DE398811C - Verfahren zur Herstellung von Dampfluftgemischen fuer Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Dampfluftgemischen für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuführung des Brennstoffes zu Verbrennungskraftmaschinen und ermöglicht es, flüssigen Brennstoff, einschließlich der schwereren Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Paraffin, Kerosen u. dgl., zu verdampfen und den erzeugten Dampf in vorteilhafterer Weise als bisher mit atmosphärischer Luft zu vermengen und in den oder die Zylinder zu schaffen.
• Zu diesem Zweck wird der flüssige' Brennstoff, bevor er in den Motorzylinder eingesogen wird, in geeigneterWeisebei konstanter Temperatur und unter konstantem Druck durch Erwärmung in Dampf umgewandelt und innig mit atmosphärischer Luft vermengt. Zu diesem Zweck erfolgt die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes in einem Behälter oder Kessel, der durch die Flammen einer Lampe, einer elektrischen Heizvorrichtung oder am besten durch die Abgase der Maschine erhitzt wird, um so eine Dampfmenge zu erzeugen, die größer ist als die von der Maschine benötigte, wobei mit dein Dampfraum Einrichtungen verbunden sind, wie z. B. einRückflußkondensator oder eine gleichartige Einrichtung, wie ein Rohr, dessen Querschnitt genügend groß ist, so daß es nicht durch die darin befindliche Kondensationsflüssigkeit verschlossen wird, so daß der Dampfraum des Kessels in freier Verbindung

  mit der äußeren Luft steht, wodurch das über-

  schüssige Gas. nachdem es den Dampfraum

  verlassen hat und kondensiert wurde, ent-

  weder in einen kälteren Teil des Kessels zu-

  rückkehren kann oder zti dein Fliissigkeits-

  hehälter, so daß es nicht durch den Dampf-

  rahm des Kessels fließt tind die regelrechte

  Erzeugung von Gas darin hindert. Zii einem

  gleichen Zweck kann der überschüssige Dampf

  auch durch ein Rohr geleitet werden. wie obe,i

  beschrieben, und in dein Slieiseheh;ilter kon-

  densiert werden, in welchem Falle dieser Be-

  h:ilter durch Kiihlrippen oder :ihnliche Vor-

  richtungen gekühlt werden und entweder tin-

  mittelbar oder durch ein Rohr der beschrie-

  betien Art oberhalb des Flüssigkeitsspiegels

  finit der Außenluft in Berührung gebracht

  werden kann, so daß der Dampfraum desKes-

  sels in jedem Falle für gewöhnlich finit der

  Außenluft in freier Verbindung steht. Die

  Anordnung ist derart, tlaß der flüssige Brenn-

  stoff fortlaufend in Dampf umgewandelt wird,

  bevor er in die Maschine gesaugt wird,

  wobei der Rückflußkondensator oder eine iihn-

  liche Einrichtung dafür sorgen, daß der

  Dampf unter konstantem, z. B. dem atmosphä-

  rischen Druck und unter konstanter Tempera-

  tur, nämlich derjenigen des Siedepunktes des

  bei dem erwähnten Druck gebrauchten flüssi-

  gen Brennstoffes, gehalten wird. Der Rück-

  flußkondensator oder eine gleichwirkende Ein-

  richtung kann entweder mittels Luft oder

  Wassers gekiihlt werden.

  Mit dein Danipfauslaß des Kessels und

  einem Luftzuführungsrohr mit Regelungs-

  ventil ist ein zweites Ventil verbunden, z. B.

  ein Hauptdrosselventil. Diese Ventile können

  dazu dienen, den Zufluß von Luft und Dampf

  zu einer Mischkammer oder einem Misch-

  rohr in solcher Weise zti regeln, daß die zu-

  geführte Luft und der Dampf in den rich-

  tigen* Verhältnissen bei allen Geschwindig-

  keiten der Maschine geregelt werden können,

  um so ein praktisch vollkommenes Explosions-

  gemisch zti erzeugen. Die Bewegung des

  Hauptdrosselventils kann dazu benutzt wer-

  den, um die Wirkung der zum Heizen benutz-

  ten Lampe oder der elektrischen Heizvorrich-

  tung zu regeln.

  Ein leichtes Rückschlagventil oder mehrere

  solche Ventile können mit dem Rückflußkon-

  densator oder der gleichwirkenden Einrich-

  tung verbunden «-erden, tuii zti verhindern,

  daß Luft durch ihn und durch den Dampf-

  raum des Kessels beimAnlassen derMaschine,

  und bevor der Kessel richtig arbeitet, hin-

  durchgesaugt wird, da ein solcher Zutritt von

  Luft die richtige Wirkung des Kessels verhin-

  dern würde.

  Die Hitze der Auspuffgase der Maschine

  kann dazu benutzt werden, uni den flüssigen

  Brennstoff vorzuwärmen, um so bei der Be-

  nutzung der Lampe oder des elektrischen

  Stromes zti sparen, der in diesem Fall benutzt

  wird, tim die Temperatur weiter zu erhöhen

  und den flüssigen Brennstoff zum Sieden zii

  bringen. Es ist aber vorzuziehen. die Erhit-

  zung und Verdampfung des fliissigen Brenn-

  stoffes für gewöhnlich lediglich durch die

  Hitze der Abgase der Maschine zu bewirken.

  Zum Anlassen kann flüssiger Brennstoff, der

  in einem kleii;en Hilfskessel oder mehreren

  Kesseln gesammelt ist, durch eine elektrische

  Heizvorrichtung oder eine Lampe erhitzt und

  benutzt werden, bis die Maschine in vollem

  Betriebe ist und die Heizvorrichtung oder der

  Kessel von den Auspuffgasen auf die ge-

  wünschte Temperatur erhitzt wird. Die lIa-

  schine kann auch mit zerstäubtem Petroleum

  angelassen werden, (las von einem Karburator

  in der üblichen Weise zugeführt wird.

  Wenn ein kleiner Hilfs- oder Anlaßkessel

  benutzt wird, er ii: freier Verbin#-hin-

  mit der Außenluft stehen, uni zu verhindern,

  daß der Kessel beim Anlassen wie ein Kon-

  densator wirkt.

  Die ganze Anordnung ist schematisch in

  AU. t dargestellt. Dein Kessel a wird der

  flüssige Brennstoff aus einem Behälter h mit-

  tels einer Pumpe c durch ein Rohr d und eine

  Speisevorrichtung zugeführt. Diese besteht

  aus einem Gehäuse e und dein winklig ge-

  bogenen Rohr f, durch das die Flüssigkeit dein

  Kessel a zugeführt und in ihm auf gleicher

  Höhe erhalten wird, wobei überflüssiger

  Brennstoff durch das Rohr g in den Behälter h

  zurückgeleitet wird. Das an den oberen Teil

  des Kessels o angeschlossene Rohr h dient da-

  zu, den Dampfraum des Kessels mit einem

  Rückflußkondensator i zu verbinden, wobei

  die Verbindungsstelle zwischen den beiden

  Teilen mit dem oberen Ende des Speisebeh:il-

  ters h verbunden ist, in welchen die aus dem

  Kessel cr entweichenden überschüssigen

  Dämpfe , die sich im Rohr h und im Konden-

  sator i niedergeschlagen haben, zurückgeleitet

  werden. Das Rohr 1a muß einen genügend

  großen Querschnitt haben, damit es nicht

  durch Flüssigkeit versperrt wird, die sich

  durch Kondensation des entweichenden über-

  flüssigen Gases bildet, dali es vielmehr der

  Außenluft freien Zutritt zu dein Kessel gibt

  und die Bildung eines Dampfes von atmo-

  sphärischem Druck in dem Kessel ermöglicht.

  1m Rohr h ist ein leichtes Rückschlagventil j

  angebracht, um zu verhiiten, daß durch das

  Rohr h ünd durch den Dampfraum des Kes-

  sels a beim Anlassen Luft in den Motor ge-

  saugt wird, bevor sich der Kessel in richtigem

  Betrieb befindet. Ein den Kessel a umgeben-

  der Heizmantel k dient zur Aufnahme der von

  dein Motor abgegebenen Auspuffgase, die

  durch das Rohr in in den Mantel eintreten und

  ihn bei n wieder verlassen. Durch die (@tt-

  nun- p wird der im Dampfraum des Kessel#

  entwickelte Dampf in das 1\Tischrohr p' ge-

  leitet. In dieses mündet das mit einem ver-

  stellbaren Lufteintrittsventil r versehene

  Luftzuleitungsrohr r-'. Ein Hauptdrossel-

  ventil s dient zur Regelung des für die Ver-

  brennung bestimmten Gemisches, nämlich der

  (Itirch das Rohr r' geleiteten Luft und des aus

  ,ter Austrittsöffnung P austretenden Dampfes.

  Das Luftventil kann so eingestellt werden,

  <1a1,1 es (las gewünschte Verhältnis von Luft

  ,tn(1 Dampf zur höchsten Arbeitsleistung des

  tlfotors herbeiführt. Uni (las Verhältnis des

  Luft- und Dampfgemisches ändern bzw. das

  -:,einisch für verschiedene Arbeitsleistungen

  regeln zu können, ist das Hauptdrosselventil s

  mit dem Luftventil r in geeigneter `'eise ver-

  bunden, um die Menge der einströmenden

  Luft in bezug auf ihre Menge zu verringern,

  ohne den einströmenden Dampf zu beein-

  flussen, wenn das Drosselventil mehr oder

  weniger geschlossen ist.

  Hilfsvergaserkessel t und ic, die beim An-

  lassen des Motors benutzt werden, enthalten

  nur eine geringe Menge der Brennstoffflüs-

  sigkeit. und werden beim Anlassen mittels

  eines elektrischen Heizwiderstandes ,., bzw.

  einer Heizflamme y angeheizt. Beide Kessel

  4n(1 über eine Leitung v' bzw. 0 mit dem

  Mischrohr p' verbunden. Der Kessel t steht

  einerseits in Verbindung mit einem den flüs-

  sigen Brennstoff zuführenden Rohr x, das

  mit einem von Hand Steuerbaren Ventil x'

  versehen ist, während der Kessel zs anderseits

  finit dein Kessel t und dem Speisebehälter b

  durch die Überlaufrohre y und N verbunden

  ist, von denen das letztere ein Rückschlag-

  ventil w' besitzt. Die Rohre y und ,v dienen

  dazu, den in den Kesseln t und z( erzeugten

  iil)c rschiissigen Dampf frei abziehen und sich

  kondensieren zu lassen und in den Behälter b

  zurückzuführen, ohne den Zutritt der Außen-

  luft in den Behälter zu verhindern. Zu diesem

  Zweck müssen die Rohre ähnlich wie (las

  Rohr h einen entsprechend großen Querschnitt

  haben, um ein Versperren der Rohre durch

  kondensierte Flüssigkeit zu verhüten. Das

  ° Rückschlagventil --l wirkt ähnlich wie (las

  Rückschlagventil j zur Verhütung (les Luft-

  eintritts durch die Hilfskessel beim Anlassen

  des Motors und hernach, wenn der Motor im

  vollen Gang ist. y' ist ein Rauchabzugsrohr.

  Die Wirkungsweise der Anlage ist fol-

  gende

  Beim Anlassen des Motors wird (las Ven-

  til x' des Rohres x geöffnet und der Kessel i(

  oller v, oder auch beide, in der oben beschrie-

  benen Weise angeheizt, um in ihnen Dampf

  zu erzeugen, der in das Mischrohr p' strömt.

  Die Drosselklappe s wird vollständig geöffnet

  und die Kurbelwelle des Motors gedreht, um

  die Brennstoffpumpe c in Gang zu setzen und

  auch Luft durch das Rohr r' an (lern Ventil r

  vorbei in das Mischrohr p1 zu treiben, wo sie

  mit dem Dampf zu einer verbrennungsfähigen

  Mischung vermengt wird, die alsdann in den

  Motorzvlinder gesaugt und dort zur Entzün-

  dung gebracht wird. Die heißen Auspuffgase

  des Motors strömen dann durch (las Ge-

  häuse h, wobei sie den Kessel a erhitzen. In-

  folge der Anordnung des Riickschlagventils j

  kann beim Anlassen während des Sanghubes

  des Motors keine atmosphärische Luft durch

  das Rohr h und den Dampfraum a' des Kes-

  sels a eindringen, so daß die Ver(lampfung des

  flüssigen Brennstoffes im Kessel a schnell

  stattfindet und der entstehende Dampf in das

  Mischrohr Pl gelangen kann, um sich hier mit

  der aus dem Rohr r' kommenden Luft zu ver-

  mengen, worauf das Gemisch in den Motor

  gesaugt wird. Nach dem Anlassen des Mo-

  tors wird das Ventil x' geschlossen und die

  Heizung der Hilfskessel t und u. abgestellt.

  Der in den. Hauptkessel a. erzeugte üCerflüs-

  sige Dampf kann, wenn der Kessel a in vollem

  Betrieb ist, durch (las Rohr h frei r!])ziehen

  und wird hier mehr oder weniger kondensiert,

  worauf die sich hieraus ergebende Flüssigkeit

  in den Behälter b und somit in (las Brennstoff-

  zuführungssystein zurückgeleitet wird. Sie

  kann deshalb auf die eigentliche Dampferzeu

  gung im Kessel a nicht störend einwirken, was

  der Fall sein würde, wenn sie in den Dampf-

  raum des Kessels a zurücktritt, da sie dann

  die Flüssigkeit im Kessel abkühlen könnte.

  Da ferner der Kessel a durch das Rohr h und

  den Rückflußkondensator i. mit der Außenluft

  in freier Verbindung steht, so geschieht die

  Dampferzeugung im Kessel stets unter

  gleichmäßigem Druck, nämlich dein atmosphä-

  rischen, und unter stets gleichbleibender Tem-

  peratur, nämlich dein Siedepunkt der Flüssig-

  keit bei dem betreffenden Druck. Irgendwel-

  cher Dampf, der nicht in dem Rohr h konden-

  siert ist, und in den Rückflußkondensator i ge-

  langt, wird in diesem kondensiert und von hier

  ans in den Behälter b zurückfließen. Da (las

  Luftventil r anfänglich so eingestellt wird, daß

  es genügend Luft durchläßt, um, mit dein

  durch die Auslaßöffnung p angesaugten

  Dampf vermischt, eine für die höchste Ar-

  beitsleistung fähige Mischung zu erzeugen,

  welche dann durch die vollständig geöffnete

  Drosselklappe u strömt, so wird durch Schlie-

  ßen der Drosselklappe, um die Kompression

  und damit die Leistung des Motors je nach

  Bedarf zu verringern, gleichzeitig das Luft-

  ventil mehr oder weniger geschlossen, ohne

  (laß hierdurch die Auslaßöffnung p für den

  Dampf irgendwie beeinflußt würde, so daß

  dann eine gesättigtere Mischung erzeugt wird.

  die der dann erhaltenen niedrigen Kompres-

  sion entspricht. Auf diese Weise -,wird ein

  praktisch vollkommenes Gasgemisch für den

  Verbrennungsmotor für alle Leistungen er-

  halten.

  Der Kessel wird vorteilhaft für augenblick-

  liche Verdampfung eingerichtet. In Abb.2

  der Zeichnung ist ein solcher Kessel schema-

  tisch dargestellt. Hierbei ist a der Kessel,

  d das Zuleitungsrohr für die \,ei-hreiintuigs-

  flüssigkeit, p der Dampfaustritt und h das

  «weite Austrittsrohr für den überschüssigen

  Dampf, welcher stets erzeugt «ü-d tind oft-

  mals in dem mehrfachen Betrage des augen-

  blicklichen Verbrauches des Motors j ist das

  Rückschlagventil im Rohr 1c und k ist der

  Heizmantel, der mit den Ein- und Auslaß-

  rohren m und n versehen ist, durch welche die

  heißen Auspuffgase des Motors hindurch-

  strömen und den Kessel a heizen. Wenn, wie

  in diesem Falle, das Rohr h für den über-

  schüssigen Dampf von dein nach dem Misch-

  rohr r führenden Dampfaustritt p weit ent-

  fernt ist und daher wenig Gefahr besteht, daß

  unmittelbar Luft in den Dampfraten des Kes-

  sels a gelangt, so kann das Rückschlagventil j

  fortgelassen werden. In diesem Falle sind

  auch keine Einrichtungen erforderlich, ein

  eine gleichmäßige Höhe des Flüssigkeitsstan-

  des im Kessel a herbeizuführen.

  Das ganze System kann unter irgendeinem

  gewünschten Druck gehalten «-erden, der ent-

  weder dem Atmosphärendruck entspricht

  oder niedriger oder höher ist, wobei in den

  beiden letzten Fällen geeignete Ventile und

  Pumpen gebraucht werden, ohne daß dadurch

  ,las wesentliche Ergebnis beeinträchtigt

  würde, nämlich die Verdampfung des flüssigen

  Brennstoffes bei konstanter Temperatur und

  konstantem Druck.

  Um dies zu erzielen, ist es wichtig, daß in

  jedem Fall der Dampfraum des Kessels für

  gewiihnlich mit der Außenluft durch die Aus-

  trittsöffnung des überschüssigen Dampfes

  oder den RückfluBkondensator oder eine

  gleichwirkende Einrichtung verbunden ist.

  oder mit einem äußeren Raum mit einem

  unter oder über dem gewöhnlichen Atmo-

  sphärendruck liegenden Druck, von dem dann

  die Luft der Maschine zugeführt wird.

Claims (1)

1. PATENT-ANsPRücHE: i. Verfahren zur Herstellung von Dampfluftgemischen für Verbrennungs- kraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet. daß flüssiger Brennstoff unter konstanter Temperatur und konstantem Druck ii, einer größeren Menge als für die Ma- schine notwendig ist, verdampft wird. und daß der von der Maschine nicht verzehrte iiberflüssige Dampf wieder verflüssigt und lein Brennstoffbehälter zugeführt wird. 2. Vorrichtunh zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i. <ladurch ge- kennzeichnet, daß der Dampfraum des Kessels, in dein der flüssige Brennstoff verdampft wird, einen Auslaß für den Be- triebsdampf nach einem zur Bildung des Dainpfluftgeinisches dienenden Misch- rahm und einen weiteren Auslaß für den überschüssigen Dampf besitzt, «welcher über einen Kondensator zum Brennstoff- behälter und zur Speisevorrichtung für fiten flüssigen Brennstoff führt, «wobei der genannte Dampfraum auch mit der Außenluft durch einen Rückflußkonden- sator (i) in Verbindung steht, in welchem überschüssiger Dampf, der das Bestreben hat, in die Außenluft zu entweichen, kon- densiert «wird, worauf das Kondensat in den Brennstoffbehälter zurückfließt. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 da- durch gekennzeichnet, daß mit dem Rück- flußkondensator ein Rückschlagventil (j) zusammenwirkt. welches verhindert, daß beim Anlassen ilei- Maschine Luft durch den Rückflußkondensator, den Dampf- ratiin des Kessels und den Betriebsdampf- auslaß zur Maschine gesaugt wird. 4.. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, d=iß das Haupt- iIrosselventil, das Lufteinlaßventil und der nach der Mischkammer oder dein Misch- rohr führende Dampfatislaß so angeord- net sind, daß ein praktisch vollkommenes Explosionsgemisch für alle Geschwindig- keiten und Belastungen der Maschine er- zeugt wird. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, da- durch gekennzeichnet, daß mit dem Kessel für den flüssigen Brennstoff ein oder mehrere Hilfskessel verbunden sind, die beim Anlassen der Maschine verdampften flüssigen Brennstoff in die Mischkammer oder das Mischrohr liefern können. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, da- durch gekennzeichnet, daß der Kessel für augenblickliche Verdampfung eingerich- tet ist.