DE541801C - Method and device for operating two-stroke fuel powder engines - Google Patents
Method and device for operating two-stroke fuel powder enginesInfo
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Description
Verfahren und Einrichtung zum Betriebe von Zweitakt-Brennpulverkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betriebe von Zweitakt-Brennpulverkraftmaschinen und besteht darin, daß mit kalter Abspreng- una Fegluft ein schroffer Temperaturabfall auf der heißen Oberfläche des vom Pulverflammenstrahl getroffenen Kolbenbodens erzeugt, dadurch die dort anfrittende Schlackenschicht vom Kolben abgesprengt wird und die abgesprengten Stücke nach dem Auspuff zu vom im übrigen bekannten Spülluftstrom ausgefegt werden.Method and device for operating two-stroke fuel powder engines The invention relates to a method and a device for operating Two-stroke fuel powder engines and consists in that with cold blasting una Sweeping air is a sharp drop in temperature on the hot surface of the powder flame jet produced piston crown hit, thereby the layer of slag that is fritted there is blasted off the piston and the blasted off pieces to the exhaust in the rest of the known purge air flow are swept out.
Bekannt ist bisher, den bei Brennpulverkr aftmaschinen frei in den -Verbrennungsgasen herumwirbelnden Aschestaub mit den entspannten Verbrennungsgasen aus dem Arbeitsraum durch Spülluft zu entfernen. Die an den Brennraumwänden sich ansetzenden Schlackenkrusten verstand man bisher nicht anders zu entfernen, als daß man die Maschine nach längerer Laufzeit stillsetzte und die Anfrittungen abkratzte und abschlug. Die vorliegende Erfindung gibt Mittel an, die Schlackenansätze während der Betriebszeit zu zerstören und zu entfernen dadurch, daß man besondere Spülluftströme anwendet und diese so auf die den Schlackenanfrittungen am meisten unterworfenen Stellen des Arbeitsraumes richtet, daß die heiße Schlacke plötzlich abgekühlt und zum Abspringen gebracht wird. Nach vorliegender Erfindung wird also der Kolbenboden im Betriebe durch die Spülluft so schroff abgeschreckt, daß etwaiger angefritteter Schlackenkuchen an seiner freiliegenden Oberfläche zuerst getroffen wird, sich zusammenzieht und die Schlacke sich von. den Brennraumwänden absprengt. Diese abgesprengten Schlackenteile werden durch den Kurbeltrieb am unteren Totpunkt verzögert, so daß sie mit der Verzögerungskraft auf den Kolbenboden gedrückt werden. Entgegen dieser Verzögerungskraft wird eine Zusatzkraft eingeführt, welche die locker gesprengten Schlackenkuchenteilchen seitlich verschiebt und nach dem Auspuff zu wegfegt.It is known so far that the fuel powder power machines freely in the Combustion gases swirling ash dust with the relaxed combustion gases to be removed from the work area by means of purging air. The ones on the combustion chamber walls Up until now, there was no other way of removing cinder crusts than that the machine was shut down after a long period of operation and the frits were scraped off and tee off. The present invention provides means, the slag deposits during the operating time to destroy and remove by using special purge air currents and this applies to those most subject to slag fritting Place the work area directs that the hot slag suddenly cooled and is made to jump off. According to the present invention, therefore, the piston crown in the company so harshly deterred by the scavenging air that any fryed Cinder cake is hit first on its exposed surface, contracts and the slag from. blasts off the combustion chamber walls. These pieces of slag that were blown off are decelerated by the crank mechanism at bottom dead center, so that they match the decelerating force be pressed onto the piston crown. Against this retarding force becomes a Additional force introduced, which the loosely blasted cinder cake particles laterally shifts and sweeps away after the exhaust too.
Für die Ausführung des Verfahrens sind in der Zeichnung Beispiele gegeben, und zwar zeigt Abb. r einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder einer Doppelkolbenmaschine.The drawing shows examples for carrying out the process given, namely Fig. r shows a vertical section through the cylinder of a Double piston machine.
Abb. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch den Zylinder einer Zweitaktmaschine mit den gemäß der Erfindung angeordneten Ventilen 18 und Schlitzen z1.Figure 2 is a vertical section through the cylinder of a two-stroke engine with the valves 18 and slots z1 arranged according to the invention.
Abb.3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder einer Zweitaktmaschine. Abb. q. zeigt den senkrechten Schnitt durch den Zylinder einer Zweitaktmaschine mit erfindungsgemäß angeordneten Schlitzen 2d.. Abb.5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder einer Zweitaktmaschine für die Anwendung des Verfahrens.Fig.3 shows a vertical section through the cylinder of a two-stroke machine. Fig.q. shows the vertical section through the cylinder of a two-stroke engine with slots 2d .. arranged according to the invention. Figure 5 shows a vertical section through the cylinder of a two-stroke engine for the application of the method.
Abb.6 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Zweitaktmaschine mit Kurbelkasten-Spülung. Abb.7 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Zweitaktmaschine anderer Bauart.Fig.6 is a vertical section through a two-stroke machine with Crankcase flush. Fig.7 is a vertical section through a Two-stroke machine of a different design.
Abb.8 ist ein senkrechter Schnitt durch eine weitere Zweitaktmaschine.Figure 8 is a vertical section through another two-stroke machine.
Besonders eignet sich, zur Ausführung der Erfindung die Zweikolbenmaschine nach Abb. r. Der Pulverflammenstrahl ist hier quer zur Zylinderachse auf die der Einführungsstelle 2 des Kohlenstaubes gegenüberliegende Zylinderwand 3 gerichtet. Die Maschine besitzt einen dem Arbeitszylinder i gegenüberliegenden Kolben 16, der mit einer Stufe 17 für eine Spülluftpumpe5 versehen ist. Die kalte Abspreng- und Fegluft der Spülluftpumpe 5 wird durch einen Überströmkanal 7 durch die um den Umfang des oberen Zylinderteiles verteilt angeordneten Schlitze 12 in den Zylinder q. eintreten gelassen, streicht in geradem Strome durch den ganzen Zylinderquerschnitt und strömt nach ihrem Aufprallen auf den Arbeitskolben i durch die unteren Auspuffschlitze 9 hinaus. Dabei wird die Schlacke, die sich zumeist an der Zylinderwand gegenüber der Einführungsstelle des Kohlenpulvers bildet, durch diesen Abspreng-und Fegluftstrom leicht abgesprengt, weil er in außerordentlich starker Weise senkrecht gegen solche Schlackenkegel bläst. Der volle Strom kalter frischer Spülluft trifft dann am ganzen Zylinderquerschnitt senkrecht auf den abzufegenden heißen Auspuffkolbenbaden i und erzeugt, sich von ihm im rechten Winkel umlenkend, dadurch einen wirksamen Fegstrom auf den Kolbenboden i. Dieser wird immer heißer, weil an ihm die ganzen heißen Auspuffgase vorbeistreichen, als der Kolbenboden an der Eintrittsstelle i2 der Abspreng-und Fegluft und ist infolgedessen am meisten durch die sich an ihm ansetzende Asche gefährdet. Der obere Kolben 16 wird durch die kalte Spülluft gemäß der Erfindung so viel kühler gehalten, daß dort praktisch keine Schlacke anfrittet.The two-piston machine is particularly suitable for carrying out the invention according to fig. r. The powder flame jet is here transversely to the cylinder axis on that of the Introduction point 2 of the coal dust opposite cylinder wall 3 directed. The machine has a piston 16 opposite the working cylinder i, which is provided with a step 17 for a purge air pump5. The cold blast and Sweeping air of the scavenging air pump 5 is through an overflow channel 7 through the around the circumference of the upper cylinder part distributed slots 12 in the cylinder q. enter relaxed, strokes in a straight stream through the entire cylinder cross-section and flows after their impact on the working piston i through the lower exhaust ports 9 addition. Thereby the slag, which is mostly on the cylinder wall opposite the point of introduction of the coal powder, through this blow-off and sweeping air flow easily blasted off because it is extraordinarily perpendicular to such Cinder cone blows. The full stream of cold, fresh purging air then hits the whole Cylinder cross-section perpendicular to the hot exhaust piston baths to be swept i and generated by deflecting itself at right angles, thereby an effective sweeping current on the piston crown i. This is getting hotter because of all the hot exhaust gases on it sweep past as the piston crown at the entry point i2 of the detachment and Purging air and is consequently most of all due to the ashes that attach to it endangered. The upper piston 16 is replaced by the cold purge air according to the invention kept so much cooler that practically no slag frits there.
Bei den Abb. 2 bis & ist die Anfrittung der Asche auf dem heißen Kolbenboden am stärksten, weil er von der Pulverflamme senkrecht getroffen wird, welche bei diesen Abbildungen in Richtung der Zylinderachse auf den Kolben gerichtet ist.In Fig. 2 to & the fritting of the ashes is hot The piston crown is strongest because it is hit vertically by the powder flame, which in these figures is directed towards the cylinder axis on the piston is.
Einkolbige Zweitaktmaschinen können nach Abb. 2 in ähnlicher Weise für die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft dann angewendet werden, wenn die zusätzlichen Ventile 18 für die Abspreng- und Fegluft in den Zylinderdeckel gelegt werden. Dann streicht der kalte Abspreng- und. Fegluftstrom ebenfalls in fast gerader Richtung durch den Zylinderquerschnitt und kommt senkrecht auf den Arbeitskolben i zur Wirkung, wobei er die heiße, angesetzte Schlacke abschreckt, zum Abplatzen bringt und sogleich durch die Auspuffschlitze i9 mit fortnimmt.Single-piston two-stroke engines can, according to Fig. 2, in a similar way can be used particularly advantageously for the present invention when the additional valves 18 for the detonation and sweeping air in the cylinder cover be placed. Then the cold blows off and. Sweeping air flow also in almost straight direction through the cylinder cross-section and comes perpendicular to the Working piston i to the effect, where it quenches the hot, attached slag, flakes off and immediately takes it away through the exhaust vents i9.
Der die Auspuffschlitze steuernde Kolben 2o muß bei Zweitaktmaschinen auf der Kopfhöhe io kleineren Durchmesser bekommen als unterhalb der Ringe. In diesem Ringzwischenraum i i füttern sich gern die abgesprengten Schlackenteilchen ein. Um diesen Ringraum i i des Kolbenkopfes von der abgesprengten Schlacke zu befreien, wird nach Abb. 2 noch eine Reihe von Spülluftschlitzen 21 unterhalb der Auspuffschlitze i9 angeordnet, durch welche ein zweiter Strom 22 von Fegluft im unteren Totpunkt des Kolbens die Rückstände nach den Auspuffschlitzen i9 zu ausbläst.The piston 2o controlling the exhaust ports must be used in two-stroke engines have a smaller diameter at head level than below the rings. In this Annular space i i like to feed in the blasted-off slag particles. In order to free this annular space i i of the piston head from the blasted slag, a row of scavenging air slots 21 below the exhaust slots is shown in Fig. 2 i9 arranged through which a second stream 22 of sweeping air at bottom dead center of the piston to blow out the residue to the exhaust ports i9.
Auch die Doppelkolbenmaschine nach Abb. i kann in dieser Weise am unteren Kolbenringraum i i gereinigt werden.The double-piston machine according to Fig. I can also be used in this way on lower piston ring space i i are cleaned.
Einfacher wird die Bauart, wenn nach Abb. 3 der Kolben i die Spülluft steuert und der Auspuff durch Deckelventile 23 nach oben entweicht. Der Spül- und Fegluftstrom bestreicht dann allerdings nur den Kolbenboden, kühlt aber trotzdem genügend, so daß die Schlackenkuchen abspringen, und reinigt den Ringraum i i mit.The design becomes simpler if, as shown in Fig. 3, the piston i supplies the scavenging air controls and the exhaust escapes through cover valves 23 upwards. The rinsing and However, the sweeping air flow then only brushes the piston crown, but still cools enough so that the cinder cake jump off, and cleans the annulus i i with it.
Während man bei den Abb. 1, 2 und 3 keine über den Spüldruck höher gespannte Fegluft braucht, weil bei diesen drei Anordnungen der volle Spülstrom am ganzen Zylinderquerschnitt senkrecht auf den abzufegenden heißen Kolbenboden voll auftrifft und von ihm im rechten Winkel sich umlenkt und dadurch einen genügend wirksamen radial gerichteten Fegstrom auf den Kolbenboden erzeugt, liegt der Angriff der Fegkraft bei den Abb. q. bis 8 anders. Diesen ist gemeinsam, daß die Spülluft nicht oder nicht ganz über den rein, zu fegenden Kolbenboden wegstreicht. Die Spülluftenergie darf nämlich bei ihrem Eintreten am Kolbenboden nicht aufgezehrt werden, muß vielmehr möglichst ungeschwächt erhalten bleiben, damit die Spülluft, in der kurzen zur Verfügung stehenden Spülzeit auf und ab steigt und den ganzen Zylinderraum q. bestreichen kann. Deshalb wird hier ein besonderer hochgespannter Luftstrom in den Zylinder eingeführt, um mit einer Zusatzkraft die Feggeschwindigkeit der Frischluft über dem Kolbenboden genügend hoch zu bringen und zu verstärken.While in Figs. 1, 2 and 3 none of the flushing pressure is higher Tense sweeping air is needed because with these three arrangements the full flushing flow perpendicular to the hot piston crown to be swept across the entire cylinder cross-section fully impacts and deflects from it at right angles and thus one enough effective radially directed sweeping flow on the piston crown is the attack the sweeping force in fig. q. to 8 different. These have in common that the purge air does not or does not sweep away completely over the piston crown that is to be swept. The purge air energy it must not be consumed when it enters the piston crown, rather it must are preserved as undiminished as possible, so that the purge air is available in the short time standing flushing time increases and decreases and the entire cylinder space q. coat can. That is why there is a special high-tension air flow into the cylinder introduced to increase the sweeping speed of the fresh air with an additional force to bring the piston crown high enough and to strengthen it.
Die Abb. q. zeigt eine andere Ausführung der Abb.2. Während bei dieser die Luftschlitze 2a für zusätzliche Abspreng- und Fegluft unter :den Auspuffschlitzen i9 angeordnet sind, liegen bei Abb. 4. die Spülschlitze a5 auf der einen und: die Auspuffschlitze a6 auf der anderen unteren Zylinderseite. Diese für Ölmaschinen bekannte Zweitaktschlitzspülmaschine wird nun dadurch für die Verwendung aschehaltiger, fester, pulverförmiger Brennstoffe geeignet gemacht, dall die Zusatzspülventile 24. nach Abb. .l, 5 und 6 in den sonst von der Spülluft wenig oder nicht erreichten Ecken angeordnet werden. Durch diese Spülventile 24 wird gleichzeitig während oder erst gegen Ende des normalen Zylinderausspülens durch die vom Kolben gesteuerten Spülschlitze weitere Abspreng-und Fegluft durch den Zylinderraum 4. geblasen. Die Spülventile 24. können senkrecht (Abb. 4) oder waagerecht (Abb. 5) oder schräg (Abb. 6j gelegt und gleichzeitig oder nacheinander gesteuert werden, so daß der Zylinderrauen gleichzeitig oder nacheinander von verschieden gerichteten Spülluftströmen ausgefegt wird.Fig.q. shows another embodiment of Fig.2. While at this the air slots 2a for additional blasting and sweeping air under: the exhaust slots i9 are arranged, in Fig. 4. the flushing slots a5 are on one and: the Exhaust slots a6 on the other lower side of the cylinder. These for oil machines well-known two-stroke slot dishwasher is now used for the usage Ash-containing, solid, powdered fuels made suitable, as the additional flush valves 24. According to Fig. 1, 5 and 6 in the areas otherwise little or not reached by the scavenging air Corners can be arranged. This flushing valves 24 is simultaneously during or only towards the end of normal cylinder rinsing by the piston controlled Scavenging slots further blown air and sweeping air through the cylinder space 4. are blown. the Flushing valves 24. can be positioned vertically (Fig. 4) or horizontally (Fig. 5) or at an angle (Fig. 6j placed and controlled simultaneously or one after the other, so that the cylinder roughness swept out simultaneously or one after the other by differently directed purge air currents will.
Nach der Ausführung nach Abb.5 wird dem Zylinder einer nach dem Zweitakt arbeitenden Brennkraftmaschine durch die Schlitze 2; und 28 Abspreng- und Fegluft zugeführt. Der Auspuff und die Ausspülung der Verbrennungsgase erfolgt durch die Auslaßschlitze 32. Am oberen Teil des Brennraumes befinden sich ein Zusatzspülluftv entil 2.1., 34 oder deren mehrere, von denen beispielsweise 2.1 mit der Spülluftleitung 31 verbunden ist, während 34. höher gespannte Spülluft durch Leitung 33 erhält.After the execution according to Fig. 5, the cylinder becomes one after the two-stroke working internal combustion engine through the slots 2; and 28 blasting and sweeping air fed. The exhaust and the scavenging of the combustion gases are carried out by the Outlet slots 32. There is an additional purge air on the upper part of the combustion chamber entil 2.1., 34 or several, of which, for example, 2.1 with the purge air line 31 is connected, while 34. receives more highly tensioned scavenging air through line 33.
Die Schlitze 28 sind durch das gesteuerte Ventil 35 von der Hochdruckleitung 33 und durch das gesteuerte Doppelventil 29, 30 von der "Ziederdruckleitung getrennt. Die Spülluftschlitze 2; werden ebenfalls von der N iederdruckleitung 31 gespeist und werden von dieser ,durch den Teller 29 des Doppelventiles abgeschlossen.The slots 28 are separated by the controlled valve 35 from the high pressure line 33 and by the controlled double valve 29, 30 from the lower pressure line. The scavenging air slots 2 are also fed by the low pressure line 31 and are fed from this through the plate 29 of the double valve closed.
Abb. 6 stellt die Anwendung der Erfindung auf Maschinen mit Kurbelkastenspülung dar. Der Arbeitskolben i ist als Stufenkolben mit Ringstufe 36 ausgebildet. Beim Abwärtsgange des Kolbens i wird die Spülluft in sonst bekannter Weise durch die Spülschlitze 38 in den Zylinder und durch die Auspuffschlitze 39 ins Freie gedrückt. Ein Teil dieser Kurbelkastenspülluft zweigt von der gemeinsamen Spülluftleitung .13 durch ein Rohr 4.o nach einem im Zylinderdeckel angeordneten Zusatzspülluftventil2d. ab. Außerdem wird aber noch höher gespannte Abspreng-und Fegluft aus dem Ringzylinder 4.2 des Stufenkolbens 1 entnommen, dessen Saugventil -.a. aus der freien Luft oder schon vorgespannte Luft aus dem Kurbelkastengehäuse einsaugt. Dabei wirkt der Ringzylinder 4.2 als Verbundverdichter und drüclit mit allmählich zunehmender Luftspannung beim Hochgehen, des Kolbens i Spülluft in die Überströmleitung nach dem Ventil .41.Figure 6 illustrates the application of the invention to crankcase scavenging machines The working piston i is designed as a stepped piston with an annular step 36. At the Downward gears of the piston i is the purge air in an otherwise known manner through the Flushing slots 38 are pushed into the cylinder and through the exhaust slots 39 to the outside. Part of this crankcase scavenging air branches off from the common scavenging air line .13 through a pipe 4.o after an additional purge air valve2d arranged in the cylinder cover. away. In addition, the air from the ring cylinder is even more highly tensioned 4.2 of the stepped piston 1 removed, the suction valve -.a. from the open air or already sucked in pretensioned air from the crankcase. The ring cylinder acts here 4.2 as a compound compressor and drüclit with gradually increasing air tension at Go up, the piston i scavenging air into the overflow line after the valve .41.
Abb. ; -neigt, wie man solche Zweitaktinaschinen mit der Erfindung ausrüsten kann, l.ei welchen die Spül- und Auspuffschlitze 4.6, .I; übereinanderliegen und die Spülluft erst auf den Kolbenboden und dann im Kreise herum durch den Zylinder geblasen wird. Dabei können wieder, ähnlich wie in Abb. 5 und 6, Nachspülventile oder wirkungsgleiche Nachspülorgane (z. B. Kolbenschieber, Schalenschieber oder Drehhähne) in der Nähe des Zylinderdeckels angeordnet sein. Man kann aber auch an der von den Schlitzen 46, 4.; nicht besetzten Zylinderseite weitere Zusatzspülluftschlitze 4.8 und .l9 anordnen und durch sie die Abspreng- und Fegluftströrne in den Arbeitszylinder schicken. Die Zusatzspülluftschlitze 4.8 und 49 werden von der durch die normalen Spülschlitze 4.6 aus der Leitung .I6 eintretenden, niedrig gespannten Spülluft mitgespeist.Fig.; -Tends how to make such two-stroke machines with the invention can equip, l.with which the flushing and exhaust ports 4.6, .I; lie on top of each other and the purge air first on the piston crown and then in a circle through the cylinder is blown. Again, similar to Fig. 5 and 6, rinse valves can be used or rinsing devices with the same effect (e.g. piston valve, shell valve or Rotary taps) be arranged in the vicinity of the cylinder cover. But you can also that of slots 46, 4 .; Unoccupied cylinder side further additional purge air slots 4.8 and .l9 arrange and through them the blasting and sweeping air streams into the working cylinder send. The additional rinsing vents 4.8 and 49 are used by the normal Flushing slots 4.6 from line .I6, low-pressure purging air entering.
Die eine der beiden in Abb. 7 für die Ventile 51 und 53 notwendigen Steuerwellen kann entbehrt «-erden, wenn man nach Abb. 8 das Zwischenventil 55 in gleicher Richtung mit dem Kopfende des Spülluftventils 5 i aufstößt und in den Kanal 56 für beide Ventile die höher gespannte Aufladeluft einführt.One of the two necessary for valves 51 and 53 in Fig. 7 Control shafts can be dispensed with, if, as shown in Fig. 8, the intermediate valve 55 in the same direction with the head end of the purge air valve 5 i abuts and into the channel 56 introduces the higher-pressure supercharging air for both valves.
Die angegebenen Bauweisen lassen sich natürlich auch für doppelt wirkende Maschinen verwenden. In allen Fällen wird durch die neben oder hinter der normalen Spülluft in anderer Richtung in den Zylinder eintretende Abspreng- und Fegluft, die zum Teil unter höherer Spannung als die nur niedrig gespannte Spülluft steht, ein rasches Abkühlen der angesetzten Schlackenkrusten erzielt, wodurch diese abspringen und durch die Fegluft durch den Auspuff hinausgeschafft werden. Durch diese Maßnahme werden solche Zweitaktbrennkraftmaschinen erst für den Kohlenpulverbetrieb geeignet gemacht. Die Erfindung findet nicht nur Anwendung bei reinen Kraftmaschinen, sondern auch für solche Maschinen, deren Hauptzweck auf anderen Gebieten liegt, die z. B. nur gespannte Abgase erzeugen sollen.The specified designs can of course also be used for double-acting Use machines. In all cases it is by the beside or behind the normal Scavenging air in the other direction entering the cylinder, which is partly under higher tension than the only low tensioned purge air, a rapid cooling of the attached slag crusts achieved, causing them to jump off and be carried out by the sweeping air through the exhaust. By this measure such two-stroke internal combustion engines are only suitable for coal powder operation made. The invention is used not only in pure power machines, but also for machines whose main purpose is in other areas, e.g. B. should only generate stressed exhaust gases.
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