DE59882C

DE59882C - Hydrocarbon engine operating without a pilot flame

Info

Publication number: DE59882C
Application number: DENDAT59882D
Authority: DE
Original assignee: H. A. STUART in Bletchley, County of Buckingham, und CH. R. BlNNEY in London, 5 Hackney Road, England
Anticipated expiration: 1910-12-07

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Diese Erfindung betrifft eine in erster Linie an Kohlenwasserstoffmaschinen, dann aber auch an Gasmaschinen anzuwendende Einrichtung, durch welche die Zündflamme in Wegfall kommt. Zu diesem Zwecke ist die Kammer, in welcher die Explosionen des Gemisches aus Luft und verdampftem flüssigen Kohlenwasserstoff bezw. Gas stattfinden, im Innern mit einer eine möglichst grofse Fläche bietenden Anzahl von Heizrippen oder Heizröhren versehen, so dafs die durc.h die Explosionen eintretende Erhitzung dieses Behälters nicht nur zur Verdampfung des eingespritzten Kohlenwasserstoffes, sondern auch zur Entzündung des in dem Behälter erzeugten explosiven Gemisches dient. Nur beim Anlassen der Maschine ist die Benutzung einer besonderen Heizvorrichtung erforderlich.This invention relates primarily to, but then also, hydrocarbon engines Applicable device to gas engines, through which the pilot flame is omitted comes. For this purpose is the chamber in which the explosions of the mixture are made Air and evaporated liquid hydrocarbon respectively. Gas take place inside with a number of heating ribs or heating tubes offering the largest possible area, so that the heating of this container caused by the explosions not only to vaporize the injected hydrocarbon, but also to ignite of the explosive mixture generated in the container is used. Only when starting the machine the use of a special heating device is required.

Um bei der starken Erhitzung der Mischkammer eine vorzeitige Entzündung des explosiven Gemisches zu verhüten, wird zuerst die zur Ladung erforderliche Luftmenge zusammen geprefst und in diese zusammengeprefste Luft das OeI bezw. Gas erst eingespritzt, wenn die Explosion stattfinden soll. Zur Regelung der Erhitzung der Mischkammer ist dieselbe mit einem. Mantel umgeben, welcher unten eine Oeffnung und oben einen Abzug hat, so dafs ein Luftstrom durch den Zwischenraum zwischen Mischkammer und Mantel hindurchziehen kann. Ein Schieber bezw. eine Drosselklappe, mittelst deren der obere Abzug mehr oder minder freigelegt werden kann, dient zur Regelung der Luftmenge, welche an der Mischkammer vorbeizieht.In order to avoid premature ignition of the explosive when the mixing chamber is overheated To prevent a mixture, the amount of air required for the cargo is first compressed and in this compressed air the OeI respectively. Gas is not injected until the Explosion is supposed to take place. The same is used to regulate the heating of the mixing chamber one. Surrounding coat, which has an opening at the bottom and a vent at the top, so that draw a stream of air through the space between the mixing chamber and the jacket can. A slide respectively. a throttle valve, by means of which the upper trigger is more or less can be exposed, is used to regulate the amount of air that is at the mixing chamber passes by.

Die Regelung des Ganges der Maschine erfolgt mittelst Regulators, welcher das Saugventil der Speisepumpe derart beeinflufst, dafs bei einem zu raschen Gange der Maschine ein Theil der von der Pumpe angesaugten Flüssigkeit wieder in den Vorrathsbehälter zurückgedrückt wird, so dafs der in die Mischkammer gelangende Theil nicht hinreicht, um ein verbrennbares Gemisch zu bilden. Dieser letztere Theil dient dann als blofses Schmiermittel für den Cylinder.The speed of the machine is regulated by means of a regulator, which controls the suction valve the feed pump in such a way that if the engine is running too quickly, it cuts in Part of the liquid sucked in by the pump is pushed back into the storage container so that the part that gets into the mixing chamber is insufficient to produce a combustible one To form mixture. This latter part then serves as a mere lubricant for the cylinder.

Fig. ι der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht theils in Verticalschnitt, theils in Seitenansicht eine nach vorliegender Erfindung construirte Kohlenwasserstoffmaschine der Viertakttype; Fig. 2 ist eine Endansicht derselben, Fig. 3 ein Verticalschnitt durch die Mischkammer nach x-x, Fig. 1 ; Fig. 4 veranschaulicht den auf dem oberen Abzug des Mischkammermantels angeordneten Schieber; Fig. 5 und 6 zeigen die Einspritzdüse mit der Zerstäubungsvorrichtung; Fig. 7 und 8 stellen einen Grundrifs und Verticalschnitt einer Abart der Misch- und Verdampfungskammer dar; Fig. 9 und 10 zeigen den Motor im Längenschnitt und Querschnitt mit einer gegenüber der Einrichtung nach Fig. 1 und 2 veränderten Anordnung des Lufteinlafsventils.FIG. 1 of the accompanying drawing illustrates, partly in vertical section and partly in side view, a hydrocarbon engine of the four-stroke type constructed according to the present invention; Fig. 2 is an end view of the same, Fig. 3 is a vertical section through the mixing chamber according to xx, Fig. 1; 4 illustrates the slide arranged on the upper exhaust of the mixing chamber jacket; Figures 5 and 6 show the injection nozzle with the atomizing device; 7 and 8 show a plan and vertical section of a variant of the mixing and evaporation chamber; 9 and 10 show the engine in longitudinal section and cross-section with an arrangement of the air inlet valve which is different from that of the device according to FIGS.

Zwischen den Seitentheilen des Gestelles a ist auf der Bodenplatte der den flüssigen Kohlenwasserstoff enthaltende Behälter a^x an-Between the side parts of the frame a , the container a ^x containing the liquid hydrocarbon is attached to the base plate.

geordnet. Das Gestell trägt den Cylinder b, in welchem sich der Kolben c hin- und herbewegt. Die Pleuelstange d setzt mittelst der Kurbel e die Welle / in Drehung, welche ihrerseits mittelst Zahnradgetriebes /z/z¹ die Welle g in Drehung setzt. Das Uebersetzungsverhältnifs zwischen h und h¹ ist derart, dafs die Welle g auf je zwei Umdrehungen der Welle f eine Umdrehung macht. Der Lufteintritt in die Mischkammer k erfolgt durch das Ventil z, der Abzug der Verbrennungsgase durch das Auspuffventil j, welches von der Welle g aus mittelst eines Daumens j¹ und des Winkelhebels j² geöffnet und durch eine Feder wieder geschlossen wird.orderly. The frame carries the cylinder b in which the piston c moves back and forth. The connecting rod d sets the shaft / in rotation by means of the crank e , which in turn sets the shaft g in rotation by means of a gear drive / z / z ^1. The transmission ratio between h and h ¹ is such that the shaft g makes one revolution for every two revolutions of the shaft f. Air enters the mixing chamber k through valve z, the exhaust of the combustion gases through exhaust valve j, which is opened from shaft g by means of a thumb j ¹ and angled lever j ² and closed again by a spring.

Mit dem hinteren Ende des Cylinders b ist die Mischkammer k verbunden, in welcher, wie aus Fig. 3 ersichtlich' ist, Heizrippen k¹ oder nach Fig. 7 und 8 durchgehende Heizrohre angeordnet sind. Das Innere der Mischkammer steht durch einen Kanal k² mit dem hinteren Cylinderende in Verbindung. Die lichte Weite dieses Kanals k² ist kleiner als der Querschnitt des Cylinders und auch kleiner als der Querschnitt der Mischkammer. Letztere ist von einem Mantel / umgeben, welcher zweckmäfsig mit einem schlechten Wärmeleiter, z. B. Asbest, bekleidet und im dargestellten Falle unten offen, oben dagegen mit einem Abzug Z¹ versehen ist, welcher mittelst eines Schiebers Z² mehr oder weniger geöffnet werden kann. Die durch das Ventil i in die Mischkammer eintretende Luft wird dem Raum zwischen der Mischkammer und dem Mantel Z entnommen, gelangt also bereits in vorge^: wärmtem Zustande in die Mischkammer.The mixing chamber k is connected to the rear end of the cylinder b , in which, as can be seen from FIG. 3, heating ribs k ¹ or, according to FIGS. 7 and 8, continuous heating tubes are arranged. The interior of the mixing chamber communicates with the rear end of the cylinder through a channel k ^2. The clear width of this channel k ² is smaller than the cross section of the cylinder and also smaller than the cross section of the mixing chamber. The latter is surrounded by a jacket /, which is expediently provided with a poor heat conductor, e.g. B. asbestos, clothed and in the illustrated case open at the bottom, but provided with a trigger Z ¹ at the top, which can be opened more or less by means of a slide Z ^2. The air entering through the valve i in the mixing chamber is removed from the space between the mixing chamber and the jacket Z, that is already reached in ^pre-: wärmtem state in the mixing chamber.

Die Zufuhr der in dem Behälter a^l enthaltenen Flüssigkeit nach der Mischkammer erfolgt mittelst der Pumpe m und der anschliefsenden Saugleitung πι^λ und Druckleitung m², durch welche die Flüssigkeit in . den Zerstäuber η tritt. Letzterer besteht aus einer Düse η¹, aus welcher die Flüssigkeit als ■feiner Strahl gegen eine an dieser Düse η¹ befestigte, schräg gestellte Platte n² geschleudert und hierdurch fein zerstäubt wird. Die Pumpe m wird ebenfalls von der Welle g aus mittelst des Daumens ο und des Winkelhebels o¹ betrieben. Letzterer wirkt mittelst des Gelenkes o² auf den Pumpenkolben. Eine am Winkelhebel o¹ wirkende Feder o³ schnellt den Winkelhebel zurück, sobald das freie Ende desselben von dem Daumen ο nicht mehr beeinflufst wird. Dieses Zurückschnellen hat die Wirkung, dafs die Oelladung sehr rasch in die Mischkammer eingespritzt wird. Der Hub des Pumpenkolbens und damit die Stärke der Ladung läfst sich mittelst des verstellbaren Anschlages p¹ regeln. Die Zeit der Einspritzung kann durch Verstellen des Daumens 0 geregelt werden. Der Daumen 0 sitzt zu diesem Behufe an einem Ring, welcher mittelst der Schraube ρ in jeder gewünschten Stellung auf der Achse g befestigt werden kann.The supply of the liquid contained in the container a ^l to the mixing chamber takes place by means of the pump m and the subsequent suction line πι ^λ and pressure line m ² , through which the liquid in. enters the atomizer η. The latter consists of a nozzle η ¹ , from which the liquid is thrown as a fine jet against an inclined plate n ² attached to this nozzle η ¹ and thereby finely atomized. The pump m is also operated from the shaft g by means of the thumb o and the angle lever o ¹ . The latter acts on the pump piston by means of the joint o ^2. A spring o ³ acting on the angle lever o ¹ snaps the angle lever back as soon as the free end of the same is no longer influenced by the thumb ο. This snapback has the effect that the oil charge is injected very quickly into the mixing chamber. The stroke of the pump piston and thus the strength of the charge can be regulated by means of the adjustable stop p ¹ . The time of the injection can be regulated by adjusting the thumb 0. The thumb 0 sits on a ring for this purpose, which can be fastened by means of the screw ρ in any desired position on the axis g.

Der Regulator q, Fig. 2, wird von der Achse f aus mittelst der Riemscheiben r¹ r³, des Riemens r², der Welle r⁴ und der Kegelräder r⁵ angetrieben. Läuft die Maschine zu schnell, so dafs die Kugeln r sich von der Spindel q¹, Fig. 1, entfernen, so verschieben sie letztere nach abwärts, so dafs die Spindel q¹ das Saugventil 5 etwas aufstöfst und nun beim Niedergang des Pumpenkolbens ein Theil des vordem angesaugten Oeles wieder in den Behälter a¹ zurückgedrückt wird. Die Federn q² bezw. s¹ sind beständig bestrebt, die Spindel q^l bezw. das Saugventil s in die normale Stellung zurückzubringen.The regulator q, FIG. 2, is driven from the axis f by means of the pulleys r ¹ r ³ , the belt r ² , the shaft r ⁴ and the bevel gears r ⁵ . If the machine runs too fast, so that the balls r move away from the spindle q ¹ , Fig. 1, they move the latter downwards, so that the spindle q ¹ opens the suction valve 5 somewhat, and now a part when the pump piston descends of the previously sucked in oil is pushed back into the container a ¹ . The springs q ² respectively. s ¹ are constantly striving to be the spindle q ^l . return the suction valve s to the normal position.

Die Maschine wirkt in folgender Weise:The machine works in the following way:

Angenommen, es befinden sich die Theile der Maschine in der durch Fig. 1 veranschaulichten Stellung und unter der Misch- und Verdampfungskammer k sei eine Heizvorrichtung angeordnet. Sobald die Kammer k geeignet erhitzt ist, wird das Schwungrad in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung von Hand gedreht. Der sich nach , dem vorderen Ende des Cylinders bewegende Kolben übt alsdann eine Saugwirkung aus, wodurch das Lufteinlafsventil i geöffnet und Luft in die Mischkammer eingesaugt wird. Beim Rückgang des Kolbens wird diese Luft zusammengeprefst. Inzwischen hat die Pumpe m aus dem Behälter a^l eine Ladung OeI angesaugt. Um die Zeit herum, wenn der Kolben seinen zweiten Vorwärtsgang beginnt, wird eine gleiche Menge OeI in fein zerstäubtem Zustande in die Verdampfungskammer k gespritzt, wodurch in Verbindung mit der comprimirten Luft ein explosives Gemisch entsteht, welches sich infolge der Erhitzung durch die Heizrippen bezw. Heizrohre der Mischkammer entzündet und den Kolben vortreibt. Beim Rückgang des Kolbens wird das Auspuffventil j geöffnet, so dafs die Verbrennungsgase ausgestofsen werden, worauf sich dann der beschriebene Viertakt wiederholt. Nach kurzer Zeit kann die Heizvorrichtung, mittelst welcher die Mischkammer im Anfang erhitzt wird, entfernt werden, da dann die Heizrippen bezw. Heizrohre durch die Verbrennung der Explosivmischungen hinreichend erhitzt werden, um eine Selbstentzündung der letzteren herbeizuführen.Assume that the parts of the machine are in the position illustrated by FIG. 1 and that a heating device is arranged under the mixing and evaporation chamber k. As soon as the chamber k is suitably heated, the flywheel is rotated by hand in the direction indicated by the arrow. The piston moving towards the front end of the cylinder then exerts a suction effect, whereby the air inlet valve i is opened and air is sucked into the mixing chamber. When the piston goes down, this air is compressed. In the meantime, the pump m has sucked in a load of OeI from the container a ^1. Around the time when the piston begins its forward second speed, an equal amount of oil is injected k into the evaporation chamber in a finely atomized state, whereby an explosive mixture is produced in conjunction with of compressed air, which BEZW as a result of heating by the heating fins. The heating tubes of the mixing chamber ignite and the piston advances. When the piston retracts, the exhaust valve j is opened so that the combustion gases are expelled, whereupon the four-stroke described is repeated. After a short time, the heating device, by means of which the mixing chamber is heated in the beginning, can be removed, since then the heating ribs respectively. Heating pipes are heated sufficiently by the combustion of the explosive mixtures to cause the latter to self-ignite.

Die vorzeitige Selbstzündung des Explosivgemisches kann in wirksamer Weise dadurch verhindert werden, dafs das Lufteinlafsventil i, wie Fig. 9 und 10 veranschaulichen, so angeordnet wird, dafs die Luft unmittelbar in den Cylinder b eingesaugt wird. Bei dieser Einrichtung kann die Verdampfung bezw. Vergasung in der Kammer α bereits während desPremature self-ignition of the explosive mixture can be effectively prevented by arranging the air inlet valve i, as shown in FIGS. 9 and 10, so that the air is sucked directly into the cylinder b . In this device, the evaporation can BEZW. Gasification in the chamber α already during the

Vorganges des Kolbens erfolgen, denn zufolge des verhältnifsmäfsig engen Verbindungskanals k^% tritt keine nennenswerthe Ueberströmung von Dämpfen oder Gas aus der Kammer k nach dem Cylinder b ein, vielmehr füllt sich letzterer fast ausschliefslich mit Luft, welche durch das sich öffnende Ventil i dicht hinter dem Kolben eintritt. Beim Rückgang des Kolbens wird die zuvor eingesaugte Luft aus dem Cylinder b in die Kammer k verdrängt, wodurch das Explosivgemisch gebildet wird, welches sich dann zufolge der Erhitzung durch die Heizrippen bezw. Heizrohre von selbst entzündet. Operation of the piston take place, because due to the relatively narrow connecting channel k ^% there is no significant overflow of vapors or gas from the chamber k to the cylinder b , rather the latter fills almost exclusively with air, which through the opening valve i close behind the Piston enters. When the piston recedes, the previously sucked in air is displaced from the cylinder b into the chamber k , whereby the explosive mixture is formed, which is then respectively due to the heating by the heating ribs. Heating pipes ignite by themselves.

Anstatt die Luft mittelst des Arbeitskolbens zu coraprimiren, kann hierzu auch eine besondere Pumpe benutzt werden, in welchem Falle dann bei jeder Kurbelumdrehung eine Explosion erfolgen kann, statt wie im vorbeschriebenen .Falle erst . bei jeder zweiten Kurbelumdrehung.Instead of coraprimating the air by means of the working piston, a special one can also be used for this purpose Pump can be used, in which case an explosion can then occur with each turn of the crank, instead of as described above .Fall first. every second turn of the crank.

Bei vorliegender Einrichtung des Motors können auch die schwereren Kohlenwasserstofföle als Betriebsmittel benutzt werden. Auch arbeitet der Motor sehr sparsam, da schon eine schwäche Mischung genügt; dabei ist noch der Vortheil vorhanden, dafs der Kolben auch noch durch die Ausdehnung der heifsen Luft vorgetrieben wird, ähnlich wie bei einem Heifsluftmotor.If the engine is set up in this way, the heavier hydrocarbon oils can also be used be used as resources. The engine is also very economical, since it does a weak mixture is enough; there is still the advantage that the piston is also propelled forward by the expansion of the hot air, similar to that of one Hot air engine.

Der mit den Heizrippen bezw. Heizrohren versehene Verdampfungskörper kann auch bei Gasmotoren Anwendung finden. In diesem Falle dient derselbe dann nicht mehr zum Verdampfen von flüssigen Kohlenwasserstoffen, sondern lediglich zur Erhitzung des Gas- und Luftgemisches bis zur Entzündungstemperatur.The one with the heating ribs respectively. Evaporation bodies provided with heating pipes can also be used Find gas engines application. In this case it is no longer used to evaporate liquid hydrocarbons, but only to heat the gas and air mixture up to the ignition temperature.

Claims

Patent Claims:

1. A hydrocarbon machine that works without a pilot flame, in which, in order to prevent premature self-ignition, the piston only pushes pure air into a hot explosion chamber (k) which is in constant open communication with the cylinder and only changes after the stroke, i.e. at the beginning of the piston process Hydrocarbon is injected finely divided into chamber (k) , so that it evaporates here, mixes with the hot air, and ignition can then take place on the hot walls.

2. In an engine according to claim i. the arrangement of a casing (I), which is open at the bottom and surrounding the mixing chamber, on which an adjustable trigger (V) is attached to prevent excessive heating of the mixing chamber by opening it to a greater or lesser extent.

3. In an engine according to claim 1. the arrangement of a regulator (q) which, when the engine is running too fast, opens the suction valve (s) of the feed pump (m) by shifting the regulator spindle (q ^x ) , in such a way that the latter then has one Part of the charge is pushed back into the storage container (a ¹ ) and only the remainder enters the mixing chamber.

1 sheet of drawings.