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Verfahren zum Brauchbarhalten der Brennraumwände und Auslaßabschlußflächen
von Brennkraftmaschinen Um Brennkraftmaschinen mit Kohlenstaub und anderen festen
pulverförmigen Brennstoffen betriebssicher betreiben zu können, ist es notwendig,
den Arbeitszylinderraum möglichst vollkommen von den Ascherückständen des vorhergehenden
Arbeitshubes zu befreien. Solche Ascherückstände schweben fein verteilt in den im
Zylinder zurückgebliebenen Restgasen oder aber setzen sich an den Umschließungswänden
des Verbrennungsraumes, z. B. auf dem Kolbenboden, in Form von Schlackenanfrittungen
und Belägen an. Daß sich auch bei Ölmaschinen Verbrennungsrückstände des Öles in
Form von Ölkrusten an den Brennraumwänden ansetzen, ist bekannt. Desgleichen ist
es nicht mehr neu, den Verbrennungsraum von Ölmaschinen durch einen gegen Ende des
Ausschubhubes zugeführten Luftstrom von Rückständen zu säubern, wobei gleichzeitig
eine Kühlung der heißen Raumwände eintritt. Diese Kühlung bleibt aber ohne Einfluß
auf die Ölansätze und Krusten von dem verkokten 01; denn diese kleben und
sind gummiartig an den Wandteilen angebrannt, so daß sie nicht abspringen und ausgespült
werden können. Solche gummiartigen Ölrückstände sind jedoch für den Betrieb bei
weitem nicht so schädlich als die harten, mineralischen Asche- und Schlakkenrückstände
aus -dem Verbrennungsprozeß von festen staubförmigen Brennstoffen. Die härten, scharfen
Aschekörner dieser wirken zwischen den Gleitflächen zerkratzend und zerspannend
auf die Zylinderwand und die Kolbenringe und machen sie undicht und rauh, so daß
der Kolben schlecht gleitet und bald frißt. Weil der gegen Ende des Ausschubhubes
im oberen Kolbentotpunkt versiegende Strom der Auspuffgase diese schweren Schlackenkörner
nicht mehr vollständig mit fortreißen kann, gelangen die zurückfallenden Aschekörner
außerdem zwischen die von den heißen Auspuffgasen auf der Oberfläche erweichten
Ventilsitzflächen und drücken sich hier ein, machen also das Ventil undicht.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung werden die Brennraumwände und
Auslaßabschlußflächen brauchbar gehalten dadurch, daß am Ende des eigenen Auspuffes
-ein Abspreng- und Fegluftstrom fremder Überdruckluft in den Zylinder eingeblasen
wird, der durch seinen Temperaturwechsel die Schlackenkrusten an den Brennraumwänden
abspringen macht, gegebenenfalls ganz verhindert, die Auslaßabschlußflächen kühlt
und frei von sich sonst zwischenklemmenden Schlackenkörnern hält. Die bedeutenden
Temperaturschwankungen zwischen Zündung und frischer Ladung, hervorgerufen durch
die Verstärkung der kalt eingeführten Spülluftströme, können die spröden Schlackenanfrittungen,
von der Verbrennung, pule erförmiger Brennstoffe herstammend, nicht mitmachen und
springen ab im Gegensatz zu den erwähnten Olansätzen. Die eingeführte kalte
Absprengluft
dient zugleich als Fegluft und nimmt die herumwirbelnde Asche und Schlackenkörner
mit durch den Auspuff hinaus. Zu diesem Zweck muß die Fegluft schon vor Schluß des
Auspuffventils in dem vom Arbeitskolben nicht ausgefüllten Teil des Arbeitszylinders
und durch das noch geöffnete Auspuffventil hindurchgeschickt werden.
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In der Zeichnung werden im senkrechten Schnitt zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung gezeigt.
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Abb. i stellt eine Viertaktmaschine an sich bekannter Bauart mit Arbeitskolben
i, Auspuffventil 2 und Ansaugeventil 3 dar. q. ist die im Zylinderdeckel angeordnete
Bohrung zum Einsetzen der Kohlenstaubdüse, 5 die Ansaugeluftleitung, die unter Zwischenschaltung
eines selbsttätigen Plattenventils 6- in das Ansaugerohr 7 mündet. Der Arbeitskolben
i ist als Stufenkolben ausgebildet, dessen untere Stufe 8 als Luftpumpe wirkt. In
den Luftpumpenraum 9 münden ein oder mehrere Saugventile io sowie das Druckventil
i i, welches zum Luftspeicherraum 12 führt, der mit der Ansaugeleitung 5 verbunden
ist.
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In Abb. i ist der Kolben i nahezu am Ende seines Ausschubhubes angekommen,
wobei das Auspuffventil 2 noch geöffnet ist. Ehe dasselbe schließt, wird das Ansaugeventil
3 schon geöffnet und ein Strom reiner Luft durch den Kompressionsraum 13 hindurchgeblasen.
Diese Spülluft wird von der Luftpumpe 9 erzeugt. Beim Hochgange des Arbeitskolbens
preßt dieser mit seiner Ringstufe 8 die vorher beim Kolbenabwärtsgange durch die
Ventile io eingesaugte Luft durch das Druckventil i i hindurch in das Umführungsrohr
12 und nach dem Ansaugeventil 3. Das Entweichen dieses Luftüberdruckes nach dem
Ansaugerohr 7 verhindert das selbsttätige Plattenventil 6, welches außerdem die
Speicherluft in 12 am Kompressionsende aufbewahrt, weil zu dieser Zeit das Ansaugeventil
3 geschlossen bleibt. Es stehen also zwei Förderhübe der Luftpumpe 9 für jede§ Ausspülen
der Ascherestgase aus dem Kompressionsraum 13 zur Verfügung.
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Der unter Überdruck durch den vom Arbeitskolken i nicht ausgefüllten
Teil 13 des Zylinders hindurchfegende Spülluftstrom fegt sämtliche Restgase der
vorhergehenden Verbrennung aus dem Zylinder hinaus und reißt dabei auch die lose
auf dem Kolbenboden liegenden größeren Schlackenteilchen mit. Es ist zweckmäßig,
den Spülluftstrom bis zum vollständigen Schließen des Auspuffventils 2 strömen zu
lassen, damit die durch das Auspuffventil 2 gefegten Schlackenteilchen nach Aufhören
des Spülüberdruckes beim Zurückfallen nicht etwa zwischen Kopf und Sitz des sich
schließenden Auspuffventils eingeklemmt werden. Solche dazwischengefütterten Schlackenteilchen
schlagen in das sehr heiße, also erweichte Ventilmaterial mitunter tiefe Gruben
und Riefen, die den dichten Ventilschlug aufheben.
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Da bekanntlich der Kolben i an seinem Kopfe vor den Kolbenringen zum
Vermeiden des Fressens einen kleineren Durchmesser hat, bleibt. in diesem dadurch
entstehenden Ringraum 1q. vom letzten Ausschub her besonders unreine Restluft und
Asche zurück. Um auch diese ausblasen zu können, wird das Ansaugeventil 3 vorteilhaft
durch eine schieberartige Rohrwand 15 nach der Zylindermitte zu abgeschirmt, so
daß der Luftstrom in der Hauptsache an die Zylinderwand und somit auch in den Ringraum
1q. geblasen wird. Er strömt dann in zwei Teilströmen innerhalb des Ringraumes 1q.
um den Kolbenkopf zum Auspuffventil 2 und bläst auch die Asche aus 1q. aus.
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Der gezeichnete Stufenkolben i hält vorteilhafterweise mit seiner
unteren Stufe 8 das zum Teil mit Asche durchsetzte, nach unten ablaufende Kolbenschmieröl
vom Eintritt in den Kurbeltriebraum der Maschine ab. Das sich in der Kurbelwanne
sammelnde Triebwerkschmieröl bleibt also von dem ascheführenden Kolbenschmieröl
getrennt und kann ohne schwierige Reinigung im Kreislaufe wieder verwendet werden.
Das aus dem Luftpumpenraum 9 mitgerissene unreine Schmieröl scheidet sich im Raume
12 durch geeignete Pralleinbauten aus der Spülluft ab und kann bei 15 unter Druck
von Zeit zu Zeit abgeblasen werden.
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Die Abb. 2 unterscheidet sich von der eben beschriebenen Ausführungsform
dadurch, daß hier die Spülluft von einem Ventilator oder Turbogebläse 16 erzeugt
wird. Das Gebläse 16 sitzt auf einer Welle 17, welche noch eine Auspuffturbine 18
trägt. Die durch das Auspuffventil 2 ausfegenden Abgase treiben in sonst bekannter
Weise die Auspuffturbine 18 und somit das Gebläse 16 an. Auch hier wird durch die
Rückschlagklappe 6 der Gebläseüberdruck am Entweichen durch das Ansaugerohr 7 verhindert.
Unter Umständen kann dieses Rückschlagventil 6 weggelassen werden, so daß der Kolben
i seine ganze Frischluft durch das Spülgebläse 16 erhält oder sich durch dasselbe
hindurch einsaugt.
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Die Erfindung ist außer für ausschließliche Brennpulvermaschinen auch
bei allen solchen Maschinen verwendbar, welche sich wahlweise sowohl mit festen
staubförmigen Brennstoffen als auch mit flüssigen oder gleichzeitig mit festen und
flüssigen Brennstoffen und mit Gemischen davon betreiben lassen. Natürlich können
auch doppelt wirkende Maschinen
mit der Erfindung ausgerüstet werden.
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Die Erfindung eignet sich nicht nur für reine Kraftmaschinen, sondern
auch für solche Motoren, deren Hauptzweck auf anderen Gebieten liegt, die z. B.
nur gespannte Abgase erzeugen sollen.