DE524341C - Kaltdampfmaschine - Google Patents

Description

• Kaltdampfmaschine Die Erfindung betrifft Kaltdampfmaschinen, die mit einem Gemisch von Druckgas, z. B. Druckluft, mit Dämpfen von Flüssigkeiten niederen Siedepunktes, z. B. Kohlensäure, arbeiten. Der Arbeitsvorgang einer solchen Maschine war bisher so gedacht, daß zunächst die Kohlensäure durch Expansion Arbeit leistet und daß sie dann durch Abgabe ihrer latenten Wärme an das indifferente, permanente Gas eine Spannungserhöhung desselben bewirkt, wonach das Gas weiter Arbeit leisten soll. Dabei sollte durch den Verbrauch aller Wärme eine Verflüssigung der Kohlensäure eintreten. Eine solche Verflüssigung hat sich aber bisher nicht erreichen lassen.
• Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß es praktisch nicht wünschenswert ist, alle Wärme innerhalb einer solchen Kraftmaschine zu verbrauchen. Bei Kolbenmaschinen würden alle Schmiermittel einfrieren, bei Turbinen würde die Flüssigkeit zu Stößen und Schlägen führen. Gemäß der Erfindung findet daher die letzte Abkühlung bis zur Verflüssigung des Betriebsstoffes zu seiner Trennung von dem Gase außerhalb der Maschine statt. Diese Tiefkühlung kann durch Wärmeabgabe an einen noch kälteren Stoff, etwa flüssige Luft, oder durch weitere Arbeitsleistung erreicht werden.
• Auf diese Weise ist ein Arbeitsverfahren praktisch möglich, bei dem sowohl die Flüssigkeit wie auch das Druckgas im Kreislauf getrennt immer wieder der Maschine zugeführt werden, so daß praktisch keine Verluste an Kohlensäure entstehen. Würde man das Druckgas, also im allgemeinen die Luft, weil sie nichts kostet, auspuffen lassen, so würde bei jedem Arbeitsvorgang die geringe Menge der Flüssigkeit, mit der sich die Luft gesättigt hat, mit zu Verlust gehen, so daß nach kurzer Zeit ein Nachfüllen der Flüssigkeit erforderlich und .ein ungestörter Kreislauf daher nicht durchführbar wäre.
• Man kann die künstliche Kühlung des Betriebsstoffes innerhalb eines geschlossenen Behälters durch ein Gas oder eine Flüssigkeit von. sehr tiefer Temperatur in bekannter Weise herbeiführen.
• Wählt man den Weg, durch weitere Arbeitsleistung das Dampf-Gas-Gemisch tiefzukühlen, so könnte man beispielsweise das Gemisch durch federnde Ventile hindurchströmen lassen. Um das Ventil zu heben, muß eine gewisse Arbeit geleistet werden, d. h. es wird Wärme verbraucht, und bei Anwendung von mehreren Ventilen hintereinander tritt ein derartiges Temperaturgefälle ein, daß der Kohlensäuredampf sich verflüssigt. Es lassen sich auch beide Wege verbinden und kann die Wärme teils durch Umsetzung in Arbeit, teils mittels künstlicher Kühlung vernichtet werden.
• Die Arbeitsweise der Kaltdampfmaschine gemäß der Erfindung ist also folgende: Man verdichtet Luft oder ein anderes indifferentes Gas oder Gasgemisch mit ganz niedrigem Siedepunkt im Zylinder oder läßt es aus einem Druckbehälter hinter dem Kolben des Motors einströmen. Darauf läßt man die Kohlensäure oder eine leicht siedende andere Flüssigkeit mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften hinzu, und zwar zweckmäßig in Dampfform, weil bei Einspritzung von flüssiger Kohlensäure der durch die Verdichtung erwärmten Druckluft die zur Verdampfung der Kohlensäure nötigen Kalorien entzogen werden müssen. Darauf läßt man das Gemisch expandieren und kühlt es nach dem Ausfluß aus dem Zylinder durch -weitere Arbeitsleistung oder durch künstliche Kühlung oder durch beide Mittel bis zur Verflüssigung der Flüssigkeit und damit bis zu deren Trennung von der Luft. Schließlich führt man beide Teile, Flüssigkeit und Luft, im Kreislauf der Maschine -wieder zu.
• In der Zeichnung ist eine nach obigem Verfahren arbeitende Maschine schematisch und beispielsweise dargestellt.
• a ist der Zylinder, der in beliebiger Anzahl -vorhanden sein kann, b der Kolben, der in bekannter Weise seine Bewegungen auf ein Kurbelgestänge c überträgt; d ist ein Behälter, in dem die flüssige Kohlensäure oder das sonst verwendete Betriebsmittel nach Vollendung eines Arbeitskreislaufes durch ein Wärmemittel wieder verdampft wird, dessen natürliche Wärmeenergie im allgemeinen kostenlos zur Verfügung steht, wie Luft oder \Vasser. Nach dem Ausführungsbeispiel wird das Wasser bei e in das Rohrwerk fein- und bei g wieder fortgeleitet. Bei lt ist der Spiegel der flüssigen Kohlensäure angenommen, über dem also durch die Heizwirkung des Wassers Kohlensäuredampf unter Druck steht. Der obere Teil des Behältersd steht durch ein Rohr!, in dem sich ein Absperrventil k befindet, mit dem Zylinder a der Kraftmaschine in Verbindung.
• Vom anderen Zylinderende führt ein wärmeisoliertes Rohr L zu dem Behälter v, in dem die Kohlensäure dadurch, daß sie weitere mechanische Arbeit leistet, bis zur Verflüssigung gekühlt wird.
• In diesem Behälter ist eine Anzahl von beispielsweise in Reihe geschalteten federnden Ventilen tvl, tv' usw. angeordnet, die von außen durch eine nicht dargestellte Ventilstange von .Hand eingestellt werden können. Der untere Teil dieses Behälters ist durch ein Rohr z mit einer Pumpe s verbunden, die die verflüssigte Kohlensäure durch die Leitung t zu dem Behälterd zurückfördert.
• Da nicht mit Sicherheit damit gerechnet werden kann, daß alle Kohlensäure in dem Behälter v verflüssigt wird, ist dieser noch durch ein wärmeisoliertes Rohru mit einem Behälter oder Kondensator m verbunden, in dem der letzte Kohlensäuredampf durch Wärmeabgabe verflüssigt wird.
• Zu diesem Zweck wird etwa flüssige Luft oder eine andere tiefgekühlte Flüssigkeit bei it in das Röhrenwerk o ein- und bei p wieder fortgeleitet. Der untere Teil des Behälters, in dem sich die verflüssigte Kohlensäure sammelt, ist durch ein Rohr r wieder mit der Pumpe s verbunden, die auch diesen Teil der Flüssigkeit in den unteren Teil des Behälters d durch das Rohr t drückt.
• Um einen Kreislauf der Luft herbeizuführen, ist noch zwischen dem oberen Teil des Kondensators in und den beiden Enden des Zylinders eine Rohrverbindung q. gelegt.
• Die Arbeitsweise dieser Viertaktmaschine ist folgende: Man verdichtet die Luft im Zylinder a oder läßt anfänglich Druckluft aus einem Druckbehälter in den Zylinder einströmen. Darauf läßt man den Kohlensäuredampf aus dem Behälter d hinzu; darauf läßt man das Gemisch expandieren, wobei die Kohlensäure ihre latente Dampf-värme an die Luft abgibt, so daß die Wärmeenergie der Kohlensäure günstig ausgenutzt wird und die Expansion der Luft durch Aufnahme dieser Wärme mehr Arbeit leistet, als zu ihrer Kompression erforderlich ist. Nach der Expansion strömt das Gemisch, das noch unter einem Druck von mehreren Atmosphären steht, durch die Leitung l zunächst durch den Apparat v, also durch die verschiedenen hintereinanderliegenden federnden Ventile hindurch, wobei sich ein erheblicher Teil der Kohlensäure bis zur Verflüssigung abkühlt. Dieser Teil wird durch die Pumpe s zu dem Behälterd zurückgefördert. Der noch nicht verflüssigte Teil des Kohlensäuredampfes und die Luft strömen weiter durch die Leitung ,u zu dem Behälter m, der durch flüssige Luft oder durch auf etwa - 8o° gekühlten Spiritus gekühlt wird, so daß die letzten Reste der Kohlensäure hier verflüssigt werden und durch die Leitung r und durch die Pumpe s ebenfalls zum Behälter d zurückgelangen: Die Luft, die noch immer unter Druck steht, gelangt durch das Rohr q. zum Zylinder a zurück, wird hier wieder komprimiert, darauf wird wieder Kohlensäure zugeleitet usw.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE`.: t. Kaltdampfmaschine, die mit einem Gemisch von Druckgas (z. B. Druckluft) mit Dämpfen von tiefsiedenden Flüssigkeiten (z. B. Kohlensäure) arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe der tiefsiedenden Flüssigkeit nach Arbeitsleistung des Gemisches in der Maschine außerhalb derselben durch Abkühlung als Flüssigkeit abgeschieden werden.
2. 2. Kaltdampfmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefsiedende Flüssigkeit in Form von gespanntem Dampf in das Druckgas eingeführt wird.
3. 3. Kaltdampfmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Leistung weiterer mechanischer Arbeit des unter Druck aus der Maschine heraustretenden Gemisches, beispielsweise durch Hindurchströmen durch ein federnd spielendes Ventil, eine weitere Abkühlung der Dämpfe der tiefsiedenden Flüssigkeit bis zu ihrer Verflüssigung herbeigeführt wird. ¢. Verfahren zum Betriebe von Kaltdampfmaschinen nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe der tiefsiedenden Flüssigkeit durch Verflüssigung mittdls weiterer Arbeitsleistung und künstlicher Kühlung außerhalb der Maschine von dem Druckgas (Druckluft) getrennt und beide Teile -wieder in die Maschine zurückgeleitet -werden.