DE447788C - Verfahren und Einrichtung zum Betriebe von Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Abgasverwertung in Abhitzekesseln - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 3. AUGUST 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 d GRUPPE 14

K 985671]₄Od Tag der· Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: i4.Juliig2j.

Fried. Krupp Germaniawerft Akt-Ges. in Kiel-Gaarden.

Verfahren und Einrichtung zum Betriebe von Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Abgasverwertung in Abhitzekesseln.

Patentiert im Deutschen Reiche vom I.April 1926 ab.

Es ist bekannt, die Abgase von Brennkraftmaschinen in Abhitzeverwertern, z. B. Abhitzekesseln, zur Dampferzeugung noch weiter auszunutzen. Bei Viertaktmaschinen steht hierbei ein verhältnismäßig großes Wärme· gefälle zur Verfügung, weil die Temperatur der die Maschine verlassenden Abgase bei derartigen Maschinen erheblich über der erforderlichen Endtemperatur der den Abhitzekessel verlassenden Gase hegt. Es steht also in diesem Falle für die Auswertung im Abhitzekessel «η beträchtliches Temperaturgefälle zur Verfügung.

Anders verhält es sich bei Zweitaktmaschinen. Durch den bei solchen Maschinen stets erforderlichen Überschuß an Spülluft wird

nämlich die Temperatur der Abgase stark erniedrigt und damit das in einem Abhitzekessel noch nutzbare Temp era tür gefälle so verkleinert, daß die für die Ausnutzung notwendige Heizfläche des Abhitzekessels praktisch unbrauchbare Abmessungen annehmen würde, wenn man die noch ausnutzbare Wärmemenge in einem solchen Kessel zur Dampferzeugung verwenden wollte. Man hat deshalb in der ίο Praxis in vielen Fällen überhaupt davon Abstand genommen, die Abgase z. B. einer Zweitaktschiffsdieselmaschine in dieser Weise weiter auszunutzen und dort, wo Dampfbedarf ohnehin vorhanden war, den Betrieb eines getrennten, ölgefeuerten Kessels vorgezogen. Die Erfindung bezweckt nun, bei Zweitakt-Brennkraftanlagen der vorerwähnten Art, bei denen neben Kraftbedarf auch noch ein gewisser Wärmebedarf (z. B. zu Heiz- und so Kochzwecken) befriedigt werden muß, die Verwendung von Abhitzekesseln praktisch brauchbarer Abmessungen zui ermöglichen unter gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage. Dieser Zweck wird der Erfindung gemäß dadurch erreicht, daß der Spülluftdruck der Brennkraftmaschine bei Abhitzekesselbetrieb dem Energiebedarf des Abhitzekessels entsprtechend geregelt wird.

Um das Wesen der Erfindung zu erläutern, soll vom normalen Betrieb der Zweitaktmaschine ausgegangen werden. Bei einer solchen normal betriebenen Zweitaktmaschine wird der Spülluftdruck und damit der Spülluftüberschuß so gewählt, daß der Brennstoffverbrauch für die Leistungseinheit ein Mindestmaß wird. Durch Erniedrigung des Spülluftdruckes und des Spülluftüberschusses erhöht sich nun die Abgastemperatur und damit auch das im Abhitzekessel auswertbare Temperaturgefälle. Da die Endtemperatur, bis zu welcher die Abgase im Abhitzekessel heruntergekühlt werden können, aus praktischen Gründen etwa 70° über der Wassertemperatur des Kessels liegen muß,, so ist der Verlust an Wärme durch die aus dem Kessel abziehenden Gase um so kleiner, je kleiner das Gasgewicht, d.h. der Spülluftüberschuß, ist. Es vergrößert sich also durch go die Verminderung des Spüldruckes allein schon die im Kessel verwertbare Wärmemenge.

Durch die Verminderung des Spüldruckes tritt zwar unter Voraussetzung gleichbleibender Maschinenleistung je nach Güte des verwendeten Spülverfahrens eine Erhöhung des Brennstoffverbrauchs für die Leistungseinheit der Maschine ein; hierdurch wird aber anderseits wieder die Temperatur der Maschinenabgase und damit die im Abhitzekessel ausnutzbare Wärmemenge erhöht.. Der Gesamtbrennstofiverbrauch der Brennkraftmaschine und des Abhitzekessels zusammen ist aber niedriger- als der Brennstoffverbrauch sein würde, wenn die Brennkraftmaschine ohne Erniedrigung des Spülluftdruckes und mit für sie allein günstigstem Brennstoffverbrauch betrieben würde und die Dampferzeugung durch einen getrennten ölgefeuerten Dampfkessel bewirkt würde.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erniedrigt sich mit zunehmendem Dampfbedarf unter entsprechender Herabsetzung des Spülluftdruckes der Gesamtbrennstoffverbrauch von Brennkraftmaschine und Dampfkessel bis zu einem bestimmten Mindestwert, von dem ab es keinen Vorteil mehr bringt;, den Dampf bedarf durch weitere Verminderung des Spülluftdruckes zu decken. Bei weiterer Steigerung des Dampfverbrauchs würde dann zweckmäßig eine Zusatzölfeuerung verwendet werden.

Die Erfindung liegt also in der Erkenntnis, daß bei solchen Zweitaktmaschinenanlagen, bei .denen außerdem noch ein gewisser Dampfbedarf vorhanden ist, durch Verwendung eines Abhitzekessels unter Herabsetzung des Spülluftdruckes trotz bewußter Verschlechterung des Brennstoffverbrauchs für die Leistungseinheit der Brennkraftmaschine eine Verbesserung des Brennstoffverbrauchs der Gesamtanlage (Zweitaktmaschine und Dampfkessel) erzielt wird. Außerdem wird durch dieses Verfahren der Vorteil erziel·^ daß die Abmessungen des Abhitzekessels, d. h. die erforderliche Heizfläche zur Erzeugung von ι kg Dampf in der Stunde, wegen des erhöhten ausnutzbaren Temperatuirgef alles sehr erniedrigt und damit die Größe und die Anlagekosten des Kessels für die Leistungseinheit erheblich vermindert werden.

Auf der Zeichnung ist in Abb. 1 in schematischer Darstellung eine der Erfindung gemäß eingerichtete Anlage, bestehend aus einer Zweitakt-Brennkraftmaschine und einem Abhitzedampfkessel, dargestellt, während die Abb. 2 einen Teil der Abb. 1 in größerem Maßstabe veranschaulicht.

Abb. 3 zeigt eine etwas abgeänderte Einrichtung der in Abb. 2 veranschaulichten Regelungseinrichtung.

Die Anlage nach Abb. 1 besteht aus der Zweitakt-Brennkraftmaschine A und dem Abhitzekessel B. Der Maschine A wird die Spülluft durch eine Leitung'C zugeführt, die nach oben zu verlängert ist und eine Regelungsvorrichtung D (s. auch Abb. 2) trägt. Diese Regelungsvorrichtung besteht aus einem Absperrschieber E, der Schlitze d¹ im Gehäuse D zu Steuern vermag. Er steht mit einem Kolben/⁷ in Verbindung, der in einem Zylinder d² verschiebbar ist und dessen eine

Seite unter der "Wirkung einer Feder G steht, während auf die andere Seite der Dampfdruck des Abhitzekessels wirkt. Zu diesem Zweck steht die obere Seite des Zylinders d? durch eine Dampfleitung// mit dem Abhitzekessel B in Verbindung. Im Deckel des Zylinders d² ist eine verschiebbare Spindel mit einem Handrad/ vorgesehen.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist folgende: Wenn ohne Abhitzekessel gefahren werden soll, so wird der Schieber E durch Herunterschrauben der Handradspindel/ geschlossen gehalten. Die Maschine arbeitet dann als normale Zweitaktmaschine mit einem für den Brennstoffverbrauch günstigsten Spüldruck.

Soll dann zum Abhitzekesselbetrieb übergegangen werden, so wird die Spindel / hochgeschraubt. Unter der Wirkung der Feder O öffnet sich dann der Schieber E und gibt die Schlitze d¹ frei, durch welche ein Teil der Spülluft ins Freie treten kann. Dadurch verringert sich der Spülluftdruck und entsprechend die Spülluftzuführutng zum Zylinder der Brennkraftmaschine. Auf diese Weise steigt, wie oben beschrieben, die Temperatur der die Maschine verlassenden Abgase, und der Abhitzekessel erzeugt Dampf. Der Dampfdruck überträgt sich dabei durch die Leitung// auf die obere Seite des Kolbens F und wird, sobald er die Kraft der Feder G überwinden kann, den Schieber E schließen. Hierdurch vergrößert sich wiederum die durch die Brennkraftmaschine gehende Luftmenge und erniedrigt sich die Temperatur der Abgase und damit der Grad der Dampferzeugung. Sinkt durch Dampfentnahme der Druck im Dampfkessel, so öffnet sich der Schieber E wieder und regelt somit selbsttätig die Dampferzeugung.

Auf diese Weise wird auch der Spüldruck der Brennkraftmaschine so geregelt, daß für den jeweiligen Dampfbedarf der Brennstoffverbrauch der gesamten Anlage ein günstigst er ist.

Statt den Spüldruck durch Ablassen der Spülluft zu regeln, kann auch die Spülpumpenförderung durch Drosseln der Saugeleitung in der bei Kompressoren bekannten Weise erfolgen. Eine derartige Einrichtung zeigt Abb. 3. Bei dieser wird durch Schlitze d? die Spülluft angesaugt. Die Verringerung der angesaugten Spülluftmenge geschieht hier dadurch, daß diese Schlitze d? durch den Schieber E mehr oder weniger geschlossen werden.

Im übrigen entspricht die selbsttätige Wirkungsweise der vorher beschriebenen Einrichtung nach Abb. 2.

Bei Spülluftpumpen oder Gebläsen, die unabhängig von der Hauptmaschine angetrie- So ben werden, kann die Regelung des Spülluftdruckes am einfachsten durch Regelung der Drehzahl selbsttätig in Abhängigkeit vom Dampfdruck oder von Hand bewirkt werden.

Auch die in Abb. 1 und 2 dargestellte selbsttätige Schieberregelungseinrichtung

könnte in einfach liegenden Fällen durch von Hand zu bedienende Schieber ersetzt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betriebe von Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Abgasverwertung in Abhitzekesseln, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülluftdruck bei Abhitzekesselbetrieb der Maschine dem Energiebedarf des Abhitzekessels entsprechend geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Spülluftdruckes durch Abblasen der Spülluftleitung geschieht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Spülluftdruckes durch Drosseln der Saugeleitung der Spülpumpe erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Regelung des Spülluftdruckes durch den Dampfdruck des Abhitzekessels bewirkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 zum Betriebe von mit Abhitzekesseln verbundenen Zweitakt-Brennkraftmaschinen, bei welchen die Spülluftpumpen durch besondere Kraftmaschinen unabhängig von der Hauptmaschine angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Spülluftdruckes durch Veränderung der Drehzahl der Spülluftpumpe bewirkt wird.

6. Einrichtung an Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Abhitzekesseln zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine mit einer selbsttätig odervon Hand zu bedienenden Einrichtung zur Regelung des Spülluftdruckes entsprechend dem Energiebedarf des Abhitzekessels versehen ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.