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Druckluftbrennkraftmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine mit
Brenngas, z. B. Wasserstoff, betriebene Druckluftbrennkraftmaschine, bei welcher
der Brennstoff unter einem gewissen Druck eingelassen und mit einem geeigneten Verbrennungsgas,
z. B. Luft oder Sauerstoff, im Augenblick der Explosion gemischt wird, wobei letztere
durch Selbstentzündung infolge der durch die Verdichtung der Mischgase erzielten
hohen Temperatur erzeugt wird.
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Bei derartigen Kraftmaschinen wurden bisher bekanntlich die Mischgase
in besonderen Zylindern verdichtet, die am Ende der Verdichtungsperiode durch Öffnen
eines geeigneten Ventils miteinander in Verbindung gebracht wurden.
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Zweck der Erfindung i st, die Bauart einer solchen Kraftmaschine zu
vereinfachen und die Verdichtung der beiden Mischgase einzeln mittels eines und
desselben Zylinders und Kolbens zu ermöglichen.
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Demnach kennzeichnet sich die Maschine der Erfindung durch einen aus
einem äußeren und einem inneren konzentrischen Hohlzylinder bestehenden ringförmigen
Zylinder, der mit einem gleichartigen ringförmigen Kolben derart zusammen arbeitet,
daß der Brennstoff unter einem gewissen Druck in einen der Zylinderräume eingelassen
wird, sobald der Kolben eine in der Zylinderwand vorgesehene Öffnung freilegt, die
mit einem indem Zylinder angeordneten, mit einem die Gaszuleitung einstellenden
Ventil versehenen Kanal in Verbindung steht, wobei der Brennstoff und das in den
anderen Zylinderraum eingelassene Verbrennungsgas gleichzeitig, aber voneinander
getrennt, verdichtet und nach beendigter Verdichtung durch Öffnen eines im Kopfstück
des Zylinders vorgesehenen Ventils in Berührung miteinander gebracht werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine Kraftmaschine gemäß
der Erfindung, und zwar zeigt Abb. r den senkrechten Schnitt durch die ganze Maschine
nach der Linie 1-I der Abb. 2, wobei der Kolben am Ende seines Verdichtungshubes
angekommen ist, Abb. 2 die Draufsicht bzw. den waagerechten Schnitt nach der Linie
II-II der Abb. r, aus dem die Anordnung der Leitungen zur Zuführung des Brennstoffes
und des Verbrennungsgases sowie die Auspuffleitung ersichtlich sind.
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Abb. 3 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie III-III der Abb.
r, aus dem die schematische Anordnung der Kurbelwelle und der Nocken ersichtlich
ist.
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Abb. 4 ist ein Steuerdiagramm der Wirkungsweise der Maschine.
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Die Druckluftbrennkraftmaschine besteht aus einem ringförmigen Hohlzylinder
r mit zwei konzentrischen Zylinderräumen, der eine, 2, für den Brennstoff, der andere,
3, für das Verbrennungsgas.
Der ringförmige Kolben besteht ebenfalls
aus einem höhlen zylindrischen Teil 4, der einen anderen zylindrischen Teil 4' enthält;
derselbe paßt in den ringförmigen Zylinder 2, 3 hinein und schließt denselben durch,
auf der Außen-und Innenfläche des Kolbens angeordnete Ringe dicht ab. Der mit einer
Verbindungsstange 5 verbundene Kolben 4, 4' wirkt auf eine in einem Kurbelgehäuse
7 drehbar gelagerte Kurbelwelle 6 ein.
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Der Deckel 8 enthält das Einlaßventil io für Verbrennungsgase, das
Auspuffventil 1i für Verbrennungsprodukte, das Einlaßventil ia für Brennstoff und
das Verbindungsventil 1,3.
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Das Verbrennungsgas wird in die Verdichtungskammer 2 durch einen unten
in diese Kammer einmündenden Kanal 26 geleitet, der ebenfalls zum Abströmen
der Auspuffgase nach dem Auspuffventil ii hin dient. Der Brennstoff wird ebenfalls
in die Kammer 3 durch eine besondere Leitung 14 geleitet, die an einer ungefähr
auf halbem Hubweg des Kolbens angeordnete Öffnung 15 mündet. Die beiden Kammern
2, 3 können durch in dem Kopfstück 9 vorgesehene, mittels Ventils 13 abschließbare
Kanäle 27 miteinander in Verbindung gebracht werden.
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Alle vier Ventile werden durch Nocken 16 gesteuert, die auf zwei von
der Kurbelwelle 6 aus angetriebenen Wellen 17, i8 sitzen.
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Die Welle 17 betätigt durch die Stange i9 das Einlaßventil io für
das Verbrennungsgas und durch die mit Hebel 2i versehene Stange 2o das Auspuffventil
ii.
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Die Welle 18 betätigt durch die Stange 22 das Einlaßventil 12 für
Brennstoff und durch die Stange 23 mit Hebel 24 das Verbindungsventil 13.
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Die auf die Bunde wirkenden Federn sichern das Schließen der Ventile.
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Die Kraftmaschine wirkt wie folgt Während des ersten Taktes oder Saughubes
saugt der niedersteigende Kolben 4 Luft oder Sauerstoff in die Kammer 2 durch das
Ventil io, die sich beim Niedersteigen öffnet und Brennstoff bzw. Wasserstoff durch
das Ventil i2 in die Kammer 3 strömen läßt. Durch die auf halbem Hubweg angeordnete
Öffnung 15 wird das Einlassen infolge der Verdichtung des die Kammer 3 rasch anfüllenden
brennbaren Gases verspätet.
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Beim zweiten Takt oder Verdichtungshub bewegt sich der Kolben 4 in
den ringförmigen Zylinder i hinein und verdichtet die in die Kammer 2 eingelassene
Luft bzw. Sauerstoff und den in die Kammer 3 eingelassenen Brennstoff bzw. Wasserstoff.
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Bei diesem Hub sind alle Ventile geschlossen. Nach beendigter Verdichtung
geht das durch den Hebel 24 gesteuerte Ventil 13 nieder und öffnet die Kanäle 27
zwischen den beiden Kammern 2, 3. Der unter starkem Druck gepreßte Brennstoff wird
durch die Kanäle 27 in Berührung mit dem Verbrennungsgas gebracht. Es entsteht demnach
eine Explosion, die den ringförmigen Kolben 4 nach unten treibt. Sobald dieser Krafthub
beendigt ist, beginnt der Auspuffhub.
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Bei diesem vierten Takt bleibt das Verbindungsventil 13 offen, während
das Auspuffventil ix sich öffnet und die Verbrennungsgase durch den Kanal 26 und
das Ventil ii entweichen läßt.
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Am Ende des Auspuffhubes werden die Verbindungs- und Auspuffventile
13 bzw. ii wieder geschlossen.