DE709552C

DE709552C - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE709552C
Application number: DEH160491D
Authority: DE
Inventors: Paul Heinert
Original assignee: PAUL HEINERT
Current assignee: PAUL HEINERT
Priority date: 1939-08-29
Filing date: 1939-08-29
Publication date: 1941-08-20

Description

Brennkraftmaschine Bekanntlich entweicht bei Brennkraftmaschinen -während des Arbeitsprozesses der größte Teil der frei werdenden Wärmeenergie unausgenutzt durch den Wärmeabgang im Auspuff, ferner durch Übertritt ins Kühlwasser sowie durch Wärmeausstrahlung der nicht gekühlten Zylinderteile, und nur ein geringer Prozentsatz der -Brennstoffenergie wird in mechanische nutzbare Energie umgewandelt.
Es ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen mit parallel um die Achse rotierenden Zylindern durch Kurvenscheibentrieb den Arb.eits-und Auspuffhub größer auszuführen wie den Ansauge- und.Kompressionshub. Nicht bekannt ist jedoch, bei dieser Maschinengattung durch die Abwärme einen weiteren Teil der Brennstoffenergie in mechanische Energie umzuformen.
Bei Brennkraftmaschinen mit gleich großen Hüben sind zwar schon Einrichtungen und Verfahren bekannt, die durch Abwärme Wasserdampf erzeugen und diesen während des Expansionshubes einführen, wodurch ein weiterer Teil. der Brennstoffenergie in mechanische Energie umgewandelt wird.
Bei dieser Maschinengattung wird der Dampf entweder - in einem außerhalb der Maschine angeordneten, durch die .abgehenden Auspuffgase beheizten Dampfbereiter erzeugt, oder aus einem durch die abgehenden Auspuffgase beheizten, außerhalb der Maschine angeordneten Warmwasserbereiter wird vorgewärmtes Speisewasser entnommen und mittels einer Pumpe in den Zylinderraum bzw. auf den erhitzten Zylinderboden gespritzt.
Jede dieser Einrichtungen hat folgende Mängel und Nachteile: Die getrennte Anordnung des Dampferzeugers und des Warmwasserbereiters außerhalb der Maschine bringt. an diesen sowohl als ;auch ,an den Zwischenleitungen Wärmeverluste durch Ausstrahlungen mit sich. Hinzu kommt, daß in den Apparaten und Verbindungsleitungen erhebliche Strömungswiderstände auftreten, die den mechanischen Wirkun-s.gr ad wesentlich

herabsetzen. Durch den bei gleichhübi l ' -

Maschinen bedingt angewendeten Voraust .'

des Gas-Dampf-Gemisches vor der vordet.
Kolbenhubtotlage ins Freie kann dieses in'' folge des kurzen Arbeitshubes nicht vollständig expandieren, wodurch ungenutzte Energie den Zylinder verlä ßt.
Gemäß der Erfindung und unter Anwendung der Maschinengattung mit parallel um die Achse rotierenden Zylindern, Kurvenscheibentrieb und verlängertem Arbeitshub werden die angeführten Nachteile und Mängel durch folgende technische Fortschritte behoben.
Das Nette besteht darin: Durch Ausbildung des Zylinderbodens zum umlaufenden Dampferzeuger, der durch die Verbrennungsgase beheizt wird, sowie dadurch, daß der Wasserzufluß zur Dampfbildung durch Fliehkraft in die Zylindermäntel und aus diesen als vorgewärmtes Speisewasser ohne Zwischenleitungen, und zwar auf kürzestem Wege in den Dampferzeuger gelangt, wird der weitaus größte Teil der :Ibwärme dein Wärmeträger zugeführt, da die Wärmeentziehung aus den erhitzten Zylinderteilen durch diese Einrichtung unmittelbar und intensiv erfolgt. Auf ebenfalls kürzestem Wege wird der Dampf aus dem Dampferzeuger dem Zylinder zur gemeinsamen Expansion mit den Verbrennungsgasen zugeführt. Nachdem das mit entsprechendem Füllungsgrade durch den kürzeren Ansaugehub angesaugte sowie mit demselben Kolbenhub komprimierte Gasgemiscb in üblicher Weise zu- Beginn des Arbeitshubes zur Verbrennung gelangt ist, strömt während des Expansionshubes nach Zurücklegung von einem Teil des Kolbenhubweges Dampf mit höherer Spannung als der der absinkenden Gasspannung in den Zylinderraum. Mit Schließung des Darnpfeintrittskanals expandiert das Gas-Dampf-Gemisch gemeinsam bis auf den atmosphärischen Außendruck im verlängerten Expansionsraum. Dadurch, daß das Gas-Dampf-Gemisch bis- zur vorderen Kolbenhubtotlage völlig axpandiert, liesteht dieses nur noch aus warmem Dunst, ler durch Kühl-,vassereinspritzung in dem Zylinderraum kondensiert oder in einem be- sonderen Kondensator niedergeschlagen wird. Das Kondensat wird nach Entlüftung, Entasung, Reinigung und Rückkühlung wieder als Kühl- und Speisewasser zur Dampfbildung, Lind zwar selbsttätig entsprechend dem Dampfverbrauch infolge eintretender Saugvirkung des durch die Fliehkraft nach außen ;eschleuderten und abfließenden Wassers der Maschine wieder zugeführt, womit ohne Hilfsnaschinen ein selbsttätiger Kreislauf des Wärmeträgers hergestellt wird. Lediglich zur Entlüftung und Entgasung des Kondensates 3vird eine Pumpe benötigt. Die Arbeitsspiel- .

. änge werden nicht durch Ventile, son-

durch Schlitze im umlaufenden Zylinder-

M'melkörper und dessen Wandungen, die

#ie ausgesparten Kanäle im feststehenden Gehäuse öffnen und schließen, gesteuert. Die Leistungsregelung erfolgt wie bei jeder Brennkraftmaschine durch Ändern der Brennstoffzufuhr, und der Dampfzufluß wird geregelt oder abgesperrt durch einen im Dampfkanal eingebauten Schieber.
Mit möglichst wenig Baugewicht wird eine bedienungsmäßig und wirtschaftlich höchsten Ansprüchen gerecht werdende kombinierte Brenn- und Dampfkraftmaschine geschaffen.
Der Aufbau der Maschine mit den vorbezeichneten Neuerungen ist aus den Bildern i bis q. ersichtlich. Bild 5 und 6 zeigt das Schema eines Arbeitsspiels. In den Bil= dern bezeichnet A=Ansauge- und Kompressionshub, 13 = Expansions- wind Auslaßhub, I = Ansaugehubkurve, 1I -- Kompressionshubkurve, I11= Expansionshubkurve, IV = Kondensatauslaßhubkurve.
Die parallel um die Achse rotierehden Zylinder zi, z2, z3 und z,i, die mit dem Körper a, der Außenwandung n und der Innenwandung iti sowie mit dem Dampferzeuger t zu einer Trommel vereinigt sind, drehen sich mit der Abtriebswelle m in dem feststehenden Gehäuse f, an dessen Innenwandung der Gasgemischeinlaßkanal g, die Zündkammeröffnung i und der Auslaßkaiial h angeordnet ist. In Nähe der Zylinderböden u sind in der Zylinderwandung n die Schlitze o dem feststehenden Gehäuse und in der Zylinderwandung iti die Schlitze p der Achse zugekehrt angeordnet.
Der Kolben b ist mit dem Rollenträger und Geradeführungsmitnehmer c verbunden. Die Kurvenführungsrollen x wälzen sich auf der am Lagerschilde fest angeordneten Kurvenscheibe d ab, wodurch gleichseitig der Trommelkörper a mit den Zylindern zi, z2, z3 und z; in Pfeilrichtung gedreht und nacheinander der Gasgemischkanal g, die Zündkammer i und der Aüslaßkanal h durch den Schlitz o geöffnet und durch die Wandung n geschlossen wird. Der Dampfeinlaßkanall, der in dem feststehenden Lagerlaufring k ausgespart ist, wird durch die Wandung n,1, die sich auf dem Laufring k dreht, geschlossen und durch den Schlitz p geöffnet.
Aus Bild,3, 5 und 6 ist ersichtlich, daß die Drehung des Trommelkörpers a von a bis ß dem Ansaughub A auf der Kurve I, von bis 7 dem Kompressionshub A auf der Kurve II, von y bis 8 dem Expansionshub B auf der Kurve III und von d bis a dem Auslaßhub auf der Kurve IV entspricht.
Bild I, 3 und 5 zeigt die Zylinderstellung. im feststehenden Gehäuse in den Kolben-: hubtotlagen.
Bild q. und 6 zeigt die Zylinder in folgenden Stellungen: z1 während des Ansaugehubes, z2 während des Kompressionshubes, z3 während des Expansionshubes und z1 während des Auslaßhubes.
Bild a Schnitt e bis e1 zeigt. die Stellung des Zylinders z3 mit geöffnetem Dampfeinlaßkanaf und Schnitt e bis d den Kolben b des Zylinders in der vordersten Kolbenhubtotlage nach erfolgter Expansion während der Kühlwassereinspritzung.
Das Kühlwasser wird durch das Rohr g eingesaugt, dem Verteiler r im rotierenden Zylinderkörper a zugeführt und fließt durch Fliehkraft in die Zylindermäntel s der Zylinder z1, 22, z3 und % und wird unter . Vermeidung jedweder Zwischenleitungen auf kürzestem Wege als vorgewärmtes Speisewasser zur Dampfbildung durch das nachschiebende Kühlwasser in den mit den Zylindern >_unlaufenden Dampferzeuger gedrückt. Der umlaufende Dampferzeuger besteht aus den mit den Zylinderböden a ausgebildeten und durch Kanäle zwecks Druckausgleichs miteinander verbundenen Kammern t. In den Kammern t bildet sich durch die von den Verbrennungsgasen erhitzten Zylinderböden a Dampf höherer Spannung als der während der Expansion des Gasgemisches absinkenden Verpuffungssspannung, der während des Expansionshubes der Reihe nach. in die Zylinder z1, z2, z3, z1, z1, z2 üsw. durch den Schlitz p eingelassen wird und gemeinsam mit den gespannten Verbrennungsgasen bis auf den atmosphärischen Außendruck expandiert, wobei das Gas-Dampf-Gemisch die mechanische Energie an den Kolben b abgibt. Nach erfolgter Expansion des G.as-D;ampf-Gemisches, das in vorderster Kolbentotlage aus warmem Dunst besteht, wird dieses durch Kühlwassereinspritzung, die durch Öffnen des Zylinderschlitzes v durch den Kolbenschieber w in den Zylinderraum erfolgt, kondensiert. Das Kondensat verl.äßt mit Rückgang des Kolbens b den Zylinder durch den Schlitz o und gelangt durch den Kanal nach dem Sammler mit Entlüftungspumpe C, dem Reiniger D und Rückkühler F. Das dem Dampfverbrauch entsprechend zu ergänzende Kühl- und Speisewasser fließt infolge der auftretenden Saugwirkung des im rotierenden Zylinderkörper durch die Fliehkraft nach außen geschleuderten abfließenden Wassers -aus dem Rückkühler durch das R.ohrq der Maschine wieder zu, wodurch selbsttätiger Kreislauf des Wärmeträgers hergestellt wird.
Zusammengefaßt: Die aus der chemisch gebundenen Energie verwandelte Wärmeenergie und mechanische Energie werden mit dieser Maschine in größerem Maße ausgenutzt als bisher, so daß ein höherer thermischer und mechanischer Wirkungsgrad erzielt wird.

Claims

1'ATENTANSI'RÜCIIß: I. Brennkraftmaschine mit parallel um die Abtriebswelle angeordneten und in einem feststehenden Gehäuse rotierenden Zylindern, deren Kolben durch Kurvenscheibentrieb einen längeren Expansions-und Auslaßhub als Ansauge- und Kompressionshub-haben, mit an den Zylindern angebautem und durch die Verbrennungsgase beheiztem Dampferzeuger, aus dem der Dampf den Zylindern zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das dem rotierenden Zylinderkörper (a) und den Zylindermänteln (s) der Zylinder (z1, z2, z3 und z1) zugeführte Kühlwasser, das durch Ausstrahlung der erhitzten Zylinderwandungen erheblich erwärmt wird, durch Fliehkraft als Speisewasser in den mit den Zylindern verbundenen und umlaufenden -Dampferzeuger gedrückt wird, der aus den mit den Zylinderböden (u gebildeten und durch Kanäle miteinander. verbundenen Kammern (t) besteht, in denen sich durch die von den Verbrennungsgasen erhitzten Zylinderböden (u) Dampf bildet, der nach Zurücklegung von einem Teil des Kolbenweges während des Expansionshubes in die Zylinder (z1, z2, z3 und z4) durch den Zylinderschlitz (p) mit höherer Spannung als der absinkenden Gasspannung eingelassen wird und gemeinsam mit den gespannten Verbrennungsgasen -durch den verlängerten Expansionshub (B) bis auf den ,atmosphärischen Außendruck expandiert, und daß das dem Dampfverbrauch entsprechend zu ergänzende Kühl: und Speisewasser infolge eintretender Saugwirkung des durch die Fliehkraft nach .außen geschleuderten und abfließenden Wassers der Maschine selbsttätig zufließt. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Arbeitsvorgänge durch Drehung des Zylinderkörpers (a), der an der Innenwandung des feststehenden Gehäuses (f) gleitet, erfolgt, indem der Gasgemischeinlaßkanal (g), die Zündkammeröffnung (i) und der Auslaßkanal (h), die an der Innenwandung des feststehenden Gehäuses (f) ausgespart sind, durch die Körper- Wandung (n) geschlossen und durch den Zylinderschlitz (v) geöffnet werden und daß der Dampfeinl,aßkanal (l) durch die Körperwandung (ia,l), die sich auf dem feststehenden Laufring (k) dreht, geschlossen und durch den Zylinderschlitz (p) geöffnet wird. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Expansion des Gas-Dampf-Gemisches der warme Dunst in vorderster Kolbentotlage durch Kühlwassereinspritzung in den Zylinderraum infolge Öffnen des Zylinderschlitzes (v) mittels des Kolbenschiebers (w) kondensiert wird. G.. Brennkraftmaschine nach Anspruch r,. z und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat nach Entlüftung, Entgasung, Reinigung und Rückkühlung der Maschine wieder als Kühlwasser und dem Dampferzeuger als Speisewasser selbsttätig zugeführt wird.