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Gasdampfmaschine für leicht- oder schwerflüssige oder staubförmige
Brennstoffe mit einer vom Arbeitszylinder getrennt angeordneten und gesteuerten
Brennkammer Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasdampfmaschine für leicht- oder
schwerflüssige oder staubförmige Brennstoffe mit einer vom Arbeitszylinder getrennt
angeordneten und gesteuerten, im Innern mit feuerfesten Steinen ausgelegten, durch
Druckluft unter gleichbleibendem Druck gehaltenen Brennkammer, die aus einer kleineren
Kammer und einer mit dieser unmittelbar verbundenen, nachgeschalteten größeren Kammer
besteht. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die als Brennraum dienende
kleinere Kammer und die als Ausgleichsraum dienende größere Kammer durch Schirm-
bzw. Prallwände voneinander getrennt sind, die versetzt zur Einführungsrichtung
des Brennstoffes in die kleinere Kammer angeordnete öffnungen oder Kanäle aufweisen,
und daß beide Kammern während des Arbeitsvorganges ständig Wasser zugeführt wird.
Zweckmäßig münden dabei in die beiden Kammern von unten her hineinragende, oben
offene Wasserzuführungsrohre, deren Wasserstand gleichbleibend gehalten wird.
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Es ist bekannt, dem gasförmigen Treibmittel vor Zuleitung zur Kraftmaschine
Wasserdampf zuzuführen.. Auch hat man die Temperatur des Treibmittels bereits durch
Zusatz von Wasser geregelt. Ferner gibt es Vorrichtungen, bei denen die Verbrennung
des Treibmittels in einem besonderen Raum erfolgt,.während die Verbrennungsgase
einem zweiten. Raum zugeführt werden, in dem sie sich durch Vermischen mit Luft
abkühlen. Brennstoffe verschiedener Art können bei dieser Einrichtung nicht vergast
werden. Auch werden die aus der Vorkammer austretenden Gase unmittelbar in die zweite
Kammer hineingeschleudert, ohne daß Schirm- oder Prallwände vorhanden sind, die
.eine beständige hohe Hitze in der Vorkammer gewährleisten. Die beiden Kammern sind
ferner weder unter gleichmäßigen Druck gesetzt noch ist eine Regelung der Temperatur
möglich. Schließlich gibt es Gasdampfmaschinen, bei denen vorvergaste Brennstoffe
durch Ventilsteuerung in einen gemeinsamen Raum unter Zusatz von Preßluft eingeführt,
darin verbrannt, dann ebenfalls unter Ventilsteuerung in einen Sammelraum geleitet
werden, während die Brennkammer durch Preßluft ausgespült wird. Pulverförmige Brennstoffe
können in dieser Maschine nicht verbrannt werden. Ebenfalls sind die der starken
Verbrennungshitze ausgesetzten Ventile und Maschinenteile einem starken Verschleiß
ausgesetzt.
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Gegenüber den bekannten Einrichtungen bestehen die Vorteile des Erfindungsgegenstandes
einerseits in einer einfachen Bauart und einem höheren Wirkungsgrad, da innerhalb
der
Brennkammer Ventile vermieden sind. Die Anordnung gemäß der Erfindung gewährleistet
ferner ein weiches Arbeiten, weil keine plötzliche schlagartige, sondern -eine laufende
Verbrennung stattfindet. Brenn=. stoffverluste und Werkstoffverbrauch sind veY=-mieden,
da das aus beliebigem Brennstoff' bestehende Treibmittel in der großen Hitze der
glühenden Vorkammer restlos verbrannt wird und andererseits die Temperatur der auf
die Kraftmaschine einwirkenden Gase stark herabgesetzt ist. Die Vorrichtung kann
in einfacher Weise gewartet und geregelt werden. Sie ist zum Betrieb von Kolbenmaschinen
und Turbinen geeignet.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung gemäß
der Erfindung schematisch und teilweise im Längsschnitt dargestellt.
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i ist die aus mehreren Zylindern bestehende Kraftmaschine, die an
ihrem einen Ende unter Vermittlung einer Reibungskupplung mit einem an sich bekannten
Druckluftverdichter 3 gekuppelt ist. Der Verdichter 3 kann jedoch auch für sich
in geeigneter Weise angetrieben sein. Die von dem Verdichter 3 erzeugte Druckluft
wird durch -eine Rohrleitung 4, 5, 6 einer Brennkammer 7, 13 zugeführt. Der Leitungsteil
s ist schlangenförmig gewunden und in einem Behälter 8 angeordnet, durch den über
eine Leitung i o die Auspuffgase der Kraftmaschine hindurchgeleitet werden. In den
Rohrteil 6 münden zwei Brennstoffzuführungen i i bzw. 12, so daß der Kraftstoff
nach an sich bekannter Mischung mit der Druckluft in den am vorderen Ende der Kammer
7 befindlichen Brennraum 13 eingebracht werden kann. Mit der Zuführung i2 wird leichtflüssiger
Brennstoff, mit der Vorrichtung i i schwerflüssiger oder staubförmiger Brennstoff
o. dgl. unter Verwendung je einer an sich bekannten Pumpe o. dgl. gefördert. Zur
Entzündung des Kraftstoffes dient eine Glühkerze 14, die von oben her in den Zündraum
i3 hineinragt. Die ganze Kammer 7 und 13 wird im Innern mit feuerfestem Werkstoff
16 ausgelegt, und zwar in der Weise, daß an den vorderen Zündraum 13 ein mehrfach
gewundener Kanal i 8 sich anschließt, dessen Anfang seitlich, d. h. versetzt zur
Einlaßöffnung des Brennstoffes in dis Brennkammer, angeordnet ist, so daß dieser
gegenüber eine Trennwand 2o gebildet wird.
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Von unten her münden sowohl in den Zü ndraum 13 als auch im. den rückwärtigen
Teil der Brennkammer 7 eine Mehrzahl von senkrechten Wasserstandsrohren 23, 24,
25, deren Wasserstand durch einen Regler 26 auf gleicher Höhe gehalten wird. Das
den Kanälen 23, 24, 25 zugeführte Wasser wird einer Leitung 27, 28, 29 entnommen,
wobei der schlangenförmig gewundene Leitungsteil 28 in einem von den Auspuffgasen
durchströmten Behälter 32 liegt, so daß eine Vorwärmung des Wassers erzielt wird.
Die Auspuffgase selbst .entweichen am unteren Ende ;..des Behälters 32 durch das
Rohr 30.
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Die im Brennraum 13 entzündeten Gase werden nach Durchlaufen der ganzen
Kammerlänge am rückwärtigen Ende durch eine Leitung 31 über einen Regler 40 den
einzelnen Zylindern der Kraftmaschine i zugeführt. In das rückwärtige Ende der Kammer
7 ragt ein Dreckrohr 42 hinein, das auf zwei Ventile 44, 45 einwirkt. Das eine Ventil44
ist ein Sicherheitsventil, während das andere 45 mit dem Verdichterventi13a durch
ein Gestänge 46 gekuppelt ist, das seinerseits über ein geeignetes Steuerungsgestänge
48 mit dem Zuführungsventil I ia für den, schwereren Brennstoff in Verbindung steht.
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Die ganze Einrichtung ist, wie teilweise angedeutet, von einer wärmeisolierenden
Schutzhülle 41 umgeben.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Nachdem der Regler
40 geschlossen ist, wird der Verdichter 3 angetrieben. Hierbei wird zunächst die
ganze Anlage, d. h. die Zuführungsleitung 4, 5, 6 sowie das Innere der Brennkammer,
unter gleichbleibenden Druck gesetzt. Nach Erreichen eines bestimmten, jeweils von
der zu erzielenden Entzündungstemperatur abhängigen Druckes wird der Regler 40 geöffnet
und gleichzeitig die Zufuhr des leichtflüssigen Brennstoffes i i freigegeben. Mit
dem Hub des Verdichters wird das Brennstoffgemisch in die kleinere Brennkammer Beingeführt
und hier zur Entzündung gebracht.
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Vorteilhaft wird beim Anlassen der Maschine so vorgegangen, daß zunächst
vom Verdichter ,3 nur etwa die Hälfte des späterhin erforderlichen Druckes in der
Brennkammer hervorgerufen wird. Bei den Entzündungen des leichtflüssigen Brennstoffes
erhöht sich der Druck von selbst auf etwa das Doppelte.
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Nachdem in der Brennkammer der leichtflüssige Brennstoff eine gewisse
Zeitlang zur Entzündung und die mit feuerfestem Stein :16 o. dgl. belegte Innenwandung
der kleineren Teilbrennkammer 13 in glühenden Zustand gebracht worden ist, wird
die Zufuhr des leichtflüssigen Brennstoffes abgestellt. Gleichzeitig wird die Zufuhr
des pulverförmigen Brennstoffes, Kohlenstaub o. dgl. eingeschaltet. Die Zündung
des Staubdruckluftgemisches durch die Glühkerzen ist nicht mehr notwendig, weil
die kleinere Teilbrennkammer i3 inzwischen eine Temperatur von
etwa
i2oo bis i5oo° angenommen hat. Bei dieser Temperatur zerfällt das durch- das Rohr
23 zugeführte Wasser; es bildet sich im Brennraum Wassergas.
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Die Ausbildung der Kammern 7 und 13 ist abhängig von der Art des zu
verwendenden Brennstoffes. Bei schwereren Brennstoffen muß die Kammer 13 eine größere
Länge haben, damit genügend Zeit zur Verbrennung vorhanden ist. Die Verbrennung
erfolgt unter Druck, wodurch eine besonders hohe Leistung gesichert ist.
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Die im Zündraum 13 entstehenden Gase werden nach Durchlaufen des Kanals
18 im rückwärtigen Teil der Kammer 7 abgekühlt. Die hierbei auftretende Volumenverminderung
wird ausgeglichen durch Zufuhr von Wasserdampf, der den am rückwärtigen Ende der
Kammer 7 angeordneten Rohren 23, 2q., 25 entnommen wird. Am Austrittsende ist ungefähr
nur 1/;, der in der Zündkammer 13 gemessenen Temperatur vorhanden. Durch mehr oder
weniger weites öffnen des Reglers q.o, der vorteilhaft im Wasserbad liegt, kann
die Maschine beliebig eüigestellt werden. Eine besondere Schaltung ist nicht erforderlich.
Vielmehr genügt allein die Drosselung der Gasableitung, um die Maschine für den
jeweiligen Bedarf einzustellen.