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Verfahren für Druckluftantrieb durch Verbrennungskraftmaschinen. Verbrennungskraftmaschinen
haben den Kolbendampfmaschinen gegenüber den Nachteil nur geringer Überlastungsfähigkeit.
Auch kann mit ihnen kein besonders großes Drehmoment bei niedriger Umlaufszahl erzielt
werden, wie es bei Fahrzeugen, im besonderen Lokomotiven, beim Anfahren und bei
Steigungen nötig ist. Es ist daher vorgeschlagen worden, von der Verbrennungskraftmaschine
einen Kompressor treiben zu lassen und mit der geförderten Druckluft die Räder des
Fahrzeuges anzutreiben, um Drehmomente an den Rädern zu erzielen, die in gleicher
Weise wie bei Kolbendampfmaschinen gesteigert werden können. Auch hat man bei solcher
mittelbaren Übertragung die Abluft der Druckluftmaschine, die das Fahrzeug treibt,
dem Kompressor wieder zugeführt.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Verfahrens. Sie besteht
an erster Stelle darin, daß das Luftgewicht, welches in dem Kreislauf vom Kompressor
zur Luftantriebsmaschine und zurück zu dem Luftkompressor enthalten ist, bei Steigerung
der zu übertragenden Leistung aus Vorratsbehältern erhöht oder im umgekehrten Falle
durch Rückförderung in die Vorratsbehälter oder in die Atmosphäre vermindert wird,
so daß bei Leerlauf und geringer Leistung eine Spannung niedriger als die atmosphärische,
bei hohen Leistungen höher als die atmosphärische in der Rückflußleitung herrscht.
An diesen Kreislauf der Luft sind als Vorratsbehälter für verdichtete Luft Druckluftflaschen
angeschlossen, in die der Kompressor fördert, wenn die Druckluftantriebsmaschine
weniger Luft verbraucht als der Kompressor fördert, und denen Druckluft entnommen
werden kann, wenn von der Druckluftantriebsinaschine :besonders hohe Leistung verlangt
wird. In diesem Falle steigt die Ansaugespannung des Kompressors und damit die auf
die Druckluft übertragene Leistung. Außerdem ist in die Druckluftleitung vor dem
Eintritt der Druckluft in die Antriebsmaschine entsprechend wie bei umsteuerbaren
Dampfmaschinen mit veränderlicher Füllung ein Absperr- und Regelventil (bei Lokomotiven
Regulator genannt) vorgesehen, und die Maschine selbst besitzt eine Steuerung, durch
die Füllung und Umlaufsrichtung eingestellt werden können. Bei ganz oder teilweise
geschlossenem Absperrventil wird die Ansaugespannung des Kompressors unter die atmosphärische
sinken. Dadurch wird die auf die Druckluft übertragene Leistung sehr gering. Die
Zeichnung gibt eine Ausführung der Maschinenlage für das Verfahren beispielsweise
schematisch wieder. Die sechszylindrige Verbrennungskräftmaschine a treibt den dreistufigen
Kompressor b, der die Druckluft entweder in die Flaschen c oder durch das Regelventil
d hindurch zur Druckluftantriebsmaschine e fördert, von wo die Abluft durch den
Entöler f hindurch zum Luftkompressor b zu-
rückkehrt. An der Umsteuerung
g können Füllung und Umlaufsrichtung der Druckluftantriebsinaschine eingestellt
«-erden.
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Der Betrieb dieser Maschinenlage in seiner Verwendung für Lokomotiven
ist der folgende: Bei Stillstand läuft der Motor mit Luftpumpe leer. Däs Regelventil
d ist abgestellt. Die Luftpumpe saugt daher mit voller Drehzahl die Arbeitszylinder
und Schieberkasten der Luftantriebsmaschine luftleer und fördert die Luft, die durch
Undichtigkeiten, z. B. an den Stopfbüchsen einströmt, in die Luftflaschen c, bis
deren Luftinhalt den Höchstdruck von beispielsweise 3o Atm. erreicht hat. Wird noch
mehr gefördert, so blasen sie durch ein Sicherheitsventil ab. Das Anfahren geschieht
entsprechend wie bei Dampflokomotiven beiweitgeöffnetemRegelventil und großer an
der Umsteuerung der Druckluftantriebsmaschine eingestellter Füllung. Da die Umdrehungszahl
der Druckluftantriebsmaschine gering ist, die Luftpumpe aber immer mit voller Umlaufszahl
läuft, so bildet sich vor der Luftantriebsmaschine ein Luftstau, so daß in der Rückleitung
der Luft von der L uftantr iebsmaschine zum Kompressor immer noch erheblich niedrigere
Spannung herrschen wird als atmosphärische, so daß auch heim Anfahren die Verbrennungskraftmaschine
nur teilweise belastet ist, obgleich rlie Luftantriebsmaschine bei größtem Anfahrdiagramm
das größte Drehmoment und damit die größte Zugkraft am Radumfang abgibt.
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Diese große Füllung der Luftantriebsmaschine kann bei sich ste=germler
Umlaufszahl beibehalten werden, bis rlie größte Leistung fier Verbrennungskraftniaschine
erreicht ist, wodurch die Lokomotive schnell eine hohe Geschwindigkeit erreicht.
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Dabei kann die vom Kompressor auf die Druckluft übertragene Leistung
erhöht werden, indem die Spannung in der Saugleitung des Kompressors.gesteigert
wird. Bis die atmosphärische Ansaugespannung erreicht ist, kann diese Drucksteigerung
in der Saugleitung durch offnen eines Lufteinlasses geschehen.
Darüber
hinaus wird die in dem Kreislauf eingeführte Luft den Vorratsflaschen entnommen,
indem sie aus diesen in die Saugleitung oder Druckleitung eingeführt wird, um das
kreisende Luftgewicht zu steigern.
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Mit steigender Fahrgeschwindigkeit auf wagerechter Strecke wird die
Füllung derLuftantriebsmaschine= verkleinert, wobei jedoch wegen ihrer hohen Umlaufszahl
die Verbrennungskraftmaschine und der 'Kompressor voll belastet sind.
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Durch vorübergehendes (Offnen der Vorratsbehälter c kann aus ihnen
Luft in den Kreislauf übergeführt, das kreisende Luftgemisch dadurch vegrößert,
der. Druck in der Rückleitung der Luft zum Kompressor noch höher gesteigert werden,
wenn besonders hohe Leistungen, wie z. B. bei der Bergfahrt, von der Lokomotive
verlangt werden.
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Bei Gefälle und beim Ausrollen des Zuges wird das Regelventil d geschlossen.
Die Luftpumpe saugt dann die Zylinder der Luftantriebsmaschine und die Schieberkasten
bis zum Regelventil luftleer, wobei nur durch Undichtigkeiten 'an Stopfbüchsen und
Packungen frische Luft eintritt, die der Kompressor in die Luftflaschen fördert,
bis sie z. B. auf 3o Atin. aufgepumpt sind. Die Leistung der Verbrennungskraftmaschine
ist däbei sehr gering. Dadurch, daß die Zylinder der Luftantriebsmaschine luftleer
gesaugt werden, ist ihre Leerlaufsarbeit sehr klein, und die besonderen Umlaüfsventile,
die man bei Dampflokomotiven vielfach vorsehen mußte, sind unnötig.
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Trifft während der Fahrt den Verbrennungsmotor ein Unfall z. B. dadurch,
daß beim Dieselmotor die Luftleitung platzt, so kann der Zug unter Benutzung der
Umsteuerung gebremst werden, indemdieLuftantriebsmaschine dann als Kompressor wirkt
und die Luftflaschen, falls diese nicht die volle Spannung haben, auffüllt, so daß
zur Wiederinbetriebsetzung des Dieselmotors Druckluft zur Verfügung steht.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung kann die Verbrennungskraftmaschine
in bekannter Weise so ausgebildet sein, daß auf der einen Seite des Kolbens, z.
B. auf der oberen, der Verbrennungsraum ist, während dieUnterseite des Kolbens als
Kompressorkolben wirkt: Sind die Kolben der Verbennungszylinder alle gleich, so
wirken mehrere derselben als Niederdruckkolben des Luftkompressors, eine kleinere
Zahl als Mitteldruckkolben und z. B. ein einziger als Hochdruckkolben.
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Sowohl bei der Verwendung einer besonderen Luftpumpe als auch dann,
wenn die Unterseite der Verbrennungszylinder als Kompressor ausgebildet ist, muß
für Abkühlung der Luft bei. der Verdichtung durch Zylinder- und Zwischenkühlung
gesorgt werden, wie dies bei mehrstufigen Luftkompressoren bekannt und allgemein
üblich ist. Die Wirtschaftlichkeit der ganzen Anlage kann dadurch erheblich verbessert
werden, daß die Druckluft in .bekannter Weise vor Eintritt in .die Luftantriebsmaschine
und falls die Luftantriebsmaschine mehrstufig ist, auch zwischen . den einzelnen
Stufen durch das erwärmte Kühlwasser. oder durch die Auspuffgase der Verbremiungskraftmaschine
erwärmt werden. Dabei wird trotzdem, infolge der Ausdehnung der Luft in den Arbeitszylindern,
die Abluft, die zum Kompressor zurückkehrt, recht kalt sein können, wodurch der
Leistungsbedarf des Kompressors beschränkt wird.
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Die Abscheidung des Öles erfolgt, soweit sie überhaupt erforderlich
ist zweckmäßig in der Rückleitung der Luft zum Kompressor, da es sich aus- der kalten
Luft am leichtesten abscheidet.
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Nur wenn eine starke Erhitzung der Luft vor ihrem Eintritt in die
Luftantriebsmaschine vorgesehen ist, wird man das Öl aus der Luft vor der Erhitzung
abscheiden, um Zündungen zu vermeiden.