DE49909C - Feuerluftmotor - Google Patents

Description

'KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Triebkraft wird durch Expansion eines gasartigen Gemisches hervorgerufen, welches sich aus der explosionslosen Verbrennung von verbrennbarem Gas und Luft ergiebt.

Fig. ι ist eine Längsansicht des Feuerluftmotors mit Eiiizeltheilen im Schnitt, um die innere Wirkungsweise der letzteren besser darzustellen.

Fig. 2 zeigt eine Grundansicht der ganzen Maschine,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Maschine' mit Längsschnitt durch einen der, Recuperatoren,

Fig. 4 einen Querschnitt der Maschine nach Richtung der Mittellinie X-X, Fig. 2.

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die Maschine nach der Schnittlinie Y-Y, Fig. 2.

Das zur Entwickelung der Kraft dienende Gas wird erhalten durch Hindurchleiten eines Gemisches von Luft und erhitztem Dampf durch brennende Kohle. Hierfür wird ein Kessel A verwendet, ein Ueberhitzer B und ein Gaserzeuger C.

Der Gaserzeuger C ist aus einem geschlossenen Behälter aus feuerfestem Stein gebildet, ist an seinem Boden durch einen Rost α geschlossen und besitzt unterhalb desselben einen Aschenkasten b. Mittelst der Thür c wird der Gaserzeuger mit Brennstoffen angefüllt. Die Brennstoffe werden durch eine Feuerstange von einem Loch d am oberen Ende des Gaserzeugers C durchgerührt, um die Asche zu entfernen. Schaulöcher g, welche durch Glimmerblättchen geschlossen sind, gestatten eine Beobachtung der Gaserzeugung. Das in C erzeugte Gas geht durch den Rost α und brennt bei gehobener Klappe e über dem Rost f des Kessels A. Der letztere besteht aus Röhren, welche zwischen Platten eingezogen sind; er ist mit einem Wasserstandszeiger 0 versehen und besitzt ein Speiserohr n, das von einer Speisepumpe E sich abzweigt.

Der in diesem Kessel erzeugte Dampf geht durch das Rohr h nach i zu einem Injector, welcher einen Luftstrom erzeugt und diesen mit dem Dampf in den Ueberhitzer B fördert.

Der Ueberhitzer B wird durch Rohre gebildet, welche zwischen den zwei Platten eingezogen sind. Am Anfang des cylindrischen Theiles dieses Ueberhitzers ist ein gebogenes Blech m angeordnet, welches ein Ausdehnen und Zusammenziehen des Ueberhitzers gestattet. Luft und Dampf kreisen um die Rohre des Ueberhitzers in den Zwischenraum zwischen den Platten, während durch den Innenraum des Rohres das heifse Gas passirt, welches den Rohren des Kessels A entströmt. Das in dem Ueberhitzer B eingeschlossene Gemisch von Luft und Dampf, welches auf 300⁰ ungefähr erhitzt ist, geht von dem unteren Ende des letzteren durch das Rohr J nach K in den oberen Theil des Gaserzeugers und zieht durch die aufgehäufte, im Brand befindliche Kohlenschicht; die Luft unterhält hierbei die Verbrennung und der Dampf zersetzt sich in seine Bestandtheile, welche sich mit dem aus den Kohlen entwickelten Gas vermengen. Wenn der Strom von überhitzter Luft und

überhitztem Dampf in dem Gaserzeuger nach abwärts geht, kann man bei geöffneter Füllthür den Gaserzeuger auffüllen, ohne dafs Gas entweicht. Aufserdem erhält man Gas, das frei von Theer und Rauch ist. Sicherheitsventile / und I¹ sind oberhalb des Gaserzeugers und des Ueberhitzers angeordnet, um jeden Ueberdruck in diesen Apparaten zu vermeiden. Sie münden in einen Rohrstutzen, der nach dem Schornstein D abführt.

Das aus den Röhren des Ueberhitzers strömende Gas gelangt durch eine obere Rohrleitung in einen Satz von zwei Waschapparaten F und F¹.

Der erstere dieser beiden Waschapparate F, Fig. 5, welchen das Gas von oben nach unten durchströmt, enthält ein System Platten p, welche auf einer centralen Stange q angeordnet sind; letztere endet aber in einen Ring, mittelst dessen man alle Platten auf einmal in die Höhe heben kann. Das durch das Spritzrohr r zugeführte Wasser fällt in Form eines Regens von Platte zu Platte bis in den unteren Theil G des Waschapparates, welcher Theil durch eine Scheidewand s in zwei Hälften getheilt ist. Das gewaschene und sich durch die Berührung mit dem Wasser abkühlende Gas geht unter die Scheidewand s hindurch und steigt in dem zweiten Cylinder F¹ des Waschapparates in die Höhe. Es dient zur Erzeugung des erforderlichen Kraftmittels.

Von dem Waschapparat F F¹ aus geht das Gas durch das Rohr K nach dem Compressor H.

Der Compressor wird durch denjenigen Theil des Arbeitscylinders gebildet, welcher unterhalb des Kolbens gebogen ist, während der Raum oberhalb des Kolbens zur Verbrennung und Expansion der Gase dient.

Dieser Cylinder ist in gröfserem Mafsstabe in Fig. 6 zur Darstellung gebracht.

Das Rohr k endigt in ein Einströmventil u, welches den Eintritt des Gases in den unterhalb des Kolbens nach dem Cylinder führenden Kanal ν abschliefst. Das Einströmventil u wird durch einen Steuerkamm / unter Vermittelung des Hebels χ bethätigt. Ein anderes Ventil jr, welches durch eine Feder belastet ist, läfst das comprimirte Gas ausströmen, welches dann durch das Rohr T nach dem Recuperator / überströmt, wo es auf ungefähr 400⁰ erhitzt wird.

Der Motor hat _i zwei Cylinder gleicher Einrichtung. Beide sind in ihrem oberen Theil Arbeitscylinder; in ihrem unteren Theil bildet der eine Cylinder den Compressor für das Gas, der andere den Compressor für die mit dem Gas zu mischende Luft, welch letztere aus der den Motor umgebenden Atmosphäre angesaugt wird. Jeder dieser Compressoren giebt das Gas oder die Luft in comprimirtem Zustande und getrennt den Recuperatoren J oder J¹ ab, das Gas durch das Rohr T nach /, die Luft durch das Rohr T¹ nach J¹.

Die Construction des Recuperators ist in Fig. 3 ersichtlich. Er besteht aus einem inneren Blechcylinder L, welcher durch zwei Kugelhälften aus Gufseisen MM abgeschlossen wird. Zwischen letzteren sind die Rohre JV eingezogen. Das verdichtete Gas tritt durch t in den Recuperator ein, steigt im Innern der Rohre N in die Höhe und geht durch das obere Rohr Z wieder ab.

Rings um die Rohre JV kreisen von oben nach unten durch die Rohre a¹ und b^ diejenigen heifsen Gase, welche aus dem Arbeitscylinder nach der Verbrennung ausgestofsen wurden. Der Recuperator J¹ zum Erhitzen, der verdichteten Luft ist von der Bauart des Recuperators /. Von dem Gasrecuperator J strömt das verdichtete Gas durch die Rohre Z und Z ^x nach den Einströmventilen der beiden Arbeitscylinder H H¹. In Fig. 6 · ist dieses Ventil für einen Cylinder mit c¹ bezeichnet. Die verdichtete Luft strömt von ihrem Recuperator J¹ durch die Rohre Z"² Z^s ebenfalls nach den Einströmventilen c² der Arbeitscylinder (s. Fig. 7).

Das Einströmventil c¹ für das Gas ist von demjenigen c'² für die Luft durch eine Scheidewand d¹ getrennt (Fig. 7). Die durch Federn geschlossenen Zulafsventile c¹ und c² werden mittelst' Hebel e¹ und e² vo.n den Steuerkämmen J¹ und J² beeinflufst. Durch das Ventil F¹ strömen die Verbrennungsgase aus. F¹ wird durch den Steuerkamm J³ beeinflufst. Zwischen den Kammern der Zulafsventile c¹ und c² und der inneren Cylinderfläche liegt ein Raum, in welchem die feine Zertheilung und Mischung der Luft und des Gases vor sich geht. Die feine Zertheilung von Luft und Gas wird durch den Vertheiler O erreicht, welcher aus parallelen Stahlplättchen besteht, welche die ganze horizontale Oberfläche des freien Raumes einnehmen und unter sich feine Zwischenräume lassen, die auf einer Seite abwechselnd nach dem Gasventil und nach dem Luftventil hinführen.

Fig. 8 zeigt diese Anordnung als Schnitt nach 1-2, Fig. 7. ^x

Das Gas und die Luft kommen so in sehr feinen über einander liegenden Schichten nach dem Cylinder und entzünden sich bei ihrem Eintritt in den Cylinder. Diese feinen Schichten von Gas und Luft treten in den Kanal g\ Fig. 6, welcher durch den oberen Cylinderdeckel bis nach der Zündflamme reicht.

Die Zündflamme besteht aus einem kleinen Hütchen h^l aus Platin, welches durch eine Lampe ρ stets auf Rothglut erhitzt wird. Der Brenner dieser Lampe, dessen Querschnitt durch eine Schraube c geregelt werden kann, ist ab-

gebogen, endet bei j^l in eine kleine Kammer, gegen deren Ende die Flamme schlägt. Diese Flamme streicht wieder durch den Cylinder k^l aus feuerfestem Material und schlägt gegen das Platinhütchen, h \ Z¹ und P sind Löcher zur Ermöglichung des Luftzutrittes zur Flamme, und M¹ ist der Schornstein für dieselbe.

Bei der im Vorstehenden beschriebenen Anordnung sind die Recuperatoren von den Cylindern getrennt, jedoch kann auch die im Verticalschnitt (Fig. 9) und im Horizontalschnitt (Fig. 10) dargestellte Modification getroffen werden.

Fig. ι ο ist ein Horizontalschnitt nach 3-4 von Fig. 9. Diese Figuren zeigen den oberen Theil eines Cylinders, dessen Deckel die Recuperatoren enthält. Das Gas strömt durch das Ventil c¹ ein, geht von hier nach der Kammer n¹; die Luft tritt durch das Ventil c² ein und strömt nach der Kammer n^% über. Die Rohre ο¹ gestatten dem Gas den Durchtritt nach dem Cylinder und die Luft tritt von n² durch Löcher o² in den Cylinder. Jeder Luftstrom hüllt so einen Gasstrom ein, und es werden so viel Luft- und Gasströme erzeugt, als Oeffnungen o¹ vorhanden sind.

Die Verbrennungsgase entweichen durch einen Kanal ρ ¹ nach dem oberen Ende q des Cylinders, erhitzen hier denselben und treten nach ihrem Umlauf durch ein Auslafsventil p² aus. -

Es wird so der obere Cylinderdeckel eben-' sowohl von oben als von unten kräftig erhitzt und demgemäfs auch das verdichtete Gas- und Luftgemisch erhitzt. Der Recuperator vertritt hier die Stelle des Vertheilers, indem die Schichten von Luft und Gas nicht abwechselnd über einander liegen, sondern durch centrale und ringförmige Schichten versetzt sind.

Der obere Theil des Cylinders Fig. 4, in welchem das Gasgemisch verbrennt, ist auf seinem Umfange von dicken Eisensegmenten R umgeben (s. Fig. 11, als Schnittlinie nach 5-5, Fig. 6), welche Eisensegmehte unter einander durch einen kleinen Zwischenraum von einigen Millimetern getrennt sind, um ihre Ausdehnung zu gestatten, und welche ferner gegen die Seitenwände durch Asbestpapier isolirt sind und durch Schraubbolzen q¹ mit den Cylindern ,verbunden werden. ' Wenn das Gas. eintritt und verbrennt, so erhitzen sich diese Eisenmassen und speichern die Wärme auf, die sie während der Explosionsperiode wieder abgeben. Der Kolben eines jeden Cylinders wird durch einen Körper S gebildet, welcher hoch genug ist, um die Dichtungsringe R¹ aufzunehmen , und ferner schwer genug ist, um durch seine Masse während der Zeit des höchsten Druckes, d. i. bei der Gasverbrennung, lebendige Kraft aufzunehmen, die er am Ende seines' Zuges bei der Expansion wieder abgeben mufs, um die für den Antrieb der Pumpen erforderliche und in dieser Stellung gröfste Arbeit zu überwinden.

Der Kolben ist mit einer Platte s^l bedeckt.

Zwischen s¹ und dem Kolbenkörper s ist eine Asbestpappe gelegt und beide Theile sind durch-Schraubbolzen i² mit einander vereinigt. Beim Ingangsetzen des Motors wird das heifse Gas direct in die Cylinder eingelassen, das mittelst des Rohres r² von dem Ueberhitzer B abgeführt wird (s. Fig. 1 bis 4). r² ist mit einem Stellventil versehen. Die Luft wird durch r³, Fig. 2, in den Cylinder zugelassen.

Das Entweichen der Gase erfolgt durch das Rohr s², Fig. 3 und 6, welches mit einem Stellventil m² versehen ist. Auf solche Weise werden die Verbrennungskammern der Arbeitscylinder zunächst vorgewärmt.

Das Schmieren der Cylinder an derjenigen Stelle, welche als Druckpumpe dient, erfolgt durch Mineralöl, welches tropfenweise mit dem Gas oder der Luft in denselben eingeführt wird. Um das Schmieren zu erleichtern, die Wandungen des Cylinders widerstandsfähiger zu machen und die Arbeit des Verdichtens des Gases und der Luft zu verringern, läfst man in der Doppelwandung T des Cylinders (Fig. ι und 6) kaltes Wasser umlaufen, welches durch eine Pumpe U geliefert wird und nach dem Kühlen des Cylinders zu den Waschern FF¹ abfliefst. Die Kolbenstangen der Kolben sind mit den Kurbelstangen ν ν¹ verbunden, die auf die Welle X treiben. Letztere trägt Excenter, deren Stangen y die verticalen Stangen u¹ bewegen. Diese wirken auf die Kurbelzapfen der kleinen Scheiben ν¹ ν² ν^Ά, die auf den drei Wellen der Steuerkämme / J¹ /² I^s aufgekeilt sind. Durch diese Vorrichtung ist das Einströmventil am Cylinder mit dem Ansaugventil des Compressors gekuppelt, so dafs ein constanter Druck in dem Recuperator herrscht.

Die Steuerkämme, von denen einer in Fig. 1.2 in gröfserem Mafsstabe in Vorderansicht, in Fig. 13 im Längsschnitt angegeben ist, sind auf dem einen Ende für Vorwärtsgang, auf dem anderen Ende für Rückwärtsgang profilirt und beide Steuerknaggen sanft absteigend angeordnet. Diese sind mit Nuth und Feder verschiebbar angeordnet und werden mittelst Arme x¹, welche in die Nuthen y¹ der Steuerkämme eingreifen und auf horizontalen Stangen x³ geführt werden, verstellt.

Die Arme x¹ werden gleichzeitig durch eine horizontale Schraube α² gestellt. Letztere wird durch ein Handrad b² unter Vermittelung der Winkelräder c³ c⁴ und Sternräder e³ e* von Hand gestellt.

Das rechte und linke Ende der Schraube α² haben einander entgegengesetztes Gewinde.

Der Feuerluftmotor ist aufserdem mit einem Regulator R ¹ versehen, welcher durch Winkel-

räder f²f^B von der Motorwelle X in Thä'tigkeit gesetzt wird.

Die Muffe y ² dieses Regulators kommt beim Auf- oder Abwärtsgehen mit einem der Winkelräder g¹ g^% in Contact und dreht dasselbe. Infolge dessen wird das dritte Winkelrad ft² in dem einen oder anderen Sinne gedreht, /t² sitzt auf der Welle i², deren Schraube ohne Endej² das Schneckenrad k² auf der Schraube a¹ bethätigt. Auf solche Weise wird die Steuerung durch den Regulator beeinflufst.

Wenn man in den Cylinder gleiche Volumen Gas und Luft zutreten läfst, erhält man eine sehr hohe Verbrennungstemperatur, und die Verbrennungsproducte haben nach ihrer Expansion immer noch eine Temperatur von 700 bis 8oo° C. Sie würden bei ihrem Austritt die Ventile und die Recuperatoren zerstören.

Um demgemäfs die Temperatur der Verbrennungsgase zu verringern, lassen die Erfinder die Luft langer als das Gas zuströmen, was dadurch geschieht, dafs der Kamm des Luftzuströmventils langer als derjenige des Gaszuströmventils ist. Unter solchen Verhältnissen besitzen die nach den Recuperatoren durch das Rohr a² abziehenden Gasproducte ungefähr eine Temperatur von 500⁰.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Feuerluftmotor, bei welchem das in einem Gaserzeuger entwickelte Wassergas und die mit demselben zu mischende Luft getrennt in Compressoren, welche durch den unteren Theil der Arbeitscylinder HH¹ gebildet werden, zusammengedrückt, sodann ebenfalls getrennt in den von den abziehenden Verbrennungsgasen erwärmten Recuperatoren LMM auf etwa 400⁰ C. erhitzt und über getrennte Ventile c¹ c² und durch Vertheiler O mit einander gemischt den einfach wirkenden Arbeitscylindern HH¹ zugeführt werden, wo dieselben derart entzündet werden, dafs nach Schlufs der Ventile kein Nachbrennen stattfindet, und wo die Verbrennungsproducte nach den Recuperatoren LMM geleitet werden, wobei der zur Erzeugung von Wassergas erforderliche Dampf in einem Dampfkessel A B erzeugt wird, der von dem in der Retorte C erzeugten Leuchtgas überhitzt wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.