DE689961C - Dampfkraftmaschine mit Dampfbildung im Zylinder - Google Patents

Description

• Dampfkraftmaschine mit Dampfbildung im Zylinder Die Erfindung bezieht- sich auf eine Kraftmaschine, bei der die Wärmeenergie dem Arbeitsmittel unmittelbar im Arbeitszylinder der Maschine zugeführt wird.
• Gemäß der Erfindung wird eine Verdampfungsflüssigkeit im Takt des Arbeitsverfahrens unmittelbar in den Zylinder oder eine mit ihm verbundene Kammer unter feiner Zerstäubung eingespritzt und die Verdampfungswärme durch Beheizung der Kammer und/oder vorher der Flüssigkeit zugeführt. Auf diese Weise soll eine größere Kesselanlage gespart und die Dampfmaschine vorzugsweise derf Erfordernissen des Fahrzeugantriebes angepaßt werden.
• Einzelheiten des Arbeitsverfahrens und der zur Ausübung dienenden Einrichtung sind aus folgender Beschreibung zu entnehmen. Als Anfangszustand wird der Dampf am Ende der Entspannung angenommen. Es kommt also zunächst darauf an, den Dampf wieder in d#n flüssigen Zustand zu überführen. Üblicherweise geschieht das in einem Kondensator5 in dem er unter Wärmeentzug im Vakuum niedergeschlagen wird. Ein solcher Kondensator erhält aber für die Raumverhältnisse eines Fahrzeuges sehr große Ausmaße. Er benötigt außerdem zum Niederschlagen des Dampfes sehr kaltes Wasser, das im Fahrzeug nicht verfügbar ist. Die Kondensation soll daher gemäß der Erfindung nicht bei Vakuum, sondern bei dem Enddruck der Entspannung stattfinden. Der Kolben schiebt also während des Auspuffhubes den Dampf in einen Behälter, der unter demselben Druck steht wie der Zylinder am Ende des Entspannungshubes. Dem Dampf muß dann nur die Verdampfungswärme entzogen werden, die bei höherem Druck geringer ist als bei niedrigem. Dabei muß nur die Siedetemperatur, die das Wasser bei diesem verhältnismäßig hohen -Druck hat, unterschritten werden. Man erreicht damit Kühlwassertemperaturen, die in einem normalen luftgekühlten Fahrzeugkühler aufrechterhalten werden können. Durch diese Art der Kondensation wird der ganze Kreisprozeß höher gelegt.
• Die hochtemperierte Flüssigkeit fließt vom Kondensator nach der Zerstäuberpumpe. Auf diesem Wege wird ihr weitere Wärme zugeführt, die aus den Abgasen der an den Zylinderköpfen befindlichen Heizapparate genommen wird. Durch eine besondere Förderpumpe, die zwischen dem Kondensator und der Zerstäuberpumpe angeordnet ist, kann die der Temperaturerhöhung entsprechende Drucksteigerung erzeugt werden. In der Zerstäuberpumpe wird die Flüssigkeit dann auf den gewünschten Zerstäubungsdruck gebracht und nach der Zerstäuberdüse geführt. Auf dem Wege wird nochmals so viel Wärme zugeführt, daß nach Möglichkeit die dem Druck entsprechende Siedetemperatur erreicht wird. Die Flüssigkeit wird in diesem Zustande in die eigentliche Verdampferkammer eines jeden Zylinders hinein zerstäubt. Die Kammer wird von außen so stark beheizt,.daß das Wasser schlagartig verdampft und auf die gewünschte Überhitzungstemperatur gebracht wird. Nun beginnt die Entspannung des Dampfes bis auf den vorher erwähnten Enddruck unter Verschiebung des Arbeitskolbens, und der Vorgang wiederholt sich.
• Die Einspritzung der Verdampfungsflüssigkeit in die Verdampferkammer oder den Zylinderkopf erfolgt je Entspannungshub bzw. je Umdrehung der Kurbelwelle einmal in der Nähe des oberen Totpunktes. Die nach der Zerstäubung einsetzende Verdampfung und Überhitzung entzieht der Verdampfungskammer bzw. dem Zylinderkopf so viel Wärme, daß seine Temperatur entsprechend sinkt. Die Wärme muß während des Entspannungs- und Auspuffhubes ersetzt werden, d. h. die Kammer oder der Zylinderkopf muß während dieser Zeit so beheizt werden, daß zu Beginn der Einspritzung der Verdampfungsflüssigkeit wieder die erforderliche Temperatur vorhanden ist. Man wird also einen ununterbrochen arbeitenden Heizbrenner anwenden, Für die Zerstäubung der Verdampfungsflüssigkeit können die gleichen oder ähnliche Mittel benutzt werden, wie sie für die Brennstoffzerstäubung bei Dieselmotoren bekannt sind. Die Regelung erfolgt ebenso durch Änderung der Füllung der Einspritzpumpen. Die Brennstoffzufuhr zum Heizbrenner geschieht gleichzeitig und im gleichen Sinne wie die Regelung der Flüssigkeitspumpen.
• Das beschriebene Arbeitsverfahren ist sowohl für einfache als auch für mehrfache Entspannung durchführbar, wobei in den nachfolgenden Entspannungsstufen entweder ohne oder, mit Zwischenüberhitzung gefahren werden kann. Es ist ferner möglich, in ähnlicher Weise eine Dampfturbine zu betreiben.
• Auf der Zeichnung ist eine Wärmekraftanlage gemäß der Erfindung vereinfacht dargestellt.
• Der Kolben a im Maschinenzylinder b treibt über die Schubstange c die Kurbelwelle d. Mit dem Zylinderratim steht die Verdampfungskammer e in offener Verbindung. Sie ist umgeben von einem Hohlraum f, in den ein Heizbrenner g einmündet. Die Heizgase bestreichen die äußere Oberfläche der Verdampfungskammer und die innere Oberfläche der die Kammer durchdringenden Heizrohre li.
• Unmittelbar in die Verdampfungskammer mündet das Einspritzventil j für die Verdampfungsflüssigkeit. Durch das Ventil wird die Flüssigkeit nahe dem oberen Totpunkt in die Kammer hinein fein zerstäubt. Der elitstehende Dampf treibt den Arbeitskolben unter Kraftabgabe nach unten, und im folgenden Aufwärtshub wird der Dampf durch das gesteuerte Ventil k ausgeschoben. Das Ventil kann so frühzeitig schließen, daß der restliche Dampf wieder verdichtet wird. Der Totraum braucht dann nicht ganz mit frischem Dampf angefüllt zu werden.
• DerAbdampf gelangtdtircheineLeitung;it in den Kühler it, in welchem er bei dem Enddruck der Entspannung kondensiert. Die Flüssigkeit wird dann von der Pumpe o durch die Leitung p abgesaugt und durch die weitere Leitung q in den von Abgasen beheizten Wärmetauscher r gefördert. Die Pumpe verdichtet die Flüssigkeit auf einen der Temperaturerhöhung im Wärinetauscher entsprechenden Druck.
• Darauf gelangt die Verdampfungsflüssigkeit in die im Takt des Arbeitsverfahrens arbeitende Zerstäubungspumpe s. Diese Pumpe ist vorzugsweise solcher Art, wie sie für die Brennstoffzerstäubung bei Dieselniaschinen bekannt ist. Die Regelung der je Arbeitshub geförderten Verdarnpfungsflüssigkeit kann selbsttätig von einem Regler aus vorgenommen und beispielsweise durch Verdrehung des mit einer schrägen Rücklauf--steuerkante versehenen Pumpenkolbens erfolgen. Die zum Einspritzventilj führende Druckleitungt wird nochmals durch einen Wärmetauscherit geführt, in dein die Verdampfungsflüssigkeit durch die Abgase des Heizbrenners weiter erwärmt wird. Die Ab- gase gelangen über eine Leitung v nacheinander durch die Wärmetauscher u und r. Es ist natürlich auch denkbar, daß die Wärmetauscher nebeneinandergeschaltet werden.

Claims (2)

1. PATEN TANSPRÜ CIIE i. Dampfkraftmaschine mit Dampfbildung im Zylinder, Vorwärmung und Einspritzung der Verdampfungsflüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe, dadurch,gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (s) hinter einem Vorwärmer (r) und eine weitere Druckpumpe (o) vor dem Vorwärmer (r) angeordnet ist, die durch Unterdrucksetzung der Verdampfungsflüssigkeit verhindert, daß die Siedetemperatur überschritten wird.
2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Wärmetauscher (u) zwischen der Einspritzpumpe (s) und der Düse (j) vorgesehen ist,