DE671753C

DE671753C - Drehkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE671753C
Application number: DEM129655D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Reinhold Miksits
Original assignee: Drehkolben Kraftmaschinen G M
Current assignee: Drehkolben Kraftmaschinen G M
Priority date: 1935-01-05
Filing date: 1935-01-05
Publication date: 1939-02-13
Also published as: FR800337A

Description

Drehkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betriebe von Drehkolbenbrennkraftinaschinen 'und eine Drehkolbenbrennkraftmaschine selbst. Die Erfindung besteht zunächst darin, daß der Brennstoff und die in der Maschine verdichtete Frischluft, letztere ganz oder zum Teil, einem ungesteuerten Gehäuse zugeführt und in diesem verbrannt werden, worauf die Verbrennungsgase ganz oder zum Teil der Expansionsseite der Maschine zugeführt werden. Die Verbrennungsgase und überschüssige Luft können derselben Drehtrommel zugeführt werden, die die Verdichtung der Luft bewirkt. Der dem ungesteuerten Gehäuse ununterbrochen zugeführte Brennstoff kann so geleitet werden, daß er sich an den vorhergehenden heißen Verbrennungsgasen entzündet. Innerhalb des den Verbrennungsraum bildenden Gehäuses kann die Frischluft so geführt werden, daß der Verbrennungsstelle nur ein Teil der Frischluft zugeführt wird, während ein anderer Teil der dein Gehäuse zugeführten Frischluft außen an der entsprechend umhüllten Verbrennungsstelle vorbeigeleitet wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die den bewegten Teilen der Maschine zugeführten Kraftmittel mit einer entsprechend niedrigen Temperatur zugeleitet werden. Die Brennstoff- und Luftzufuhr können derartig bemessen werden, daß die Temperatur des Arbeitsmittels zu Beginn der Expansion iooo° nicht übersteigt. Der Brennstoff kann als ein über den Druck des Verbrennungsraumes hinaus verdichtetes Brenngas- dem Verbrennungsraume aus Rohrleitungen oder Druckgefäßen zugeleitet werden. Gegebenenfalls kann auch der Druck durch einen besonderen Druckerzeuger erzeugt werden. Gemäß der weiteren Erfindung können als Brennstoffe feste Stoffe, wie z. B. Kohlenstaub oder Fließkohle, Verwendung finden und bei aschehaltigen Brennkohlen die Verbrennungsgase vor ihrem E,intritt in den Expansionsraum gereinigt werden, z. B. durch einen Cylclon. Vorzugsweise wird die Brennstoffzufuhr selbsttätig abhängig vom Druck im Verbrennungsraum geregelt. Das Verhältnis der zugeführten Brennstoffmenge zur zugeführten Luftmenge kann vorzugsweise durch Änderung des Beginnes der Verdichtung verändert werden. Der nicht dein Verbrennungsraum zugeführte Teil der Luft und/oder ein Teil der Verbrennungsgase können gemäß der weiteren Erfindung zur Verwendung außerhalb der Maschine, z. B. zum Betrieb eines Motors benutzt werden.
Eine erfindungsgemäß ausgebildeteDrehkolbenbrennkraftmaschine weist ein Verdichter-und Expansionsseite der Maschine verbindendes ungesteuertes Gehäuse auf, dem in der Maschine verdichtete Frischluft sowie Brennstoff zugeführt wird, wobei das Gehäuse als Verbrennungsraum ausgebildet ist. Die Brenneinrichtung ist vorzugsweise so ausge; bildet, daß sie außen, z. B. um eine entspre -,-chende Umhüllung herum, von verdichte Frischluft umspülbar ist. Die Maschire.weist vorzugsweise Einrichtungen auf, die die Änderung des Beginnes der Verdichtung gestatten. Mit der Maschine sind vorzugsweise Vorrichtungen verbunden, die die dem Verbrennungsraum zugeführte Brennstoffmenge selbsttätig entsprechend dem Drucke im Verbrennungsraume regeln. Es können gemäß der weiteren Erfindung mehrere Drehkolbenbrennkraftmaschinen einen einzigen gemeinschaftlichen Verbrennungsraum aufweisen. Die Verdichterseite der Maschine und/oder der Verbrennungsraum können gemäß der weiteren Erfindung mit einer als Motor wirkenden Maschine, z. B. einer Drehkolbenmaschine, in Verbindung stehen. Eine solche als Motor wirkende Maschine kann zweckmäßig so eingerichtet sein, daß sie unabhängig von der Drehkolbenbrennkraftmaschine stillsetzbar und außerdem gegebenenfalls für Links- und Rechtsgang geeignet gemacht ist.
Durch die Erfindung wird eine sehr einfache Maschine erreicht, die wenig bewegte Teile aufweist und außerdem geringen Beanspruchungen durch Hitze ausgesetzt ist. Ferner wird eine Maschine geschaffen, bei der ohne weiteres die Verwendung von festen Brennstoffen möglich ist. Ein weiterer Vorzug liegt darin, daß der von der Drehkolbenbrennkraftmaschine unabhängige Motor für sich stillgesetzt ünd auch rechts und links herum betreibbar ist, so daß eine .derartige ;Maschine beispielsweise für Kraftwagen ohne Räderzwischengetriebe verwendbar ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Schnitt und Fig. ? eine Seitenansicht einer Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
Fig. 3 zeigt eine' Seitenansicht auf Fig. 2 von rechts gesehen.
Die Fig. q. bis 9 zeigen andere Ausführungsbeispiele im Schnitt, ähnlich dem Schnitt der Fig. i.
In der Zeichnung bedeutet a eine Trommel, in der radial verschiebbare Schieber a1 angeordnet sind. Die Trommel läuft in einem Zylinder a2. Zwischen der Trommel, die um diz Achse d umläuft, und dem Zylinder a2 ist ein sichelförmiger Raum vorhanden, der in folgende Abschnitte zerfällt: F ist der der Füllung entsprechende Abschnitt, E der der Expansion entsprechende Abschnitt, L der der Ladung mit Frischluft dienende Abschnitt, Tl der der Verdichtung dienende Abschnitt, A der zum Ausschieben der verdichteten Luft in den Verbrennungsraum dienende Abschnitt.
ist ein Gehäuse, das sich an den Zylin-.'"üer a= anschließt. In dieses Gehäuse mündet ' ein Brennstoffzulaß c. Ferner münden in dieses Gehäuse eine Einlaßöffnung a3 und eine Auslaßöffnung a4. e ist ein Gebläse, das durch die Welle d betrieben wird. g ist eine Öffnung, durch die Luft in den sichelförmigen Raum bei L eingetrieben wird. la ist ein Auslaß für ,expandierte Verbrennungsgase.
Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Die eingeführte Frischluft wird bei der Drehung der Trommel rz während des Durchganges durch den Abschnitt V verdichtet. Die verdichtete Luft wird durch die Öffnung ca3 in das Gehäuse b entladen. In diesen Raum wird durch die Leitung c Brennstoff eingeführt. An der Leitung c kann eine ständig brennende Flamme angenommen werden, die durch von außen zugeführten Brennstoff und die verdichtete Luft erhalten wird. Gegebenenfalls kann auch eine Zündvorrichtung vorgesehen sein. Die entstehenden Verbrennungsgase treten in den Abschnitt F, in den sichelförmigen Raum, ein. Auf dem Abschnitt E expandieren die Verbrennungsgase, auf dem Abschnitt L werden die verbrauchten Verbrennungsgase ausgetrieben und Frischluft zugeführt. Die Maschine arbeitet infolge des größeren Winkels des Füllungsabschnittes F gegenüber dem kleineren Winkel, des Ausschiebeabschnittes A.
Die Ausführung nach Fig. 4 unterscheidet sich von der nach Fig. i nur dadurch, daß um die Leitung c herum ein Rohr cl vorgesehen ist, das bewirkt, daß nur ein Teil der Frischluft zu der Flamme vorn an dem Rohre c gelangen kann, während der übrige Teil der Frischluft um das Rohr cl Herumstreicht. Hierdurch wird erreicht, daß das Kraftmittel, das im Füllungsabschnitt in den sichelförmigen Teil hineingelangt, eine verhältnismäßig niedrige Temperatur aufweist.
Fig. 5 zeigt eine Einrichtung, bei der angenommen wird, daß bei c' entweder ein fester Brennstoff oder ein Asche bildender flüssiger Brennstoff Verwendung findet. Das Rohr b1 mündet in einen Cyklon i, in dem sich die Ascheteile abscheiden. Die gereinigten Verbrennungsgase gelangen dann durch. ein Rohr il zu der Öffnung a'4.
Falls gasförmige Brennstoffe Verwendung finden, müssen diese mit einem Druck durch die Leitung c in den Raum b eingetrieben werden, der den im Raum b herrschenden Druck übersteigt. Dieser erhöhte Druck kann durch einen besonderen Verdichter erreicht werden. Er kann aber auch dadurch erreicht werden, daß der Brennstoff aus Ferngasleitungen oder Druckgefäßen entnommen wird.
Fig.6 zeigt schematisch eine Anordnung, bei der die Leistungsreglung durch Steuerung der Verdichtung erfolgt. Es ist hier der Verdichterraum g1 durch eine Anzahl von Kanälen in mit einer Bohrung n verbunden, in der ein Kolben iz' eingestellt werden kann. An denjenigen Stellen, an denen die Kanäle m durch den Schieber ya' nicht abgedeckt werden, stehen sie mit der Außenluft in Verbindung; es kann infolgedessen dort noch keine Verdichtung eintreten.
Bei der weiteren, in Fig.7 dargestellten Ausführung einer Regelvorrichtung erfolgt die Steuerung der Füllung und des Endes der Expansion durch einen Kolbenschieber o, der mit einer Druckausgleichsfeder o' verbunden ist. Die Verwendung eines Kolbenschiebers ist hier besonders zweckmäßig, weil der größte Teil des Schiebers von der Außenwand des Gehäuses umfaßt wird und deswegen eine gute Kühlung erfolgt und die Schmierfähigkeit des Schiebers aufrechterhalten wird. Durch Einstellung des Kolbenschiebers o werden einer oder mehrere der für die Füllung dienenden Kanäle p bzw. der die Expansion beendenden Kanäle p1 freigelegt.
Es ist bei der Einrichtung gemäß der Erfindung möglich, die Expansion so weit durchzuführen, daß der Anfangsdruck der Verdichtung erreicht wird. Es ergibt sich dadurch ein erheblicher Arbeitsgewinn. Die Durchführung der Expansion bis auf den Anfangsdruck der Verdichtung ist deswegen möglich, weil infolge der mäßigen Höchsttemperatur der expandierenden Gase das Verhältnis vom Anfangs- zum Endvolumen. günstiger wird, so daß trotz verhältnismäßig kleiner Abmessungen der Maschine große Volumina verarbeitet werden können. Die Maschine läuft infolgedessen ruhiger, ohne daß durch die weit getriebene Expansion ein Leistungsabfall erfolgt.
Tatsächlich kann man bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Energiezuführung so bemessen, daß die Temperatur des Arbeitsmittels zu Beginn der Expansion niedrig ist, jedenfalls zooo° nicht überschreitet. -Eine weitere Leistungsregelung kann auch durch eine Änderung der zuzuführenden Brennstoffmenge erfolgen. Da bei ungenügender Brennstoffzufuhr der Druck im Überströinlcanal sinkt, kann die Brennstoffzuführung auch selbsttätig durch einen Druckregler gesteuert werden, so, daß eine größere Brennstoffmenge gefördert wird, wenn der Druck im Überströrnkanal sinkt. Der Druckregler kann auf eine Brennstoffpumpe oder ein Drosselorgan o. dgl. einwirken. In Fig. 8 ist eine Ausführungsform einer Maschine gemäß der Erfindung gezeigt, bei der zwei Maschinen miteinander gekuppelt sind. Hier ist für beide Trommeln q und q' ein gemeinsames Gehäuse r vorgesehen und beide haben eine gemeinsame Verbrennungskammer r1. Natürlich können in der gleichen Weise auch mehr als zwei Maschinen zusammengeschaltet werden.
Wenn man zwei Drehkolben in einer Maschine verwendet, so können diese, wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, auch in der Weise miteinander verbunden sein, daß der eine Kolben lediglich als Verdichter dient, während der zweite die Nutzarbeit leistet und mit der anzutreibenden Maschine gekuppelt ist. Hier verbindet der überströmkanal b den Verdichtungsraum des Kolbens s' mit dem Expansionsraum beider Kolben s' und s=. Es is: noch ein Schieber t vorgesehen, durch den die Füllung des Drehkolbens s' und damit auch seine Drehzahl geregelt werden kann. Die Wellen der beiden Kolben s' und s2 sind nicht miteinander gekuppelt. Infolgedessen kann die Verwertung der in dem Überströmkanal erzeugten Brenngase bzw. Druckluft in beliebiger Weise erfolgen, z. B. kann man den Kolben s= mit einer kleinen Drehzahl und großer Füllung oder mit großer Drehzahl und kleiner Füllung laufen lassen, wobei die Leistung des- Kolbens s= in dem gesamten Drehzahlbereich angenähert gleichbleibt. Diese Einrichtung entspricht in ihrer Anwendung einem stufenlosen Getriebe. Man kann den Drehkolben s' hierbei so ausbilden, daß die Zufuhr der Verbrennungsgase an beiden Seiten erfolgen kann, so daß dann der Kolben s2 in beiden Drehrichtungen umläuft.
Die Maschine gemäß der Erfindung kann für alle Zwecke Verwendung finden, also sowohl als stationäre Maschine als auch als Betriebsmaschine für Kraftfahrzeuge, finit dessen Getriebe sie dann zu einer baulichen Einheit vereinigt wird.
Die in der Maschine erzeugte Druckluft oder die Druckgase können teilweise auch zum Betrieb von anderen Arbeitsmaschinen oder Werkzeugen verwendet werden. Man entnimmt den hierzu erforderlichen Teil aus dem Verdichtungsraum oder dem Überströmkanal. Durch entsprechende Bemessung der einzelnen Abschnitte des Arbeitsverfahrens kann man nur Druckgas oder gleichzeitig Druckgas und Kraft in der Maschine erzeugen. Wenn der Verwendungszweck es gestattet, Druckluft von höherer Temperatur zu verwenden, so ist es zweckmäßig, die Druckluft aus dem über strörnkanal erst nach der Verbrennung zu entnehmen, z. B. wenn die Druckluft in Kolbenmaschinen zum Antrieb eines Fahrzeuges verwendet werden soll.

Claims

PATrITAISPRÜCI-Ir: -i. Arbeitsverfahren für Drehkolbenbrennkraftmaschin.en, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff und die in der Maschine verdichtete Frischluft, letztere ganz oder zum Teil, einem urgesteuerten Gehäuse zugeführt und in diesem verbrannt werden, worauf die Verbrennungsgase ganz. oder zum Teil der Expansionsseite der Maschine zugeführt werden.
2. Arbeitsverfahren' nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase und überschüssige Luft derselben Drehtrommel zugeführt werden, 'die die Verdichtung der Luft bewirkt.
3. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem urgesteuerten Gehäuse ununterbrochen zugeführte Brennstoff so zugeführt wird, daß er sich an den vorhergehenden heißen Verbrennungsgasen entzündet. q.. Arbeitsverfahren, insbesondere nach einem der Änsprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der dem Gehäuse zugeführten verdichteten Frischluft der Verbrennungsstelle zugeführt wird. . Arbeitsverfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Frischluft, der nicht zur Verbrennung des Brennstoffes benutzt wird, außen an einer Umhüllung der Verbrennungsstelle vorbeigeleitet wird. 6. Arbeitsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff- und Luftzufuhr derart bemessen werden, daß die Temperatur des Arbeitsmittels zu Beginn der Expansion iooo° nicht übersteigt. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff über den Druck im Verbrennungsraum hinaus verdichtetes Brenngas verwendet wird, das aus Rohrleitungen oder Druckgefäßen entnommen ist. B. Arbeitsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff feste Stoffe, wie z. B. Kohlenstaub oder Fließkohle, verwendet werden und bei aschenhaltigen Brennstoffen die Verbrennungsgase vor ihrem Eintritt in den Expansionsraum gereinigt werden, z. B. durch einen Cyklon. g. Arbeitsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr selbsttätig abhängig vom Druck im Verbrennungsraum geregelt wird. io. Arbeitsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der zugeführten Brennstoffmenge zur zugeführten Luftmenge, z. B. durch Änderung des Beginnes der Verdichtung, veränderbar ist. i i. Arbeitsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht dem Brennstoff zugeführte Teil der Luft und/oder ein Teil der Verbrennungsgase zur Verwendung außerhalb der Maschine, z. B. zum Betriebe eines Motors, benutzt wird. 12. Drehkolbenbrennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ein Verdichter- und Expansionsseite der Maschine verbindendes, urgesteuertes Gehäuse, dem in der Maschine verdichtete Frischluft sowie Brennstoff zugeführt wird, wobei das Gehäuse als Verbrennungsraum ausgebildet ist. 13. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenneinrichtung so ausgebildet ist, daß sie außen von verdichteter Frischluft umspülbar ist. 1q.. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß an ihr Einrichtungen vorgesehen sind, die die Änderung des Beginnes der Verdichtung gestatten. 15. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 1,4, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, um die Brennstoffmenge selbsttätig durch den Druck im V erbrennungsraurri zu regeln. 16. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drehkolbenbrennkraftmaschinen einen einzigen gemeinschaftlichen Verbrennungsraum aufweisen. 17. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungsseite und/oder der Verbrennungsraum mit einer als Motor wirkenden Maschine, z. B. einer Drellkolbenrnaschine, in Verbindung stehen. 18. Drebkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor so eingerichtet ist, daß er unabhängig von der Drehkolbenbrennkraftmaschine stillsetzbar und für Links- und Rechtsgang geeignet ist.