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Kraftgaserzeuger -zur Erzeugung einer zum Betrieb von Expansionskraftmaschinen
bestimmten tiberdruckgasmischung, welche aus den Abgasen einer Verbrennungskolbenmaschine
und der Luft eines von dieser angetriebenen Verdichters besteht Bei Kraftgaserzeugern
derjenigen Art, die eine Gasmischung mit Überdruck zum Betrieb von einer oder mehreren
Ekpansionskraftmaschinen erzeugen, eine Mischung, die aus den Abgasen einer Verbrennungskolbenmazzchine
und Luft von einem durch diese getriebenen Verdichter besteht, sollen die mit dem
Betrieb zusammenhängenden Verluste so klein nie möglich gemacht werden, und zwar
zwecks Erhaltens eines Gases mit der niedrigsten Temperatur bei einem gegebenen
Druck oder eines größtmöglichen Druckes bei einer gegebenen Temperatur.
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Die Erfindung bezweckt, die Gastemperatur noch weiter herabzusetzen
bzw. den Druck der Gasmischung zu erhöhen, und zwar durch Vergrößerung der in den
Verdichter eingesaugten Luftmenge vermittels besonderer Vorverdichtung der Luft
auf einen gewissen überdruck, .ehe sie zwecks weiterer Verdichtung in den Verdichter
eingeführt wird.
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Die Erfindtuig besteht im wesentlichen darin, daß die dem Verdichter
zuströmende Luft mittels Ventilatoren o. dgl., die von einer von dem Kraftgaserzeuger
mechanisch unabhängigen Kraftquelle angetrieben werden, vorverdichtet wird, wobei
die Ventilatoren o. dgl., falls erwünscht, durch die vom Gaserzeuger erzeugte Gasmischung
angetrieben werden können. Durch einen derartigen-unabhängigen Betrieb der Ventilatoren
o. dgl. wird eine Regelung der Temperatur der Gasmischung ermöglicht. Würde nämlich
der Ventilator vom Gaserzeuger oder von einem von diesem angetriebenen Motor angetrieben
werden, so würde eine solche Regelung so gut wie unmöglich sein, weil dann keine
erhöhte Luftmenge gewonnen werden würde. Die entwickelte Gaserzeuigerarbeit ist
ja als unveränderlich für einen gewissen. Gasdruck zu betrachten. Wenn hingegen
der Ventilator an den von der Gasmischung angetriebenen Motor geschaltet würde,
so würde ein theoretisch beabsichtigtes Ziel erreicht werden, das aus praktischen
Gründen aber äußerst unzweckmäßig ist. Man würde von einer an das Rohrsystem angeschlossenen
Arbeitsmaschine abhängig sein, die in erster Linie anderen Zwecken dienen soll;
es könnte ja der Fall eintreten, daß. Gas erzeugt werde muß, wenn diese Arbeitsmaschine
aus irgendeinem Grunde abgeschaltet sein muß. Weiter würden gewisse Schwierigkeiten
bezüglich der Umwandlung der Triebkraft für den Ventilator besonders in den Fällen
auftreten, wenn die Umdrehungszahl der Arbeitsmaschine verhältnismäßig niedrig ist,
da dann recht erhebliche Reibungsverluste in den Getrieben entstehen würden, die
zu dem Zwecke angeordnet werden müssen.
Erst dadurch, daß man den
Ventilator sc#.parat antreibt, kann man sich vollkommen unabhängig von anderen Arbeitsmaschinen
machen und hat dadurch die Möglichkeit; während des Betriebes je nach Bedarf die
Glastemperatur nach Wunsch regeln zu können.
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In dein Fall, wo der Ventilator von der Gasmischung angetrieben wird,
wird allerdings eine geringere Gasmenge zum- Betriebe anderer Arbeitsmaschinen erhalten,
aber man erreicht bei unveränderlichem Gasdruck die erstrebenswerte niedrige Gastemperatur.
weil der Verdichter mit unverändertem Hubvolumen in diesem Falle eine größere Gewichtsmenge
1Iischungsluft liefert. In diesem Falle kann auch bei unveränderlicher oder geänderter
Gastemperatur ein höherer Gasdruck erhalten werden, indem die im Verbrennungszviinder
befindliche gröLere Luftmenge gestattet, daß größere Brennstoffmengen in dem Gaserzeuger
verbrannt werden können.
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Wenn der Ventilator von einer besonderen Kraftquelle angetrieben wird,
z. B. mittels elektrischen Stromes, kann auch gleichzeitig eine Regelung der erzeugten
Gasmenge erzielt werden.
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Abb. i der beiliegenden Zeichnung zeigt in einem als Beispiel angegebenen
Diagramm den Arbeitsverlauf in einer Z%i-eitaktverbrennungsmaschine, in deren Verbrennungs-.Zylinder
die Expansion bei einem Druck =pAtm. abs. gcmäß,i bei cinemVerbrennun0sdruuek=p;
unterbrochen worden ist, während die Fläche des Diagramms 1-2-3-4-i der aus dem
Diagramm erhaltenen effektiven Arbeit zum Verdichten von Luft bis auf den Druck
p entspricht. Dabei wird angenommen, daß der Druck po der eingesaugten Luft dein
Atmosphärendruck entspricht, und daß@ tdie Temperatur gleich derjenigen der .äußeren
Luft ist. Ist das Volumen der verdichteten Luft=uz bei dem Druckp Atm.abs. des erzeugten
Gases und die Temperatur=Tt und r gleich dem aus der Verbrennungsmaschine ausgeschobenen
Volturen bei letztgenanntem Drucke, so wird- die Temperatur der erhaltenen Gasmischung
annähernd gleich
Die Richtigkeit dieser Beziehung zwischen den Temperaturen der erhaltenen Gasmischung
und der verdichteten Luft kann leicht bewiesen werden.
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Wird nun der Druck der in den Verdichter eingetretenen Luft mittels
eines Ventilators o. dgl. von pp, auf p1 Atrn. abs. erhöht. so wird ein Verdichtungsdiagramm
bei unveränd-,rtem. Drucke p der Gasmischung nach der Lire .1-5-6-7-q. erhalten,
dessen Fläche für dasselbe Hubvolumen nicht größer ist als die des ursprünglichen.
Diagramms. Dabei wird offenb.-ti- das :iuf den Druck /) verdichtete Volunivii von
rn bis n vergrößert. Da jedoch die Temperatur der Luft nach Verdichtung
%#on po auf p nicht von dem Wert des TI abweichen wird. während der ZVert von in
erhöht worden ist. muß nach der oben angegebenen Formel. wenn der Wert
herabgesetzt worden ist, die Temperatur der Gasrnischung sinken. Die Größe dieser
Temperatursenkung ist ganz abhängig von der Größe des ZVertes von rn, welcher seinerseits
von -,der Größe des Vorverdichtungsdruckes /7t oder, mit anderen Worten, von der
Größe der durch die Vorverdichtung dargestellten äußeren Arbeit abhängig ist. Bei
einem gegebenen Druck des Mischgases kann man deshalb innerhalb weiter Grenzen die
Gastemperatur durch 'Wahl eines geeigneten Von-erdichtungsdruckes p1 beeinflussen.
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Wird das Hubvolumen des Verdichters geändert, so kann man offenbar
bei der Amvendung von Vorverdichtung auch den Druck der Gasmischung erhöhen unter
Beibehaltung der Temperatur der letzten. Desgleichen ist die Möglichkeit gegeben,
gleichzeitig sowohl den Druck als die Temperatur in envünschter Richtung zu beeinflussen.
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Die vorverdichtete Luft kann beispielsweise durch einen getrennt getriebenen
Ventilator c gemäß Abb. a der Zeichnung erhalten werden, wo a eine Verbrennungskolbenmaschine
ist mit einem von derselben getriebenen Verdichter h, dessen Druck auf p Atin. abs.
verdichtet und durch eine Rohrleitung d nach der Kolbenmaschine a geleitet wird,
um mit den Abgasen der letzten gemischt zu werden, welche Mischung dann durch das
Rohr e weiter nach der Verbrauchsstelle geführt wird. Die in den Verdichter eingesaugte
Luft wird von außen durch die Rohrleitung f, den Ventilator c o. dgl. und die Rohrleitung
g zugeführt, um nach .bewerkstelligter Vorverdichtung auf den Druck p1 Atm. abs.
in c schließlich auf den Druck p verdichtet ztt werden.
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Mit Beibehaltung der Temperatur der Gasmischung gestattet die Anordnung
auch eine Erhöhung des Druckes derselben. Unter der Voraussetzung, daß die Temperatur
der eingesaugten Luft beim Drucke p-1 dieselbe ist wie beim Drucke p., treten nämlich
dieselben Temperaturverhältnisse ein, «wenn sämtliche Drucke in dem Verhältnis erhöht
werden, also für die Gasmis'cliulig
von p auf p.= und den Verbrennungsdruck von p.,. auf P.,., falls Die Diagrammfläche
für 2-1
wird damit geändert, so daß immer noch dieselbe Beziehung zwischen derselben und
vier Diagrammfläche des Verdichters
besteht, welche dabei von der
gebrochenen Linie 5-g-9-io-5 cingeschlosseii wird. Das im Verdichter verdichtete
Volumen ist dabei von rn. auf rri herabgesetzt word(-n. wobei gleichzeitig das Ausschubvolutnen
itii Verbrennungszylinder von r auf r-r vermindert worden ist, so daß
fortwährend gleich
ist. Da nach den obigen Ausführungen
gleich
ist, bleibt somit auch die Temperatur Ti der Luft des Verdichters unverändert. Die
Temperatur der Gasmischung ist somit auch nicht in irhendeinein Maße verändert worden.
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Da die Erhöhung des Verbrennungsdruckes von p,, auf p,, gewisse technische
Schwierigkeiten bietet, falls diese Drucksteigerung allzu groß werden würde, kann
für den Fall. daß man die Temperatur des Mischgases belizubehalten wünscht. ohne
den Verbrennungsdruck zu verändern, auch eine gewisse. obgleich geringere Drucksteigerung
des Mischgases erhalten werden, wenn das in den Verdichter eingesaugte Volumen größer
als 5-S, aber kleiner als 5-6 gemacht, d. 1i. für eine zweckmäßig gewählte Verdichtungslinie
zwischen 6-7 und S-9 geuoiumen wird. Man kann somit bei der Anwendung der obigen
Erfindung durch Wahl eines zweckdienlichen Hubvolumens im Verdichter nicht nur die
Temperatur des 2vTischgases mit beibehaltenem Gasdruck senken und den Gasdruck mit
beibehaltener Temperatur erhöhen. sondern auch gleichzeitig sowohl Steigerung des
Gasdruckes als Herabsetzung der Gastemperatur erhalten, wobei diese Änderungen rin
Zustande des Gases auch ohne Stcigerun, des Verbrennungsdruckes geschehen könnet
wenn dem Verdichter zweckentsprechende Al: tnessuagen gegeben werden.
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Durch Anwendung der vorliegenden Erfir dun- hat man somit die Möglichkeit,
sowol: die Temperatur der erzeugten Gasmischun; als die Druckverhältnisse wesentlich
zu beeis tlussen, was von großer Bedeutung bei de Verwendung des genannten Gases
zum Be trieb von Expansionskraftmaschinen sowoli der Turbinen- als der Kolbentype
ist.
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Für die Verdichtung von Luft, di geringen überdruck, beispielsweise
o,o5 bi o,5 Atm., haben kann, kann auLer einen holbenverd;ichter auch ein Verdichter
vor der Turbotype bzw. ein Ventilator verwende werden.