DE444448C

DE444448C - Gas steam generator for internal combustion engines, in particular internal combustion turbines

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Publication number: DE444448C
Application number: DER65802D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1925-10-20
Publication date: 1927-05-21

Description

Gasdampferzeuger für Brennkraftmaschinen, insbesondere Brennkraftturbinen. Die Erfindung betrifft einen Gasdampferzeuger für Brennkraftmaschinen, insbesondere Brennkraftturbinen, bei dem der als Druckmittel dienende Gasdampf dadurch erzeugt wird, daß seine beiden Bestandteile durch die Saugwirkung der Explosionsgase auf den Dampf in einer Strahlpumpe innig miteinander gemischt werden.Gas steam generators for internal combustion engines, in particular internal combustion turbines. The invention relates to a gas steam generator for internal combustion engines, in particular Internal combustion turbines, in which the gas vapor used as a pressure medium is generated as a result that its two components are caused by the suction effect of the explosion gases the steam are intimately mixed with one another in a jet pump.

Die bisher bekannten Gasdampferzeuger dieser Art haben den Nachteil, daß der zur Mischung mit den Explosionsgasen bestimmte Wasserdampf entweder in einer besonderen Anlage erzeugt werden muß oder aber, falls er etwa in einem die Explosionskammer umgebenden Wassermantel erzeugt wird, erst nach längerem Betriebe der Maschine in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Bis dahin kann aber die Kraftmaschine bereits außerordentlich stark erhitzt worden sein. In beiden Fällen ist es also ausgeschlossen, Gasdampf-Brennkraftmaschinen, beispielsweise Gasdampfturbinen, etwa zum Antriebe von Kraftwagen oder gar Flugzeugen zu verwenden, obgleich gerade Gasturbinen wegen ihrer hohen Umlaufzahl und ihres hohen Wirkungsgrades hierzu ganz besonders geeignet erscheinen.The previously known gas steam generators of this type have the disadvantage that the intended to mix with the explosion gases water vapor either in a special system must be generated or, if it is in one of the explosion chamber surrounding water jacket is generated only after the machine has been in operation for a long time sufficient quantity is available. Until then, however, the engine can already have been extremely heated. In both cases it is therefore impossible Gas-steam internal combustion engines, for example gas-steam turbines, for example for propulsion to use by motor vehicles or even airplanes, although precisely because of gas turbines Their high number of revolutions and their high degree of efficiency are particularly suitable for this appear.

Durch die Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, schon beim ersten Explosionsstoß Wasserdampf in ausreichender Menge in der Maschine selbst zu erzeugen und damit die Temperatur des Betriebsmittels von Anfang an derart gering zu erhalten, daß die Verwendung derartiger Explosionskraftmaschinen auch bei Kraftwagen, Flugzeugen usw. möglich ist.The invention makes it possible to start with the first Explosion shock to generate sufficient quantities of water vapor in the machine itself and thus to keep the temperature of the equipment so low right from the start, that the use of such explosive engines also in cars, airplanes etc. is possible.

Dieser Zweck wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Strahlpumpe in einer besonderen Kammer untergebracht ist, und daß auf die Düsen dieser Strahlpumpe Rohre schraubenförmig aufgewickelt sind, die innerhalb einer Verdampfungspfanne in einen mit Aus. trittsöffnungen versehenen Ring münden und mit Frischwasser oder dem Kondensat der Maschine gespeist werden. Das diese Rohre durchfließende Frischwasser oder Kondensat wird schon beim ersten Explosionsstoß derart stark erhitzt, daß es spätestens auf der gleichfalls stark erhitzten Verdampfungspfanne in Dampf verwandelt wird, der durch die Saugwirkung der Explosionsgase sofort mit diesem gemischt wird.This purpose is achieved according to the invention in that the jet pump is housed in a special chamber, and that on the nozzles of this jet pump Tubes are helically wound inside an evaporation pan in one with off. Openings provided ring open and with fresh water or fed to the condensate of the machine. The fresh water flowing through these pipes or condensate is heated so much with the first explosion that it transformed into steam at the latest on the likewise strongly heated evaporation pan which is immediately mixed with it by the suction effect of the explosion gases.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gasdampferzeugers schematisch im Schnitt dargestellt.The drawing shows an embodiment of the gas steam generator shown schematically in section.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Explosionskammer i zur Erzeugung eines Gasstrahles sowie einer Dampfkammer 2. Das zündfähige Luftgasgemisch wird der Explosionskammer i mittels einer Pumpe durch ein Ventil 3 unter Druck zugeführt. Zur Zündung dient eine Zündkerze oder ähnliche Zündvorrichtung 4. Der Auspuff der in der Verbrennungskammer verbliebenen Rückstände erfolgt durch ein Ventil 5. Die Explosionskammer wird bis zur Zündung durch ein Tellerventil 6 geschlossen gehalten, dessen Stange 7 außerhalb der Kammer durch eine Druckfeder 8 belastet ist, die so stark bemessen ist, daß das Ventil durch den Ladedruck nicht geöffnet wird. Der Hubraum des Ventils 6 liegt in einem Düsenrohr g, das in ein Düsenrohr io der Dampfkammer 2 einmündet. Die beiden Düsenrohre bilden eine Strahlpumpe. Die Dampfkammer kann zwar von einer beliebigen Dampfquelle gespeist werden, doch wird, wie im Ausführungsbeispiel, der Kühlwassermantel ii der Explosionskammer als Dampferzeuger benutzt. Er ist zu diesem Zweck mit einer Dampfhaube 12 versehen, die durch ein Rohr 13 mit der Dampfkammer 2 in Verbindung steht. In die Leitung 13 ist ein Rückschlagventil 14 eingeschaltet. Zum Nachfüllen des verdampften Wassers in den Kühlmantel dient ein Stutzen 15. Um etwa mitgerissenes Wasser in der Dampfkammer 2 sofort zu verdampfen, mündet die Dampfleitung 13 in einen Dampfrohrring 16, der auf der Unterseite mit Austrittsstutzen 17 versehen ist. Unterhalb des Dampfrohrringes 16 ist eine Verdampfungspfanne 18 angeordnet, die auf einem senkrechten Stutzen x9 der Düse io befestigt ist. Außerdem sind auf die Düsen g und io Rohre 2o, 21 aus gut wärmeleitendem Stoff, z.B. Kupfer, schraubenförmig aufgewickelt, die mittels einer Pumpe durch eine gemeinsame Leitung 22 mit Wasser oder dem Kondensat der Maschine gespeist werden und in einen Ring 23 mit Austrittsöffnungen 24 innerhalb der Verdampfungspfanne 18 einmünden. Diese Einrichtung dient insbesondere zur raschen Dampferzeugung schon vom ersten Explosionsstoß an. An die Mischdüse io schließt sich eine Leitung 25 an, die in eine Vorrats- und Druckausgleichskammer 26 einmündet und in die ein Rückschlagventil 27 eingebaut ist. An die Kammer 26 ist die Speiseleitung zum Betriebe der Kraftmaschine angeschlossen.The device essentially consists of an explosion chamber i for generating a gas jet and a steam chamber 2. The ignitable air-gas mixture is supplied to the explosion chamber i by means of a pump through a valve 3 under pressure. A spark plug or similar ignition device 4 is used for ignition Residues remaining in the combustion chamber are discharged through a valve 5. The The explosion chamber is kept closed by a poppet valve 6 until ignition, whose rod 7 is loaded outside the chamber by a compression spring 8, the so is strongly dimensioned that the valve is not opened by the boost pressure. Of the The displacement of the valve 6 is located in a nozzle tube g which is inserted into a nozzle tube io of the steam chamber 2 joins. The two nozzle tubes form a jet pump. The steam chamber can may be fed by any steam source, but, as in the exemplary embodiment, the cooling water jacket ii of the explosion chamber is used as a steam generator. He is too for this purpose provided with a steam hood 12, which is connected through a pipe 13 to the steam chamber 2 communicates. A check valve 14 is switched on in line 13. To refill the evaporated water in the cooling jacket, a nozzle 15 um is used to evaporate about entrained water in the steam chamber 2 immediately, opens the Steam line 13 in a steam pipe ring 16, which is on the underside with an outlet nozzle 17 is provided. An evaporation pan 18 is located below the steam pipe ring 16 arranged, which is attached to a vertical nozzle x9 of the nozzle io. aside from that are on the nozzles g and io pipes 2o, 21 made of a material that conducts heat well, e.g. copper, Coiled in a helical manner, which is fed through a common line by means of a pump 22 are fed with water or the condensate of the machine and in a ring 23 with outlet openings 24 within the evaporation pan 18 merge. This device already serves in particular for the rapid generation of steam from the first blast. A line 25 connects to the mixing nozzle io which opens into a storage and pressure equalization chamber 26 and into which a check valve 27 is installed. The feed line for operating the prime mover is connected to the chamber 26 connected.

Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Der Explosionskammer i wird durch das Ventil 3 mittels einer Ladepumpe ein zündfähiges Gasluftgemisch zugeführt und dieses durch die Kerze q. gezündet. Die dabei auftretende Drucksteigerung bewirkt das Öffnen des Ventils 6. Die Explosionsgase treten schußartig durch die Strahldüse g in die Saugdüse io der Dampfkammer 2 und führen hierbei eine sofortige hochgradige Erhitzung sowohl der beiden Düsen g, io als auch der sie dicht umgebenden Rohrschlangen 2o, 21 herbei. Das diese Rohrschlangen durchströmende Frischwasser oder Kondensat wird infolgedessen augenblicklich in Dampf verwandelt, der durch die Austrittsöffnungen 24 des Ringes 23 ausströmt und auf die Verdampferpfanne 18 auftrifft, die inzwischen gleichfalls stark erhitzt worden ist und somit den Verdampfungsprozeß, falls überhaupt erforderlich, wirksam zu Ende führt. Der auf diese Weise erzeugte Dampf füllt sofort die Dampfkammer 2 an, wird aber durch die Saugwirkung des die Düsen g und 1o durch strömenden Explosionsgases alsbald mitgerissen. wobei sich ein homogenes Gemisch von Dampf und Gas bildet und vollständiger Temperaturausgleich zwischen beiden Mitteln stattfindet. Es wird also auf die eben geschilderte Weise schon während des ersten Explosionsstoßes eine ausreichende Menge Dampf erzeugt, der sich sofort den Explosionsgasen beimischt. Das Ventil 6 bleibt so lange geöffnet, bis die Explosionsgase auf den Ladedruck explodiert sind. - Sobald das Ventil geschlossen ist, wird das Auspuffventil 5 geöffnet, um die Kammer von den Restgasen zu befreien und für die Aufnahme einer neuen Ladung frei zu machen. Der eben beschriebene Vorgang wiederholt sich nun von neuem, und zwar so lange, bis der die Explosionskammer i umgebende Wassermantel ii -genügend stark erhitzt ist, um in kontinuierlichem Betriebe selbst die zur Erzeugung des Gasdampfes erforderliche Dampfmenge zu liefern. Durch die hohe Temperatur der Explosionsgase wird der in den Rohrschlangen 2o, 21 und dem Wassermantel ii erzeugte Dampf so stark überhitzt und gleichzeitig die Temperatur des Gemisches so stark erniedrigt, daß es eine zerstörende Wirkung auf die Kraftmaschine nicht mehr ausüben kann. Die in der Dampfkammer 2 auftretende Drucksteigerung kann sich wegen der Einschaltung des Rückschlagsventils iq. nicht auf die Dampfhaube 12 übertragen. Das erzeugte Gemisch von Explosionsgasen und Dampf tritt durch Leitung 25 in die Sammelkammer 26, in der die Druckschwankungen des Treibgemisches derart ausgeglichen werden, daß das zu der Kraftmaschine strömende Treibgemisch mit annähernd gleichem Druck und gleicher Geschwindigkeit abströmt.The device works in the following way: The explosion chamber i is an ignitable gas-air mixture is fed through the valve 3 by means of a charge pump and this by the candle q. ignited. The resulting increase in pressure causes opening the valve 6. The explosion gases shoot through the jet nozzle g into the suction nozzle io of the steam chamber 2 and perform an immediate high-grade Heating of the two nozzles g, io as well as of the coils tightly surrounding them 2o, 21 over here. The fresh water or condensate flowing through these coils is consequently instantly converted into steam, which passes through the outlet openings 24 of the ring 23 flows out and strikes the evaporator pan 18, which in the meantime has also been heated strongly and thus the evaporation process, if at all required, effectively leads to an end. The steam generated in this way fills immediately the steam chamber 2, but is through the suction of the nozzles g and 1o through flowing explosion gas soon carried away. being a homogeneous mixture of steam and gas forms and complete temperature equalization between the two means takes place. So it is already in the way just described during the first The explosion creates a sufficient amount of vapor, which instantly separates the explosion gases admixed. The valve 6 remains open until the explosion gases on the Boost pressure have exploded. - As soon as the valve is closed, the exhaust valve will 5 opened in order to free the chamber from the residual gases and for the inclusion of a to free up a new charge. The process just described is now repeated from new, until the water jacket surrounding the explosion chamber i ii -is heated sufficiently to produce even the of the gas vapor to deliver the required amount of steam. Due to the high temperature of the Explosion gases are generated in the coils 2o, 21 and the water jacket ii Steam is so superheated and at the same time the temperature of the mixture is so high lowered so that it no longer have a destructive effect on the engine can. The increase in pressure occurring in the steam chamber 2 can be due to the activation of the check valve iq. not transferred to the steam hood 12. That generated The mixture of explosion gases and steam enters the collection chamber through line 25 26, in which the pressure fluctuations of the propellant mixture are balanced in such a way that that the propellant mixture flowing to the engine is at approximately the same pressure and flows off at the same speed.

An Stelle eines selbsttätigen Ventils 6 kann auch ein gesteuertes Ventil verwendet werden. Das gesteuerte Ventil hat den Vorteil, daß die Expansion der verbrannten Gase tiefer getrieben werden kann, so daß eine größere Energieausbeute des Gasluftgemisches erreicht wird.Instead of an automatic valve 6, a controlled one can also be used Valve can be used. The controlled valve has the advantage that the expansion the burned gases can be driven deeper, so that a greater energy yield of the gas-air mixture is achieved.

Der Betrieb gestaltet sich um so günstiger, je mehr Stellen an die Sammelkammer angeschlossen sind, die das Explosionsgemisch oder Gas und Dampf liefern.The operation turns out to be the cheaper, the more places there are Collection chambers are connected, which deliver the explosive mixture or gas and vapor.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Gas steam generator for internal combustion engines, in particular internal combustion turbines, in which the gas steam serving as the propellant is generated in that its two components are intimately mixed with one another by the suction effect of the explosion gases on the steam in a jet pump, characterized in that the jet pump (g, io) in a special steam chamber (2) is accommodated, which is connected between explosion chamber (i) and engine and through a line (13) provided with a check valve (14) to a steam hood (12) of the known cooling water jacket surrounding the explosion chamber (i) (1i) is connected.

2. Gas steam generator according to claim i, characterized in that on the nozzles (g, io) of the jet pump tubes (2o, 2i) are helically wound inside an evaporation pan (18) into a ring (23) provided with outlet openings open and are fed with fresh water or the condensate of the machine.

3. Gas steam generator according to claims i and 2, characterized in that from the Steam hood (12) in the steam chamber (2) leading line (13) inside the steam chamber (2) opens into a ring (16) arranged above the evaporation pan (18) which provided with outlet nozzle (17) directed towards the evaporation pan (18) is.