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Verfahren zum Betrieb von mit Wasserstoff arbeitenden Gasmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von mit Wasserstoff arbeitenden
Gasmaschinen, bei denen das Gas in verflüssigtem Zustande vorhanden ist und durch
Erwärmung in den gasförmigen Zustand zurückgeführt wird. Ziel der Erfindung ist
es, durch Erhöhung der Wirtschaftlichkeit eines derartigen Verfahrens die Verwendung
flüssigen Wasserstoffes als heimischen, nicht Devisen zehrenden Treibstoff in den
Bereich wirtschaftlicher Möglichkeiten zu rücken. Zu diesem Zweck besteht die Erfindung
darin, daß das sich entwickelnde Brenngas am Ende der Verdichtung des zur Verbrennung
-erforderlichen Lademittels im Arbeitszylinder unter Eigendruck in den Arbeitszylinder
-eingeführt wird. Von besonderer Bedeutung ist ein solches Verfahren für den Betrieb
von Motoren, die nach dem Dieselprinzip derart betrieben werden, daß, wie bei Gasmaschinen
an sich bekannt, in den Arbeitszylinder Luft eingeführt und in ihm so hoch verdichtet
wird, daß das gegen Ende der Verdichtung eingeführte Wasserstoffgas sich von selbst
entzündet.
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Die Erkenntnis, daß es für eine wirtschaftliche Verwendung flüssigen
Wasserstoffes als Motorentreibstoff unerläßlich ist, einen möglichst großen Teil
der Verflüssigungsenergie zurückzugewinnen, ist nicht neu. Die bekannten, in, dieser
Richtung zielenden Vorschläge gehen jedoch einen vollständig anderen Weg, indem
sie eine .erhöhte Wirtschaftlichkeit durch Herabsetzung der unteren Temperaturen
eines thermischen Kreisprozesses erstreben.
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Der Lösungsweg, den die Erfindung benutzt, ist hiervon völlig verschieden.
Man hat zwar auch schon vorgeschlagen, unter Druck stehenden Wasserstoff im gegebenen
Augenblick in den Zylinder eines Verbrennungsmotors einströmen zu lassen. Bei diesem
Verfahren handelt es sich jedoch um ein ganz anderes Problem, nämlich um die Ausnutzung
des durch chemische Entwicklung von Wasserstoff erzeugten Druckes, um eine Druckpumpe
für das brennbare Gas entbehrlich zu machen. Beim Erfindungsgegenstand handelt es
sich demgegenüber um die Aufgabe, die Verflüssigungsenergie des Wasserstoffes beim
Betrieb von Verbrennungsmotoren so nutzbar zu machen, daß ein wirtschaftlicher Betrieb
sichergestellt ist. Der Entwicklungsverlauf, den die Technik bisher genommen hat,
zeigt, daß dieser Lösungsgedanke, der gerade auch in Verbindung mit dem an sich
bekannten Gasdieselverfähren höchste Wirtschaftlichkeit verspricht, keinesfalls
nahegelegen hat.
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Es seien an dieser Stelle seinige Ausführungen über die Bedeutung
der Verwendungsmöglichkeit von flüssigem Wasserstoff als Treibstoff für Motoren
gemacht.
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Im Gegensatz zu Methan und anderen organischen, d. h. kohlenstoffhaltigen
Gasen ist Wasserstoff ein Brennstoff, der an den Ventilen. und am Zylinder keinen
Kohlenansatz
verursacht. Diese Tatsache in Verbindung mit der Möglichkeit,
Wasserstoff überall durch Elektrolyse zu .erzeugen, unabhängig von natürlichem Vorkommen
oder Destilla tionsvorgängen, ferner die Tatsache, d@ l Wasserstoff pro Gewichtseinheit
einen dt@@:@ mal so großen Energiegehalt als die bekaml@ ten Treibstoffe besitzt,
beweist zur Genüge, von welcher Bedeutung die Möglichkeit der Verwendung von flüssigen
Wasserstoffen als Treibstoff für Motoren, insbesondere auch für Motoren von Fahrzeugen,
ist. Die Erschließung der Verwendung flüssigen Wasserstoffes als Treibstoff bedeutet
iendlich eine außerordentliche Erhöhung des Aktionsradius des Fahrzeuges, der ja
zu dem Kaloriegehalt des Treibstoffes pro Gewichtseinheit in einem direkten Verhältnis
steht, insbesondere wenn man an Flugschiffe oder Flugzeuge denkt.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
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i stellt einen Behälter dar für das verflüssigte Gas, welcher mittels
eines Isoliermittels 2 gegen Wärme geschützt ist, um zu erreichen, daß möglichst
wenig Flüssigkeit von selbst verdampft. Die Speisepump1C 3, angetrieben durch den
Exzenter q., pumpt den verflüssigten Wasserstoff in die Schlange 5, die das Auspuffrohr
6 umgibt. In dieser Schlange wird das verflüssigte Gas wieder gasförmig und erreicht
einen hohen Druck, welcher so bemessen ist, daß er höher ist als der höchste Druck,
der durch die Kompression im Zylinder erreicht wird. Wenn sich dann das Einlaßventi17
öffnet, welches dem Einlaßventil eines normalen Dieselmotors entspricht, entzündet
sich das Gas an der heißen Luft im Innern des Zylinders, so daß der Expansionshub
bzw. Verbrennungshub des Dieselmotors in Gang kommt. 8 stellt das Auspuffventil
dar, während 9 das Ansaugventil für die Luft angibt.
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Derjenige Teil des verflüssigten. Gases, welcher sich im Behälter
i selbsttätig vergast, gelangt durch das Rohr i o in die Ansaugleitung i i und wird
somit mit verdichtet. Es ist dies wegen der guten Isolierung des Behälters nur ein
verhältnismäßig kleiner Teil, der ,aber auf diese Weise nicht verlorengeht, sondern
auch mit eingesaugt wird. Wird der Motor angehalten, so entwickelt sich durch die
selbständige Verdampfung im Behälter i ein Druck. Wenn dieser über das normale Maß
steigt, öffnet sich das Sicherheitsventil so daß das Gas gefahrlos entweichen kann.
bemerken ist noch, daß, falls die Speiseinpe 3 etwas zu viel flüssigen Brennstoff
'pumpt, der überschuß durch das Sicherheitsventil 13 wieder in die Ansaugleitung
14 zurückfließt. Ferner sei noch erwähnt, daß die Schlange 5 anfänglich von größerem
Durchmesser ist, damit nicht gleich von vornherein dem Auspuffrohr 6 zuviel Wärme
entzogen wird, wodurch man Gefahr läuft, daß das Auspuffrohr, welches sehr viel
Wasserdampf enthält, an einer Stelle zufriert. Im vorliegenden Falle wird dies dadurch
erreicht, daß die ersten Windungen der Schlange nicht dicht auf dem Auspuffrohr
anliegen. Man könnte auch denselben Effekt dadurch erreichen, daß man um das Auspuffrohr
ein Isoliermittel legt, welches nach und nach dünner oder weniger wirksam gestaltet
wird. Die Hauptsache ist nur, daß den Auspuffgasen die Wärme allmählich entzogen
wird und nicht plötzlich an einem Punkte, um, wie gesagt, ein Zufrieren zu vermeiden.
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Es ist selbstverständlich, daß man die Wärme zur Vergasung der verflüssigten
Gase auch dem Kühlwasser des Motors oder endlich der umgebenden Luft entnehmen kann.