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Kräftgaserzeuger zur Erzeugung einer Gasmischung Die Erfindung bezieht
sich auf einen Kraftgaserzeuger zur Erzeugung einer Gasmischung, welche aus den
Überdruckabgasen einer Kolbenbrennkraftmaschiive und der überdruckluft eines Verdichters
besteht, wobei die Kolben der Brennkraftmaschine und des Verdichters unmittelbar
miteinander verbunden sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Verdichtung im
Verdichter während des Krafthubes der Brennkraftmaschine bei solcher Bemessung der
Flächen des Kolbens der Brennkra.ftmaschine und des Verdichterkolbens erfolgt,,
daß der Druck auf den Verdichterkolben am Ende des Krafthubes größer ist als der
Druck auf den Kolben der Brennkraftmaschine. Ferner kommt es noch auf die besondere
Anordnung des Verdichterkolbens und des Brennkraftmaschinenkolbens und auf die Anordnung
ihrer Gestängeteile an.
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Die Erfindung soll besonders an größeren Anlagen oder bei solchen
Anlagen Verwendung finden, bei welchen die Wirtschaftlichkeit des Betriebes ausschlaggebend
ist. Durch sie soll erreicht werden, daß. die äußeren, die Kurbelbewegung beeänflussendenKräftewesentlich
vermindert werden, und daß eine verminderte Reibungsarbeit bei der Kurbelbewegang
auftritt. Während des Krafthubes tritt ein Druckwechsel auf, und dem Schmier-, öl
wird Gelegenheit gegeben, zwischen den Zäpfen und die Lagerschale einzudringen,
so daß diejenigen Teile der Lagerflächen wirkungsvoll geschmiert werden, welche
die höchsten Drucke aufzunehmen haben. So wird einem Verschleiß der Lagerteile entgegengewirkt,
und man erreicht eine Verringerung des Reibungswiderstandes.
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Wenn man sich bei derartigen Kraftgaserzeugern bisher bemühte, die
in der Brennkraftkolbenmaschine entstehendenKühlverluste und die Strömungsverluste,
welche beim Hin; durchströmen. der Luft und des Gases durch Rohrleitungen und Ventile
entstehen, möglichst herabzusetzen, so gibt der Gegenstand der Erfindung ein Mittel
zur Herabsetzung der Reibungsverluste in dem Kraftgestänge.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungs: formen der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht, wobei Abb. i einen .irn Zweitakt und Abb. 2 einen im Viertakt arbeitenden
Kraftgaserzeuger darstellt.
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In Abb. i ist y der Verbrennungszylinder. und 8 der Verdichterzylinder.
38 bezeichnet den Verdichterkolben, welcher nach der einen Seite unmittelbar mit
dem Kolben der Brennkraftmaschine und nach der anderen Seite mit dem Steuerkolben
39 verbunden. ist. Mit diesem ist die Kurbelstange 40 durch den Zapfen 41 vereinigt.
Die beiden Arbeitsräume des Verdichters, also der obere und der untere, sind somit
ringförmig. Die. Luft
wird durch das Rohr q.2 eingesaugt und strömt
durch die Saugventile 44 oder 4q.' des Verdichters. Die verdichtete Luft entweicht
durch die Druckventile 45 oder 45' und wird durch die Leitung ¢6 oder 46' nach der
Durchbrechung 47, die im unteren Teile des Verbrennungszylinders angeordnet ist,
und gegebenenfalls durch das Rohr 55 auch nach dem-geregelten Ventil a im Deckel
der Brennkraftmaschine geführt. Das erzeugte Gas entweicht durch das geregelte Ventil
b und wird nach einer an anderer Stelle aufgestellten: Maschine durch die Rohrleitung
15 fortgeleztet, gegebenenfalls nachdem es vorherdurch einen der Leitung
angeschlossenen Behälter geströmt war. r q. bezeichnet ein im Zylinder: deckel der
Brennkraftmaschine angebrachtes Brennstoffventil. Die Regelungseinrichtung für die
Bewegung der Ventile a, .b und i ¢ ist nicht in der Zeichnung angedeutet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Verdichter doppelt wirkend
ausgeführt und verdichtet Luft zu beiden Seiten des Kolbens vom.äußeren Atmosphärendruck
bis auf den Spülungsdruck. Ist dieser Druck gleich dem niedrigsten Ausdehnungsdruck
in der Brennkraftmaschine und ist die ringförmige Kolbenfläche unter dem Verdichterkolben
größer als die Kolbenfläche der Brennkraftmaschine, so kann der resultierende Druck
während der letzten Stufe des Krafthubes gemäß der Zeichnung nach oben gerichtet
werden, nachdem er vorher während des größeren Teiles des Krafthubes nach unten
gerichtet war. Ein Druckwechsel hat somit unter diesen Annahmen während des Krafthubes
stattgefunden. Die: in Lagern mit leichter Bewegung stets vorhandenen Spielräume
werden dadurch von der einen zu der anderen Seite des betreffenden Zapfes verschoben,
wobei sich auch das Schtniermittel verschiebt und sämtliche Lagerflächen wirkungsvoll
schmiert. Ob nun. ein Druckwechsel tatsächlich entsteht, ist jedoch -.uch von der
Größe des Beschleunigungsdrukkes abhängig, welcher während des letzten: Teiles des
Kolbenhubes nach unten wgerichtet ist. Die Masse der beweglichen Teile und die Kolbengeschwindigkeit
können somit für das Ergebnis ausschlaggebend sein. Eine Maschine, welche unter
den genanntem Verhältnissen zu arbeiten hat, muß bei einem gegebenen Beschleunigungsdruck
solche Kolbenflächen haben, daß der Druckwechsel nicht allzu groß wird, und ferner
müssen die Spielräutne der Lager klein sein, damit nicht hörbare Schläge während
der - Kurbe7.bewegung entstehen: Die Lager erfordexn daher eine genaue Einstellung.
Mit Rücksicht auf die obigen Umstände bei der Ausführung der Anordnung wird jedoch
infolge der wirksamen, Schmierung der Lagerteile der Verschleiß ge-=inger als für
Lager, welche ohne Druckwechsel arbeiten, weshalb ein Nachstellen der Lager selten
erforderlich wird. Eine mit Druckwechsel in den Lagern arbeitende Maschine läßt
im Gange bald erkennen, wann eine Nachstellung notwendig ist, und zwar auf Grund
des dann bei großen Spielräumen der Lager auftretenden Geräusches. Die Gefahr, die,
bei allzu großen Spielräumen in den Lagern stets für alle Maschinen vorhanden ist,
kann hierdurch fast gänzlich beseitigt werden. .
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Die in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsform eines gemäß
der Erfindung angeordneten Zweitaktkraftgaserzeugers stellt nur ein Beispiel dar.
Die Luft kann somit, wie gezeigt, nach dem Verbrennungszylinder sowohl durch die
Durchbrechung 47. als durch das Ventil a oder aber nur nach d r Durchbrechung oder
nur nach dem Ventil a geleitet werden. Desgleichen kann der Verdichterkolben einfach
wirkend ausgeführt werden,, wobei der Arbeitsraum nach der unteren Seite des Kolbens
verlegt ist. Der Kolbendurchmesser wird dabei größer, aber ma_n kann, "besonders
mit Rücksicht auf die Beschleunigungsdrucke, zu einer derartigen Anordnung gezwungen
werden, wenn der Vorteil des Druckwechsels in den Lagern erwünscht ist. Der Arbeitsraum
auf der Oberseite des Kolbens wird dabei mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt;
wobei die Ventile q.¢ und 45 in Wegfall kommen. Man kann jedoch auch diesen Arbeitsraum
anwenden, um die Luft einer Vorverdichtung zu unterziehen, in welchem Falle die
Luft nach bewerkstelligter Vorverdichtung nach dein Verdichtungsraum der unteren
Seite geleitet wird, um von dort aus, auf den erwünschten Druck weiterverdichtet,
nach diern Verbrennungszylinder geleitet zu werden. Durch eine derartige Anordnung
-wird zwar der Kolbendurchmesser geringer, und dadurch werden auch die .durch Kolbenreibung
bedingten Verluste geringer,. aber dafür werden die Drosselungsverluse gesteigert,
indem die Luft nach endgültiger. Verdichtung durch vier Ventile oder Ventilreihen
anstatt nur durch zwei Ventile oder, Ventilreihen strömen muß. Welche der bei.'-den
letztgenannten Anordnungen und der in, der Zeichnung" angegebenen zur Anwendung:
gelangen soll, kann nicht im voraus bestimmt werden, sondern die Wahl der Anordnung:
ist von Fall zu Fall durch Erwägungen festzustellen.
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Bei der Anwendung der Erfindung kamt somit eine dem entstandenen Leistungsgewinn
entsprechende vermehrte Luftmenge erhalten; werden. Für den Fall, daß die ganzelLeistung.
der -Brennkraftmaschine zum Verdichten von, Luft zu verbrauchen ist, wird für -einen
gewissen
Gasdruck eine niedrigere Gastemperatur oder ein gesteigerter
Gasdruck bei gleichbleibender Temperatur erhalten.
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In Abb. 2, welche eine Ausführungsform für Viertakt zeigt, ist die
Anordnung in gewisser Hinsicht mit der bereits beschriebenen übereinstimmend. Im
oberen Arbeitsraum des Verdiehterkolbens 38 wird die durch das Ventil 63 von außen
eingesaugte, für den Vorgang erforderliche Luftmenge verdichtet, welche hierauf
durch das Druckventil 64, teils durch die Rohrleitung 66, 68 nach dem Ventilgehäuse
69 und dem im Deckel der Brennkraftmaschine angeordneten Ventil c und teils durch
das Saugventil 7o nach dem unteren Arbeitsraum des Verdichterkolbens geleitet wird,
worauf die Luft in weiterverdichtetem Zustande durch das Druckventil 71 und die
Leitung 7.3 strömt und durch das Ventilgehäuse 74 mit der Rohrleitung 15 in Verbindung
steht, welche das erzeugte Gas nach der Verbrauchsstelle leitet.
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Die in der oben angegebenen Weise verdichtete Luft besteht somit teils
aus solcher Luft niedrigeren Druckes, die durch das Ventil c während der Saugperiode
in den Verbrennungszylinder eingeführt wird und- die für den Verbrennungsvorgang
erforderliche Ladeluft bildet, und teils aus Luft höhere, Druckes, welche dem Gehäuse
74 zugeführt und mit den aus der Bremkraftmaschine durch das Auslaßventil b während
deg Auspuffhubes entweichenden Abgasen gemischt wird.
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Was oben vom Ausgleich der verschiedenen Drucke auf die unmittelbar
verbundenen Kolben 37 und 38 sowie von dem entstehenden Druckwechsel in den Lagern
der Kurbelbewegung gesagt wurde, trifft auch hier zu, obschon die Schwierigkeiten
größer sind, um eine so vollständige Ausgleichung der Drucke auf die Oberseite:
des Kolbens der Brennkraftmaschine und auf die Unterseite des Verdichterkolbens
zu erreichen, daß ein Druckwechsel während des Krafthubes in den Lagern während
der Kurbelbewegung erhalten werden kann.
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Bei den gezeigten Ausführungsformen sind die Verdichtungsräume des
Verdichters ringförmig ausgeführt, was auch für den auf der Unterseite des Kolbens
angeordneten Raum zutreffend ist. Dies wurde dadurch bedingt, daß die beiden Kolben
zusammen einen Stufenkolben, mit dem Kurbelstangenzapfen 41 im Steuerkolben 39 angebracht,
bilden.