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lY1it Kohlenstaub betriebene Verbrennungskraftmaschine. Eine der Hauptschwierigkeiten
beim Dauerbetriebe von Verbrennungskraftmaschinen, die mit festen, pulverförmigen
Brennstoffen und auch mit unreinen Gasen, z. B. Gichtgasen, betrieben werden, besteht
darin, die festen Verbrennungsrückstände und Beimengungen im Arbeitszylinder am
Festsetzen an den Zylinderwänden und Eindringen zwischen Zylinderwand und Kolben
zu verhindern. Bei bekannten Maschinen wird zu diesem Zweck der Arbeitskolben nur
an seinem äußeren, dem Verbrennungsraum abgewendeten Ende geführt, im übrigen aber
läuft er mit Spielraum im Zylinder, und in diesen Zwischenraum wird Preßluft eingeführt.
Die Preßluft soll in Form eines Luftkissens die Gleitflächen vom Verbrennungsraum
trennen und zwischen der Zylinderwand und dem mit Spiel darin arbeitenden Kolbenkopf
nach dem Verbrennungsraum übertreten und hierbei die Zylinderwände reinigen. Ein
vollständiger Erfolg konnte durch diese Einrichtungen nicht erreicht werden, weil
immer noch feste Beimengungen und Rückstände aus dem Verbrennungsraum durch das
Luftkissen hindurch zu den Zylindergleitflächen gewirbelt zwischen diese eindringen
und sich hier festsetzen konnten.
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Die Erfindung zeigt .einen einfachen und sicheren Weg, diese Übelstände
zu beseitigen und besteht im wesentlichen darin, daß die Spülluft mit einer detr
jeweiligen Arbeitszylinderdruck übersteigenden Spannung unmittelbar zwischen die
Gleitflächen von Kolben und Zylinder eingeführt wird. Die nach dem Verbrennungsraum
zu ausströmende Preßluft verhindert sicher den Eintritt und das Festsetzen von festen
Bestandteilen zwischen Kolben und Zylinderwand, indem sie dieselben dauernd wegbläst
und auch etwa doch noch zwischen die Gleitflächen gelangte Teile sofort wieder in
den Verbrennungsraum zurücktreibt.
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Die Zeichnungen zeigen in Abb. r, z, 3 und 7 beispielsweise Einrichtungen
zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung an einer Verbrennungsmaschine, welche
mit festen, pulverförmigen Brennstoffen betrieben wird, während die Abb. ¢, 5 und
6 diagrammatisch die Wirkungsweise der verschiedenen Einrichtungen veranschaulichen.
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In Abb. z wird der offenen Brennstoffdüse e, f mit Zerstäubungsmundstück
i der feste, pulverförmige Brennstoff aus dem Vorratsbehälter d in durch
einen Schieber Q geregelter Menge mittels Schleuderrades R zugeführt. Die durch
das gesteuerte Ventil a in geregelter Weise eintretende Preßluft dient zum Einblasen
der Düsenfüllung in den Arbeitszylinder tv. Der Kolben I( besitzt etwa zwischen
den letzten Kolbenringenpl und gl eine rundherum laufende Ringnutz, in die
eine
Preßluftleitung D mündet. Diese wird von einer besonderen Spülluftpumpe E gespeist,
die mit dem Arbeitskolben I( direkt gekuppelt ist, und deren Kolbenstange hohl und
als Preßluftzuleitung ausgebildet ist. Der mit Ventilen versehene Kolben der Spülluftpumpe
saugt beim Aufgang unter sich frische Luft an und verdichtet über sich bereits verdichtete
Luft weiter, und zwar soll hierbei der Druck schneller anwachsen als die ebenfalls
beim Aufwärtsgang komprimierte Luft des Verbrennungsraumes w. Diese Spülluft strömt
also durch das Druckventil des Spülpumpenkolbens und die hohle Kolbenstange D zur
Nut z und bläst mit einem fast gleichmäßigen LTberdruckk2 (Abb.6) während des Kolbenhubes
in Richtung vom Pfeilx (Abb. i) nach dem Verbrennungsraum und nur zum kleineren
Teil auch in Pfeilrichtung a1 am Arbeitskolben I( entlang ins Freie. Dabei verwehrt
die Spülluft x den festen Verunreinigungen des Arbeitsraums den Eintritt zwischen
Kolben I( und Zylinderwand Z und bläst etwa dazwischen gelangte Teilchen sofort
wieder in den Verbrennungsraum zurück. Die Hauptmenge der in die Ringnut z @eingeführtenPreßluft
strömt nach dem- Verbrennungsraum w hin, weil. der Durchtritt der Spülluft nach
dem offenen Zylinderende zu durch die vermittels der großen Zahl Kolbenringe geschaffenen
Labyrinthdichtung unmöglich gemacht oder wenigstens sehr erschwert ist. Die Spülluftpumpe
E arbeitet dauernd, hält also beständig in der Nut z einen nach dem Verbrennungsraum
w zu expandierenden Preßluftvorrat aufrecht.
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In Abb. a ist der Arbeitskolben I( als .Stufenkolben -und der Stufenraum
H alseinstufige Spülluftpumpe ausgebildet. Zwischen den obersten Kolbenringen p1
und g1 ist wieder eine Ringnut z im Kolben I( angeordnet, an die sich ein
Preßluftkanal M im Innern der Kolbenwandung anschließt. N -sind in der Zylindenwand
vorgesehene Lufteinlässe mixt Saugventilen, während am unteren Ende des Kanals M
ein Druckventil g -eingebaut ist. Durch einen Tropföler O kann der eingesaugten
Luft jeweils ein Tropfen Schmieröl o. dgl. zugeführt werden. Das Schmieröl sammelt
sich im unteren Teile des Raumes H und dient zur Erhöhung der Abdichtung der Kolbenringe
der unteren Kolbenstufe gegen den Austritt von Spülluft nach der offenen Zylinderseite
und zur Schmierung des Kolbens.
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Die Saugventile N können vollkommen selbsttätig wirken, so daß bei
jedem Kolbenabwärts- und -aufwärtsgang Luft in den Raum H eingesaugt und zwischen
die oberen Kolbenringe gepreßt wird. Bei Verbrennungskraftmascbinen, welche im Viertakt
mit Vorverdichtung reiner Luft arbeiten, schadet das Eindringen der Arbeitsluft
zwischen die Kolbenringe während der Vorverdichtungennichts, Man kann. bei diesen
Maschinen wähnend des Auspuffhubes die Saugventile N offen halten, so daß die Spülpumpe
während dieser Zeit leer läuft und nur beim Kompressionshube Spülluft verdichtet,
wodurch an Verdichtungsarbeit gespart wird.
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In den Abb. 3 und 7 wird die Spülpreßluft von außen durch mehrere
Bohrungen in der Zylinderwand -zwischen Kolben und Zylinder gepreßt, und zwar- gemäß
Abb.3 während eines längeren Kolbenweges zonenweise mit dem jeder Zone des Kolbenhubes
entsprechenden Überdrucke. Der Zylinder Z besitzt z. B. drei im oberen Teil übereinander
angeordnete Preßlufteinströmöffnungen cl, dl und e1, welche durch die mittels Ventilen
c3, d3 und e3 abschließbaren Leitungen c2, d2 und ,22 an Preßluftleitungen angeschlossen
sind und vom Kolben I( überlaufen werden. Die Ventile c3, d3, e3 werden, der Bewegung
des Kolbens I( beim Arbeitshube entsprechend, der Reihe nach geöffnet, während die
Ringnut z im Kolben I( die betreffende Einströmöffnung überläuft. Die Spülluft wird
dabei durch die Leitungen c=, d2 und e2 mit verschiedener Spannung zugeführt, und
zwar durch Leitung e2 mit der höchsten und durch Leitung dz und e2 mit entsprechend
niedriger Spannung, wie sie zur Überwindung des bei ausschiebendem Kolben sinkenden
Arbeitszylinderdruckes gerade nötig ist. Man erreicht hierdurch ein gleichmäßiges
Einströmen von Spülluft bei dauernd fast gleichbleibendem Überdruck und trotz der
Zuführung der Spülluft während eines größeren Teils des Kolbenweges verhältnismäßig
geringen Preßluftverbrauch.
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Bei der in Abb. 7 dargestellten Anordnung wird die Spülluft nahe dem
oberen Totpunkte zwischen Kolben und Zylinder gepreßt, und zwar dient die durch
das gesteuerte Ventil a eintretende Einblasedruckluft zugleich als Spülluft zum
Verhindern des Eindringens von Verunreinigungen zwischen Kolben und Zylinderwand.
Die Preßluftleitung teilt sich hinter dem Ventila in zwei Zweigey und
11,
von denen ersterer, mit einem Rück Schlagventil hl versehener Zweig, nach
der Düse e und der Zweig 1l nach einer Preßlufteinströmöffnung o in der Zylinderwand
Z führt, die wieder von dem mit :einer Ringnutz zwischen den obersten Kolbenringen
p1 und g1 versehenen Kolben I( überlaufen wird. Am Übergang in die Einströmöffnung
o mündet in die Spülluftleitung'Ll noch eine Schmierölleitung g', die an einen öler
ml (z. B. mit Tropfölvorrichtung n1) oder auch an eine Preßölpumpe usw. angeschlossen
sein kann und durch welche jeweils ein Tropfen Schmieröl o. dgl. zugeführt wird,
der mit der Spülluft in die Ringmit
z des Kolbens gelangt. Aus
der Ringnut z bläst die Druckluft allmählich in den Verbrennungsraum tv.
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Abb. 6 zeigt das Arbeitsdiagramm k= der Drücke bei einmaliger Einführung
der Spülluft. Abb. ¢ veranschaulicht den stufenweisen Verlauf der Drücke k'2 der
zonenweise mit entsprechenden überdrücken m gegenüber dem Arbeitsdrucke n eintretenden
Spülluft.
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Die gesteuerten Auslaßöffnungen cl, dl und e1 (Abb. 3) und o (Abb.
7) können auch nach Freilegung durch den Kolben während des Arbeitshubes zur Zuführung
von Druckluft in den Verbrennungsraum w dienen. Diese nachträglich eingeführte Druckluft
dient dann zur innigen Durchwirbelung und besseren Durchflammung des nachbrennenden
Verbrennungsrauminhalts.
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Ein weiterer Vorzug der Erfindung besteht darin, daß die hinter die
Kolbenringe gepreßte Spülluft die Kolbenringe nach außen gegen die Zylinderwand
drängt, so daß sie besser abdichten. Eine gute Abdichtung und Ausfüllung der Hohlräume
zwischen den Kolbenringen und der Zylinderwand wird ferner durch das mit der Spülluft
zwischen die Kolbengleitfl.ä.chen eingeführte Schmier- und Dichtmittel (z. B. Öl,
Graphit, Talkum o. dgl.) erzielt. Das Schmieröl wird durch die Spülluft über die
ganze Kolbenfläche verteilt, füllt alle Undichtheiten zwischen dieser und der Zylinderwand
aus und verhindert ein allzu rasches Ausblasen der Spülluft, so daß der Preßluftverbrauch
nur gering ist und die nötige Spülluft meist mit der bei Verbrennungskraftmaschinen
bekannten, verhältnismäßig kleinen Brennstoffeinblaseluftpumpe erzeugt werden kann.
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An Stelle der Ringnut z kann am Arbeitskolben auch ein anderer Aufnahmebehälter
für die zugeführte Preßluft vorgesehen sein, oder es kann auch die Spülluft einfach
z%vischen die Kolbenringe gepreßt werden.
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Auch bei Gichtgasmaschinen und anderen mit oft unreinen Gasen arbeitenden
Maschinen findet die Erfindung mit Vorteil Verwendung, weil dann die staubhaltigen
Gase nicht so eingehend gereinigt zu werden brauchen wie bisher.