DE38121C - Neuerung an Petroleum-Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei den Versuchen an der nach Patent No. 19228 arbeitenden Petroleum-Kraftmaschine hat sich herausgestellt, dafs es aufserordentlich schwer ist, nicht flüchtigen Brennstoff als Kraftquelle zu benutzen, weil die zur Verdampfung und zur Verhinderung der Condensation im Verbrennungsbehälter erforderliche Hitze ohne Schaden für den Arbeitscylinder, der vor Ueberhitzung bewahrt werden mufs, kaum unterhalten werden kann. Es wurde auch durch Versuche ermittelt, dafs in einem warmen Raum ein nebeiförmiges Gemenge, d. h. ein solches, welches unverdampftes oder wieder condensirtes Petroleum als feine Stä'ubchen oder Tröpfchen enthält, ausbrennt, falls es gelungen ist, dasselbe zu entflammen, und dafs dann die Verbrennung im heifsen Raum ohne Rückstand erfolgt, wenn das einmal entzündete Gemenge ausreichend Sauerstoff enthielt; die Zündung bleibt dann unter allen Umständen die Hauptschwierigkeit.

Um ein nebeiförmiges Gemenge zu zünden und unter obiger Voraussetzung vollständig zu verbrennen, ist also unerlässlich, dafs der Verbrennungsraum möglichst erwärmt sei und besonders das Zündgemenge schon vor der Zündung eine hohe Temperatur habe, die um so höher sein mufs, je schwerer verdampf bar der Brennstoff ist. Das Gemenge mufs aufser dem Sauerstoff so viel gasförmigen Brennstoff enthalten, dafs es ohne Zusatz von nebeiförmigem Brennstoff nach bekannten Gesetzen noch entzündlich ist, dafs demnach das nebeiförmige Gemenge aus einem schwachen, aber noch entzündlichen Gemenge gasförmiger Körper und aus einem Zusatz von fein verstäubtem, nicht verdampftem flüssigen Brennstoff besteht. Wird ein solches Gemenge von hoher Temperatur unter mäfsigem Druck gezündet, so verbrennt es nicht explosiv, indem von der Zündstelle aus der gasförmige Brennstoff zuerst verbrennt, durch seine freigemachte Wärme die benachbarten Theilchen von Nebel verdampft oder zerstört, die aus dieser Verdampfung oder chemischen Zersetzung hervorgegangenen Gase oder kohlenstoffreichen Stäubchen mit Sauerstoff verbrennen und so den Verbrennungsprocefs bis zur vollständigen Verbrennung alles Brennstoffes fortsetzen; es ist aber sehr wahrscheinlich, dafs der Wasserstoff des ganzen Gemenges wegen seiner hohen Verwandtschaft zum Sauerstoff durch den ganzen Raum früher zur Verbrennung gelangt, ehe der Kohlenstoff verbrennt, dafs also dieser letztere das Nachbrennen verursacht, auch wenn die Entflammung durch den ganzen Raum sich fortgesetzt hat.

Die möglichst hohe Vorwärmung des zu verbrennenden Gemenges ist nöthig, weil sonst die durch Verbrennung von gasförmigen Theilen freiwerdende Menge Wärme nicht ausreicht, erst zur Verdampfung oder Zerstörung der benachbarten unverdampften Brennstoffe und dann zur Zündung, und daher die zur Zündung erforderliche Wärme fehlt, d. h. die Bindung der von der ■ Verdampfung oder Zersetzung consumirten Wärme kühlt das Gemenge so weit ab, dafs es nicht weiter brennt.

Bei der mit Erhitzung des Verbrennungsraumes arbeitenden Maschine ist ferner ermittelt worden, dafs ein ganz unbedeutender

Zusatz von Leuchtgas ausreichend ist , das schwere Leuchtpetroleum als Betriebskraft zu verwenden. Aus dem Gesagten ist auch verständlich , dafs Rohpetroleum wegen seines Gehaltes an leichtem Petroleum leichter als Leuchtpetroleum in einem Petroleummotor anzuwenden ist.

Um also schwer oder nicht verdampfbare flüssige Brennstoffe, z. B. Leuchtpetroleum, fette OeIe, Theer, selbst Talg und Paraffin in einem Petroleummotor als Kraftquelle zu verwenden, dienen folgende Mittel:

1. ihre Vermischung mit gasförmigem oder leicht vergasbarem Brennstoff;

2. ihre ausreichende Erwärmung;

3. ihre Verdampfung oder feinste Zerstäubung;

4. ein solches Mischungsverhältnis der Brennstoffe mit atmosphärischer Luft, dafs das Gemenge aus einem schwachen, aber noch entzündlichen gasförmigen Gemenge und einem Zusatz von Nebel oder, was dasselbe ist, aus einem richtigen explosiven Gasgemenge einerseits und andererseits aus einem Gemenge von nebeiförmiger Flüssigkeit mit der zu ihrer Verbrennung ausreichenden Menge Luft besteht. Diese Mischungsverhältnisse werden durch Rechnung oder Versuch bestimmt; die Mischung oder Mengung mufs aber so gleichmäfsig sein, dafs der ganze Brennstoff durch eine zu seiner Verbrennung ausreichende Menge Sauerstoff vertheilt ist.

Aus dem Obigen folgt, dafs bei Anwendung eines gleichmäfsigen (homogenen) Gemenges der Zusatz von zerstäubtem Brennstoff beschränkt ist.

Die Höhe der zur Zündung erforderlichen Wärme des Zündgemenges hängt von der Zündmethode nicht ab. Welche Mittel zur Erleichterung der Zündung, besonders bei kalter Maschine, anzuwenden sind, wird später beschrieben.

Die soeben bezeichneten vier Bedingungen werden dadurch erfüllt, dafs der flüssige Brennstoff in kleinen, abgemessenen Portionen in einen erhitzten Raum einträufelt, über eine grofse erhitzte metallische Fläche sich verbreitet und einem scharfen Zuge möglichst erwärmter Luft ausgesetzt wird, wobei die Zerstäubung durch Metallspäne unterstützt wird.

Diesen Zwecken dient:

1. die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Manteleinrichtung am Verbrennungsraum des Motors oder

2. dieselbe Einrichtung an einem gewöhnlichen Ofen, dargestellt in Fig. 6 und 7.

Der Mantel V ist durch Wände, welche mit dem Verbrennungsraum ein Metallstück bilden, in einen Kanal abgetheilt, der hinreichend eng ist, um bei jedem Hub die für denselben erforderliche Luft in einem scharfen Strom durch diesen Kanal, der als Verdampfungsund Verstäubungsraum dient, passiren zu lassen; mit dieser Einrichtung kann auch die in Patent No. 36044 beschriebene innere Verdampfung combinirt sein. Der in Fig. 1, 2, 6 und 7 dargestellte schneckenhausförmige oder ringförmige Windungen bildende Kanal, in welchem der Luftzug durch Pfeile bezeichnet ist, wie auch der in Fig. 4 und 5 dargestellte, durch senkrechte Wände abgetheilte Zickzackkanal, haben sich zur feinen Zerstäubung bewährt. Diese Kanäle sind an der tiefsten Stelle, wo der flüssige Brennstoff sich sammeln kann, mit Metallspänen (Kupfer) ausgefüllt, an denen gleich Messerklingen der Brennstoff durch den Luftstrom zerstäubt wird; die an den Wänden anprallenden Tröpfchen werden so weit wie möglich verdampft. Der Brennstoff fliefst in genau abgemessener Menge oben durch das Röhrchen r. in den Verdampfungsraum, in welchen die Luft von unten eintritt und aus welchem das Gemenge oben austritt, angesogen von der Pumpe des Motors; das Röhrchen s dient dazu, unten gesammelte Flüssigkeit wieder nach oben zu saugen.

Man kann die Maschine auch mit einem nicht gleichmäfsigen (nicht homogenen) Gemenge betreiben, indem man dieselbe so einrichtet, dafs nur an der Zündstelle ein gutes Gemenge von luftförmigem Brennstoff sich befindet und von diesem aus die Verbrennung auf eine beliebige Menge unzerstäubten und mit Luft gemengten Brennstoff sich überträgt.

Wird die Maschine, wie gewöhnlich, so eingerichtet, dafs die Zündung an der Eintrittsstelle des Gemenges zum Verbrennungsraum stattfindet, so läfst man erst das Nebelgemenge und zuletzt das gasförmige Gemenge in den Verbrennungsraum eintreten. In einer Maschine, die mit zurückgelassenen Verbrennungsproducten arbeitet, würde somit eine Art von Schichtenlagerung stattfinden, so dafs das Nebelgemenge ohne scharfe Grenzen zwischen den Verbrennungsproducten und dem Zündgemenge sich befindet. Zu dieser nicht gleichmäfsigen schichtgelagerten Ladung wird derselbe oben beschriebene Verdampfungs- und Zerstäubungsapparat benutzt, indem man den leichten Brennstoff, auch Leuchtgas, erst am Ende der Saugperiode in den Verdampfungsraum einläfst, so dafs das gasförmige Gemenge von einer im Viertakt arbeitenden Maschine zuletzt angesogen wird und daher an der Zündstelle sich befindet.

Der oben beschriebene Verdampfungs- und Zerstäubungsapparat kann bei Steigerung der Hitze in dem Ofen oder im Explosionsraum des Motors auch zur chemischen Zersetzung des Brennstoffes, wie bei der Gasfabrikation

geschieht, verwendet werden, so dafs aus dieser kleinen Gasfabrik das producirte Gas mit Luft unmittelbar in den Verbrennungsraum des Motors gelangt.

Die oben angedeutete, zur besonderen Erwärmung des Zündgemenges dienende, nach Patent No. 33675 construirte Zündvorrichtung ist in Fig. 8 bis 14 dargestellt; die Zündkammer k ist durch Asbest von den übrigen Metallteilen wärme - isolirt und soll theils durch die Zündflamme, theils durch die im Innern erfolgenden Explosionen besonders erwärmt werden; die waagrechte Lagerung gestattet, die Zündflamme unter der Kammer anzubringen, so dafs sie zwischen der Kammer und dem diese letztere schliefsenden Ventil ν brennt. Dieses Ventil wird von einem Daumen der Steuerwelle durch die in Fig. 9 sichtbare Hobelvorrichtung auf seinem Sitz in der Zündkammer fest angedrückt und dadurch die Explosion in der Kammer bewirkt. Die Uebertragung der Zündung in die Arbeitskammer K . geschieht entweder dadurch, dafs vom Zündventil selbst die Verschiebung des Zündkästchens und damit die Oeffnung der Arbeitskammer bewirkt wird, wie aus Fig. 9 ersichtlich ; öder das Zündkästchen ist unbeweglich, Fig. 14, und die Verbindung der Zündkammer mit der Arbeitskammer erfolgt durch das kleine Ventil, dessen feine Bohrung zur Zündkammer das Gemenge liefert, durch dessen Explosion das Ventil zur Arbeitskammer geöffnet wird.

Das verschobene Zündkästchen, Fig. 9 und 10, wird mit Oeffnung des Ventils durch die Feder η wieder in die Lage vor der Zündung verschoben, so dafs die Arbeitskammer geschlossen, aber die Füllungskanäle geöffnet sind. Alles Uebrige ist aus den Figuren ersichtlich. Die Fig. 11 und 12 stellen geeignete Formen der in der Zündkammer angebrachten Platte vor, durch welche mit dem Ventilschlufs die Zündung in die Zündkammer zurückschlägt; die Sicherheit der Zündung hängt nicht wenig von der Form und Weite der Oeffnung ab.

Um das Zündgemenge mit gröfserer Sicherheit vor seiner Einführung in die Zündkammer vorzuwärmen, wird diese letztere nach Fig. 13 von einem Mantelraum umgeben, aus welchem die Kammer mit Gemenge gefüllt wird.

Die Zufuhr- und Abfuhrkanäle werden in demselben Augenblick geschlossen und geöffnet, wenn die Verbindung der Zündkammer mit dem Arbeitsgemenge geöffnet oder geschlossen wird.

Die Zündkammer wird also nicht direct von der Gemengequelle, sondern nach vorheriger Erwärmung des Gemenges im Mantel gefüllt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Das Verfahren, bei einer Petroleum - Kraftmaschine oder einem gewöhnlichen Ofen den Mantelraum des Verbrennungsraumes durch ausragende Wände, welche mit dem Verbrennungsraum ein einziges Metallstück bilden, in einen langen, ringförmig, spiralig oder im

.- Zickzack verlaufenden Kanal abzutheilen und in diesem Kanal den flüssigen Brennstoff vermittelst eines von der Maschine angesogenen oder hindurchgedrückten scharfen Luftzuges zu zerstäuben und zu verdampfen, oder den Brennstoff brenzlich zu zerstören, um das so gewonnene Gemenge unmittelbar darauf in der Petroleum - Kraftmaschine als Kraftquelle zu verbrennen.

2. Bei der mit diesem Verfahren arbeitenden Petroleum - Kraftmaschine die Anordnung eines die Zündkammer umgebenden Mantelraumes M, Fig. 13, um in diesem das Zündgemenge vor seinem Eintritt in die Zündkammer K zu erwärmen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.