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Hydraulischer Krafterzeuger Vorliegende Erfindung hat eine Brennkraftmaschine
als Gegenstand, welche gegenüber den bekannten Verpufungsmotoren, Gleichdruckmaschinen
und Gasdruckpumpen keine schwingenden Massen aufweist. Außerdem kommt ein Verbrauch
an Schmiermitteln praktisch nicht in Betracht, weil diese Maschine keine Reibungen
von Metall auf Metall besitzt, wie solche bei bekannten Brennkraftmaschinen durch
Kolben-, Pleuel- und Kurbelwellenreibung entstehen. Weiterhin fallen besondere Steuerungen
für den Auspuff der Abgase weg, wie überhaupt ein besonderes Auslaßventil nicht
vorhanden ist. Dadurch, daß keine schwingenden Massen größeren Ausmaßes wie bei
bekannten Brennkraftmaschinen vorkommen, ist bei Hubvergrößerung eine große Zahl
von Arbeitsspielen gewährleistet. Bei Anwendung des hydraulischen Krafterzeugers
auf Schiffsantrieb kann auch die Schiffsschraube fortfallen. Gegenüber Gasdruckpumpen
können hohe Zündfolgen, Treiben einzelner Wassermengen aus ruhenden oder gering
bewegten Wassermengen, Rückstoßwirkungen der Explosion auf freie Wassermassen, keine
Wasserkolbenpendelung, großer mechanischer Wirkungsgrad bei geringem Maschinengewicht
erreicht werden. Eine besondere Spülung kann fortfallen, außerdem ist die Verwendung
bei Schiffsrückstoßmotoren, Gasturbinen, Staubturbinen, Wasserförderern mit gasförmigen,
flüssigen oder staubförmigen Treibmitteln möglich. Ein großes Drehmoment beiTurbinen,
geringer Raumbedarf und geringer Verschleiß sind weitere Vorzüge'der Erfindung.
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Der Krafterzeuger arbeitet mit adiabatischer Verbrennung, weil durch
Anordnung des Verbrennungsräumes in einem Verdampfer die Strahlungswärme zur Unterstützung
des Verbrennungsvorganges benutzt wird, wobei der Verdampfer als Kühler dient. Der
hydraulische Krafterzeuger zeichnet sich auch durch geringe Anzahl der Teile aus,
und es ist nur das Gemischrückschlagventil der einzige mechanisch bewegte Metallteil.
Durch Verwendung eines Wasserkolbens ist eine völlige Abdichtung gegen die Verpuffung
gewährleistet, desgleichen ist die Spülung trotz Wegfalles des Auspuffes und besonderer
Spülvorrichtungen gut. Der Verschleiß auch bei Kohlenstaubverbrennung oder Verpuffung
ist gering. Als Schiffsmaschine ist ein Betrieb auch unter Wasserspiegel gewährleistet.
Eine Bearbeitung von Bauteilen kommt nur bei dem Gemischventil vor, während die
übrigen Teile aus nahtlosen Röhren bestehen können, abgesehen von der Bearbeitung
eines angeschlossenen Turbinenrades. Der Herstellungspreis einer solchen Brennkraftmaschine
wird geringer als der bekannter Brennkraftmaschinen, und es ist eine praktisch verwendbare
Gas; oder Staubturbine geschaffen, deren Wirkungsgrad denj enigen bekannten Gasturbinen
übertreffen kann.
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Die Zeichnung gibt beispielsweise verschiedene Darstellungen des Krafterzeugers
für verschiedene Zwecke wieder.
Abb. I zeigt den Krafterzeuger mit
Gemisch-und Wasserventil und einfacher Zündsteuerung. Die Arbeitsweise ist folgende:
Der Verpuffungsraum i besitzt die Zündkerze Z, die Innendüse 7, das Gemischventil
3 mit Feder 4 und Kontakt 5 sowie Vergaser 6 nebst Wasserventil 8, Strahlrohr 9
und Zündvorrichtung io sowie Batterie i i.
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Im Verpuffungsraüm befindet sich bei Inbetriebsetzen des Krafterzeugers
Duft: Das Gemischventil ist geschlossen, somit auch der Kontakt 5; wodurch die Primärwicklung
der Zündvorrichtung Strom erhält und die Zündkerze zündet. Nun läßt man Gas durch
die Innendüse 7 in den Verpuffungaraum strömen. Dieses Gas mischt sich mit der darin
befindlichen Luft. Die Zündkerze bringt dieses Gemisch zur Explosion. Die Verpuffung
treibt nunmehr das durch die Wasserventile B eingetretene Wasser durch das Strahlrohr
9 ins Freie, dadurch werden die Wasserventile 8 geschlossen. Die Teilwassermenge,
welche durch das Strahlrohr strömt, saugt rückwirkend die verbrannten Gase aus dem
Verpuffungsraum i, und es entsteht ein Unterdruck. Hierdurch wird das Gemischventil
3 aufgerissen und Kontakt 5 unterbrochen, so daß die Zündkerze Z nicht mehr arbeitet.
Durch das Gemischventil 3 strömt neue Luft; durch das Wasserventil neues Wasser
und durch die Innendüse neues Gas. Bei Druckausgleich schließt sich das Gemischventil,
durch die Feder ¢ und das Wasserventil ebenfalls. Kontakt 5 wird wieder geschlossen.
Zündkerze Z_ zündet das neue Gemisch, und der Vorgang wiederholt sich. Sobald man
nun mehrere Innenzündungen erhalten hat, schaltet man auf Gemisch um. Will man mit
Gas arbeiten, so gibt man durch das Gemischventil Gasgemisch, oder will man mit
flüssigen Treibmitteln arbeiten, so stellt man den Vergaser 6 daxauf ein. Nunmehr
erhöhen sich die Zündzahlen um ein Vielfaches. Durch Verstellung der Innendüse kann
man die Zündzahlen ebenfalls in weiten Grenzen regeln.
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Abb. I a zeigt die Einführung von Gas in den Ventilsitz des Gcxnischventils.
Diese Ausarbeitung ist notwendig, um ein Durchschlägen der Explosion bei noch offenem
Ventil zu verhindern.
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DerKrafterzeugerkannnunauchalsWasserförderer Anwendung finden. Wenn
der Verpüffungsraum warm ist, kann man Kohlenstaubgemisch einsaugen oder einblasen
und verpuffen. Einen Krafterzeuger als Rückstoßmotor für Schiffe zeigt z. B. Abb.
II. Hierbei wird gleichzeitig eine andere Zündsteuerung dargestellt. Ebenso wird
die im Rohr i2 liegende Wassermenge an Stelle des Wasserventils benVtzt.
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DieArbeitsweise ist folgende: Strahlrohr 13
und Wassersaugstutzen
15 befinden sich unter Wasserspiegel. Rohr 1a ist eine Umkleidung. Im Verpuffungsraum
8 befindet sich Gemisch und im Strahlrohr 13 Wasser. Wenn jetzt die Verpuffung stattfindet,
wirkt sich der Explosionsdruck auf die Wassermenge im Strahlrohr aus und ebenfalls
durch den Saugstutzen 15 auf dieimRohriabefindlicheWassermenge.
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Beide Wassermengen werden ausgetrieben, und es findet ein Rückstoß
statt. Die Größe der Wassermengen ist bestimmend für die Vorwärtsbewegung des Wasserfahrzeuges.
Wenn Unterdruck eintritt, wird wieder Wasser durch den Saugstutzen 15 gesaugt und
Gemisch durch das Gemischventil io. Wenn man fertiges Gemisch durch dieses Ventil
saugen will, tritt folgende Zündvorrichtung beispielsweise in Betrieb. Bei Verpuffung
wird der Kolben K, der einen Kontakt trägt, unter Überwindung seiner Druckfeder
mit Kontakt 4 in Berührung gebracht.
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Der Vorgang ist folgender: Gemischventil io ist geschlossen, desgleichen
Kontakt i. Der Anker des Relais R2 zieht an. Kontakt z: wird geschlossen. Der Summer
S der Vorrichtung 3 arbeitet. Zündkerze Z zündet: Jetzt findet die Verpuffung statt.
Steuerkolben K schließt den Kontakt 4. Der Anker des Relais R1 öffnet Kontakt 7
und schließt Kontakt 6. Die Relaisspule 5 hält den Anker fest, dabei bleibt Kontakt
7 unterbrochen, wodurch der Summer S und die Vorrichtung 3 ohne Strom ist,.
und Zündkerze Z kann nicht zünden. Die Zündung wird also nach erfolgter Verpuffung
abgeschaltet. Jetzt entsteht im Verpuffungsraum Unterdruck. Gemischventil io öffnet
sich, hierbei wird Kontakt i unterbrochen: Der Anker des Relais R2 fällt ab, weil
R' stromlos wird. Kontakt a wird geöffnet. Ebenso fällt der Anker des Relais R1
ab; und Kontakt 6 wird geöffnet und Kontakt 7 geschlossen. Wenn sich nunmehr das
Gemischventil 1o und der Kontakt i schließt, beginnt die Zündvorrichtung wieder
zu arbeiten, und die Zündkerze Z zündet (las durch das Gemischventil in den Verpuffungsraum
geströmte fertige Gemisch.
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Hierdurch ist eine Frühzündung ausgeschlossen.
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Die Batterie i i liefert den Strom für die Zündvorrichtung.
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Abb: III zeigt zwei gegengeschaltete Krafterzeuger für höhere Verdichtung:
Wenn der Krafterzeuger El verdichtet, dann wird im Krafterzeuger Ell' entspannt.
Ein Hohlkolben 6 der nicht dicht geht, weil das Wasser dichtet, wird durch die Verpuffung
hin und her getrieben. Der Kolben drückt jedesmal in den entleerten Explosionsraum
das durch dessen j Wasserventil eingetretene Wasser, und so entstehteineGemischverdichtung.
BeideKrafterzenger
treiben das Wasser durch das gemeinsame Strahlrohr
8 ins Freie. Bei Rückstoßmotoren können die Wasserventile 7 und 9 wieder in Wegfall
kommen.
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Hat das Gemisch im Verpuffungsraum i gezündet und befindet sich im
Verpuffungsraum Wasser, so wird das Wasser den Kolben 6 nach dem Krafterzeuger Ell
treiben, also in dessen Verpuffungsraurn das durch Wasserventil 9 getretene Wasser
drücken, unter Verdichtung des darin befindlichen Gemisches, welches entweder durch
die Innendüse 14 zugeführt wurde oder durch das Gemischventil 12 einströmen wird.
Krafterzeuger Ei entleert sich nunmehr. Der Hohlkolben 6 wird durch Krafterzeuger
Ei' auf Verdichtungsdruck festgehalten, entweder durch eine elektromagnetische oder
mechanische Haltervorrichtung io. Krafterzeuger Ei hat Unterdruck im Verpuffungsraum
i; Wasser strömt durch Wasserventile 7 ein, Luft durch Ventil 2, Gas durch die Innendüse
4. Gemischventil 2 schließt sich, ebenso Kontakt 3. Dieser Kontakt 3 stellt die
Zündvorrichtung des Krafterzeugers Eli ein. Das darin befindliche Gemisch wird entzündet.
Das im Verpuffungsraum i i liegende Wasser drückt nun den Hohlkolben aus seiner
Haltevorrichtung io nach Krafterzeuger Ei. Das Wasser des Krafterzeugers Ell strömt
arbeitverrichtend durch das Strahlrohr 8 ins Freie. Der Hohlkolben 6 drückt das
Wasser vom Krafterzeuger Ei in den Verpuffungsrauin i, und das darin befindliche
Gemisch wird verdichtet. Haltevorrichtung 5 hält den Hohlkolben auf Verdichtungsdruck.
Ventil 12 öffnet Sich, und neues Gemisch strömt In den Verpuffungsrauni i i, gleichfalls
durch die Wasserventile <g frisches Wasser. Ventil 12 schließt sich nach Druckausgleich
und ebenfalls Kontakt 13. Zündkerze Z' zündet das verdichtete Gemisch im Verpuffungsraurn
i. und das Spiel beginnt von neuem, indem der Hohlkolben vermittels des eingetretenen
Wassers das Gemisch im Verbrennungsraum i i verdichtet, während die Verpuffung das
Wasser aus dem Krafterzeuger Ei durch das Strahlrohr B austreibt. Durch das
Rohr 18 strömt Wasser zu.
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Abb. IV zeigt den Antrieb für Turbinen. Lediglich wird hier eine neue
Zündsteuerung mit dargestellt, um zu ersehen, wie viel Möglichkeiten es hierfür
gibt. Weiterhin ist ein Schnellverdampfer io um den Verpuffungsraum i zur Dampferzeugung
beispielsweise gelegt. Hier besitzt das Gemischventil keinen Zündkontakt, sondern
es ist ein zweites Zündsteuerventilvorgesehen. Wenn die Zündkerze Z bei geschlossenem
Kontakt 5 zündet, wird die im Strahlrohr g liegende Wassermenge arbeitverrichten:d
der Turbine 8 übertragen. Das Abwasser fließt durch Rohr 7 über die Wasserventile
6 wieder zu. Wenn Unterdruck eintritt, öffnet sich nicht nur das Gemischventil 2,
sondern das Steuerventil 3 wird eingesaugt, wobei Kontakt 5 sich öffnet und die
Zündung unterbricht. Die Feder des Ventils 2 ist stärker gespannt als Steuerventilfeder
4. Dadurch wirkt '\"entil 3 früher als das Gemischventil 2, und die Zündung setzt
erst nach Schluß von Ventil 2 ein.
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Von grundlegender Bedeutung ist bei allen Anordnungen die gebogene
Form des Krafterzeugers, die Zündaussetzung bei sich öffnendem Ventil, die Länge
des Strahlrohres oder dessen Verhältnisraum zum Verpuffungsraum und die Einführung
der Teilwassermengen, wodurch hohe Zündzahlen ermöglicht werden.