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Staubmotor. Gegenstand der Erfindung ist ein Motor, welcher durch
feste Brennstoffe, wie Anthrazit, Steinkohlen, Braunkohlen, Torf, Holz, Koks u.
a., welche zu Staub zermahlen sind, betrieben werden kann.
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Die Eigenart der Erfindung besteht darin, daß die in den Zylinder
eingeführten Staubteilchen der Einwirkung der Elektrizität im Explosionsraume des
Motorzylinders unterliegen. Die elektrostatische Einwirkung wird durch eine geladene
Elektrode hervorgebracht, welche im Explosionsraume des Motorzylinders ein ununterbrochen
wirkendes elektrostatisches Feld bildet. Der in den Zylinder eingeführte Staubstrom
wird am Kolbenboden gleichmäßig verteilt über den ganzen Zylinderquerschnitt. Die
einzelnen Staubströme strgmen durch den Kompressionsraum hindurch auf das elektrostatische
Feld zu, wo die in den Strömen enthaltenen unvergasten Staubteilchen von der Elektrode
angezogen und festgehalten werden. Während der Strömung durch den Kompressionsraum
lösen sich die in den Staubteilchen enthaltenen Gase auf und gelangen nach Erreichung
des elektrostatischen Feldes mit der Luft innig vermischt zur Explosion. Die unvergasten
Staubteilchen, welche an der elektrostatischen Elektrode haften, werden durch eine
Ausstäubeströmung abgerissen und aus dem Zylinderinnern hinausbefördert.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Einzelheiten der die Erfindung
bildenden Maschine veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. z eine mit einem Dielektrikum
versehene elektrostatische Elektrode des Motorzylinders, Abb. 2 eine elektrostatische
Elektrode des Motorzylinders mit einem durch eine Schutzplatte abgedeckten Dielektrikum,
Abb. 3 die Aufsicht auf eine zu einem Rippenkühler ausgebildete Elektrode,
Abb.
4 die Aufsicht auf den mit Leitschaufeln versehenen Kolbenboden, Abb. 5 den Querschnitt
des Kolbens nach I-h der Abb. 4, Abb. 6 eine Leitrippe in Aufsicht nebst Strömung,
Abb. 7 dieselbe in Ansicht nebst Strömung, Abb. 8 Längsschnitt durch den Zylinder
mit den Staubströmen.
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Abb. g veranschaulicht die Verteilung des . Ausstäubestromes.
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In Abb. i ist i die elektrostatischeElektrode, welche durch das Kabel
2 positiv elektrisch geladen wird. Wenn die Staubteilchen mit der Elektrode i in
Berührung kommen würden, würden dieselben im Augenblicke der Berührung gleichnamig
elektrisch geladen werden. Da sich nach dem Gesetze gleichnamige Pole abstoßen und
ungleichnamige anziehen, so würden die Staubteilchen im Augenblicke der Berührung
gleichnamig elektrisch geladen und sofort zurückgeschleudert werden. Um ein Zurückschleudern
der angezogenen Staubteilchen zu verhindern, ist ein Dielektrikum vorgesehen. Dieses
in Abb. i durch 3 gekennzeichnete Dielektrikum kann eine Glimmerscheibe sein. In
die Hülse 4, welche durch die Elektrode i hindurchgeht, wird das Einstrahlventil
eingesetzt.
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Das Dielektrikum würde in kurzer Zeit bei den dauernd starken Ausstäubeströmungen
durch die beim Abreißen der anhaftenden Asche entstehenden Reibungen bald so weit
abgenutzt sein, daß die Staubteilchen wieder mit _ der Elektrode in Berührung kommen,
gleichnamig elektrisch geladen und zurückgeschleudert würden. Um ein Beschädigen
des Dielektrikums zu verhindern, ist dasselbe durch eine Schutzplatte abgedeckt,
wie dies in Abb. 2 dargestellt ist. i ist die Elektrode mit dem Kabel 2 und dem
Dielektrikum 3, welches nach dem Explosionsraume zu mit einer Schutzplatte 5 versehen
ist. 4 ist die Hülse für das Einstrahlventil.
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Wie bekannt, ist die elektrostatische Einwirkung eines Metalles bei
kühler Temperatur am günstigsten; sie verringert sich immer mehr und mehr bei zunehmender
Temperatur, bis schließlich bei Erreichung einer bestimmten Temperaturhöhe die Wirkung
aufhört. Da man die bei der Erfindung in Anwendung kommende elektrostatische Elektrode
stets aus einem Metall herstellen wird, muß dieselbe gekühlt werden. Zweckmäßig
wird sie, um die aus dem Explosionsraume in die Elektrode dringende Wärme abzuleiten,
zu einem Kühler ausgebildet.
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In Abb. 3 ist die elektrostatische Elektrode als Rippenkühler ausgebildet,
für Luftkühlung usw. dargestellt. Da hierzu ein Luftstrom erforderlich ist, wird
man ihn vorteilhaft durch den Saughub der eigenen Maschine bzw. durch deren Spülpumpe
erzeugen, womit die Aufstellung eines besonderen Gebläses erspart bleibt. Wie bekannt,
läßt sich eine Flüssigkeit zerstäuben, aber keine Gas- oder Staubmasse. Im vorliegenden
Falle handelt es sich um einen mit Staub gesättigten Luftstrom, der beim Aufwärtsgange
des Kolbens während einer gewissen Zeit eingeführt wird. Diesen in den Zylinder
eingelassenen Staubstrom zu verteilen, ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
Eine Zerstreuung des Staubstromes würde bewirken, daß sich die Staubteilchen an
der schmierenden Zylinderwand, an der der Arbeitskolben auf und nieder gleitet,
festsetzen würden. Um eine Zerstreuung der Staubströmung zu verhindern, werden der
Erfindung gemäß die Staubströme im Zylinder so gerichtet, daß sie auf das elektrostatische
Feld strömen, welches die in den Strömen enthaltenen Staubteilchen anzieht und festhält.
Um die beabsichtigte Strömungsrichtung der Staubströme durch den Kompressionsraum
nach dem elektrostatischen Felde zu erreichen, strömt der Staubstrom auf den Kolbenboden,
der Spaltung und Verteilung desselben bewirkt. Da an einem flachen Kolbenboden keine
Spaltung und Verteilung eintreten würde, desgleichen auch keine vollkommene an einem
konkaven oder konvexen Boden, besitzt der Kolbenboden eine Spitze, an welcher sich
der eingelassene Staubstrom spaltet und ringsum gleichmäßig verteilt.
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Zum Zwecke, die vom Kolbenboden abströmenden Staubströme auf das elektrostatische
Feld hinzuleiten, sind am Kolbenboden Leitschaufeln vorgesehen (vgl. Abb. 4), welche
die Ströme entsprechend ablenken. Abb. 4 zeigt die Aufsicht auf den Kolbenboden
und Abb. 5 den Querschnitt I-K der Abb. 4. In der Nähe der Kolbenspitze können an
Stelle von Leitschaufeln auch Leitrippen angewandt werden, wie dies in Abb. 4 dargestellt
ist. Dieselben können die Gestalt der Abb. 7 annehmen. Hierbei wird nur ein Teil
der in Betracht kommenden Strömung abgelenkt, wie dies die angedeuteten Strömungslinien
zeigen. Abb. 6 zeigt die Aufsicht von Abb. 7. Die nach oben abgelenkten Ströme expandieren
während der Durchströmung des Kompressionsraumes nach dem elektrostatischen Felde
bis auf einen geringen Überdruck über den im Zylinderraume herrschenden Kompressionsdruck.
Je näher die in den expandierenden Strömen enthaltenen Staubteilchen dem elektrostatischen
Felde kommen, desto größer wird die Anziehung sein. Beim Aufprall derStröme auf
das elektrostatischeFeld werden die unvergasten Staubteilchen festgehalten, wogegen
die Gase abschweifen und völlig ausexpandieren. Zum Zwecke, eine gleichmäßig starke
Auftragung des Staubes durch die Ströme auf das elektrostatische Feld zu erreichen,
findet ein gleichbleibender Einstrahldruck Anwendung.
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Abb. 8 zeigt einen Schnitt durch den Zylinder im Augenblicke der Einstrahlung.
Da der Zylinderdeckel
das elektrostatische Feld bildet, lassen
sich an ihm Saug- und Auspuffventile, wie allgemein üblich, nicht anbringen. Aus
diesem Grunde sind bei diesem Staubmotor die erforderlichen Einzelheiten an der
Zylinderwand angebracht. Die Maschine arbeitet im Zweitakt. 8 ist die Spülluftleitung;
durch die an der Zylinderwand befindlichen Einlaßschlitze g wird die Spülluft in
den Zylinder eingeführt; io ist eine Düse zur Einführung der Ausstäubeluft, durch
welche die am elektrostatischen Felde haftenden Ascheteilchen abgerissen und durch
das Ausspülventil ii, welches gleichzeitig als Auspuffventil ausgebildet ist, hinausbefördert
werden. Wie aus Abb. g zu erkennen ist, schließen sich die seitlichen Begrenzungen
der Düse io tangential an die Zylinderbohrung an, wodurch das ganze elektrostatische
Feld von dem Ausstäubestrom bestrichen wird. Dadurch, daß das Auspuffventil gleichzeitig
für die Ausstäubung benutzt wird, wird ein weiteres Ventil erspart.
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Während der Strömung der Staubströme durch den Kompressionsraum lösen
sich die in den Staubteilchen enthaltenen Gase infolge der in den Strömen enthaltenen
Wärme auf. Die unaufgelösten Staubteilchen werden bei Ankunft am elektrostatischen
Felde als Asche festgehalten, wogegen die aus den Staubteilchen gelösten Gase sich
mit der Kompressionsluft mischen und das Gasluftgemisch bilden. Kurz bevor der Kolben
die obere Totpunktstellung erreicht, schließt sich das Einstrahlventil 7, und der
Explosionsvorgang beginnt.
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Die Verpuffung des Gasluftgemisches wird durch Kompressionswärme hervorgebracht.
Hierbei findet während der Verpuffung irgendeine Strömung nicht statt, so daß der
Verpuffungsraum ein strömungsloses Gebiet darstellt. Da nun der das elektrostatische
Feld bildende Zylinderdeckel dieses Gebiet begrenzt, so wird ein Abreißen der Staubteilchen
von demselben vermieden.
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Sobald der Krafthub beendet ist, beginnt die Ausspülung des Zylinders.
Der Spülungsvorgang zerlegt sich in die Ausspülung der im Zylinder enthaltenen Gase
und die Ausstäubung der am elektrostatischen Felde haftenden Ascheteilchen. Die
von der Spülpumpe kommende Luft strömt durch die Schlitze g ein und drängt die verbrannten
Gase durch das Ventil ii hinaus, wogegen die am elektrostatischen Felde haftenden
Ascheteilchen durch den aus der Düse io kommenden Ausstäubestrom hinausgeworfen
werden, und zwar durch Ventil ii, welches derart gestaltet ist, daß es für den Auspuff
der Gase und für die Ausstäubung der Asche gemeinsam benutzt werden kann, womit
sich ein weiteres Ventil erübrigt.