, x' befindlichen Gase, worauf die Steuergestänge 7, 7' die Ventile
4, 4' frei geben und diese beim Abwärtsgehen der Kolben y, y' den Druckspeicher
b nach dem Verdichter a abschließen und sich nun der Vorgang wiederholt.
Wird
nun die Turbine c höher belastet, so wird durch eine an sich bekannte, in das Zuleitungsrohr
5 eingebaute Regelungsvorrichtung auch die Gaszufuhr zu derselben erhöht, wodurch
ein Sinken des Druckes im Speicher b hervorgerufen wird. Dies hat zur Folge, daß
durch die entstandene Druckverminderung die Feder v zur Wirkung kommt und den Kolben
iz des Zylinders l und damit das Reibrad h nach links schiebt. Dadurch wird dann
die Geschwindigkeit der Welle f und damit die des Verdichters d sowie auch die in
der Zeiteinheit erzeugte Gasmenge erhöht, und zwar so lange, bis der Druck im Druckspeicher
b wieder seine frühere Spannung erreicht hat. Bei allenfalls eintretender niedrigerer
Belastung der Turbine c, wobei infolge geringeren Gasverbrauches der Druck im Speicher
b steigt, tritt durch die Organe n, la, feine umgekehrte Regelungswirkung
ein.
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Bei Stillegung der Maschine wird das Absperrventil 6 geschlossen und
ist dabei darauf zu .achten, daß auch die Druckventile d:, 41 geschlossen sind,
damit zur Wiederingangsetzung der Maschine der Druck im Druckspeicher b erhalten
bleibt. Die Druckventile 4,4' werden hierbei durch den im Druckspeicher b herrschenden
Druck auf ihre Sitze gepreßt und können auch nicht durch die in den Zylindern x,
x:' auftretenden Drücke geöffnet werden. Die Öffnung derselben erfolgt vielmehr
erst bei der eintretenden Selbstzündung durch den hohen Explosionsdruck, und können
sich dieselben erst wieder schließen, wenn die Kolben y, y" die oberste Totpunktlage
überschritten haben.
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Die Kurbeln für die Kolben des beispielsweise angeordneten Zwillingsverdichters
könnten auch zueinander versetzt sein, so daß die Kolben nacheinander in die oberste
Lage kommen, d. h. die hohen Explosionsdrücke nicht gleichzeitig auftreten. , Auch
,könnten die Überleitungsrohre und der Druckspeicher selbst mit Wärmeschutzmitteln
derart umgeben werden, daß durch Strahlung und Ableitung an die Wandungen Wärmeverluste
vermieden werden.
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Schließlich :könnte auch ein Verdichter mit Drehkolben gewählt werden.