-
Treibgaserzeuger Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einem Brennkraftteil
und einem '#lerdichterteil bestehende Maschine, bei der die Hauptarbeit des Brennkraftteils
zum Verdichten von Luft im Verdichterteil benutzt wird und die so verdichtete Luft
mindestens zum erheblichen Teil zum Spülen des Brennkraftteils dient, aus dem dann
unter Druck stehende Verbrennungsgase und der ebenfalls unter Überdruck stehende
Spülluftüberschuß austreten, um ein Treibgas zu bilden, das zum Antrieb einer Brennkraftmaschine,
beispielsweise einer Turbine, dient.
-
Zwecks Veränderung der Leistung des Treibgaserzeugers ist sowohl die
Menge des Treibgases als auch der Druck des Treibgases veränderlich. Die Mengenveränderlichkeit
des gelieferten Treibgases bedingt in der Regel eine Mengenveränderlichkeit der
von dem Verdichterteil des Treibgaserzeugers gelieferten Druckluftmenge, und die
Druckluftveräriderlichkeit des Treibgases bedingt in der Regel auch eine Änderung
des Lieferdruckes des Verdichterteils des Treibgaserzeugers, da in der Regel der
Lieferdruck des Verdichterteils dem Druck des aus dem. Brennkraftteil austretenden
Treibgases entspricht.
-
Bei solchen Treibgaserzeugern ist es notwendig, dafür zu sorgen, daß
trotz der Veränderlichkeit des Treibgasdruckes und der damit in Verbindung stehenden
Veränderlichkeit des Lieferdruckes des Verdichterteils des Treibgaserzeugers stets
im Brennkraftteil am Ende des motorischen Verdichtungshubes des Brennkraftkolbens
die im Brennkraftteil befindliche hoch verdichtete Verbrennungsluft diejenige Temperatur
erreicht, die zur Zündung und raschen Verbrennung des Brennstoffs, der in der Regel
nach dem Dieselverfahren im flüssigen Zustande eingespritzt wird, ausreicht.
-
' Wenn jedoch bei einer verringerten Leistung des Treibgaserzeugers
und dementsprechend
verringertem Treibgasdruck auch das Verdichtungsverhältnis,
das zwischen dein motorischen Verdichtungseiaddruck im Brennkraftzylinder und dem
Ansaugdruck in dem Verdichterteil besteht, verringert wird, so ist noch eine zusätzliche
@@'ärmezufulir notwendig, und zwar sowohl bei Treibgaserzeugern mit sog. Freiflugkolben
wie auch bei Treibgaserzeugern mit einem durch ein kinematisches Getriebe, z. B.
ein Kurbelgetriebe festgelegtem Kolbenhub.
-
Um auch in diesem Fall sowohl beim Anlassen als auch bei Teillastbetrieb
günstige Wärmeverhältnisse im Brennkraftteil zu erzielen, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen, die von außen der Verbrennungsluft zugeführte Wärmemenge
in Abhängigkeit - von dem Arbeitsdruck: des Treibgaserzeugers oder in Abhängigkeit
von dem dem Arbeitsdruck entsprechenden Spülluftdruck des Brennkraftteils selbsttätig
derart veränderlich zu machest, daß diese Wärmemenge abnimmt, wenn der Arbeitsdruck:
zunimmt, und umgekehrt. Dabei ist diese Steuerung in der Regel derart ausgebildet,
daß sie bei Vollast des Treibgaserzeugers jede äußere Wärmezufuhr unterdrückt, während
diese äußere Wärmezufuhr beim Anlassen ihren Größtwert hat.
-
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsforin der Erfindung
werden der Speiseluft des 13rennkraftverdichters mindestens zur teilweisen Lieferung
der von außen zuzuführenden @,#, ärine entweder ein Teil der heißen Verbrennungsgase
aus dem Brentikraftzylinder oder ein Teil der Treibgase zugemischt, wobei letztere
entweder aus der den Treibgaserzeuger mit dem Treibgasverbraucher verbindenden Leitung
oder aus der AusliuffleituDg hinter dem Treibgasverbraucher entnommen sein können.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar stellt Fig. i schematisch eine Anlage dar, die einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Treib-=;aserzeuger und eine Turbine als Treibgasverbraucher umfaßt.
-
Fig.2 stellt im Schnitt einen Treibgaserzeiiger gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung dar. während -Fig.3 ebenfalls im Schnitt die zu dein
Gegenstand der Fig.2 gehörende Steuervorrichtung zur regelbaren -Entnahme von Verbrennungsgas
aus dem Brennkraftzylinder im vergrößerten Maßstabe für -sich herausge-.zeichnet
darstellt.
-
Der in Fig: i beispielshalber dargestellte Treibgaserzeuger weist
einen Brennkraftkolben i, der in einem Brennkraftzylinder 2 arbeitet, und einen
Verdichterlcolben 3 auf, der in einem Verdichterzylinder 4 -arbeitet. Die beiden
Kolben i und 3 sind an eine Kurbelwelle j angeschlossen. Der Brennkraftzylinder
2 wird von der in dem Verdichterzylinder d. verdichteten Luft gespült und gespeist.
-
Die Brennkraft- und Verdichterzylinder sind initSteuerorganen ausgerüstet,
und zwar ist der Brennkraftzylinder 2 mit einem Hinlaßventil 6 und mit Auslaßöffnungen
7 versehen, welche am Ende des motorischen Arbeitshubes von dem Brennkraftkolben
i freigegeben werden. Der Verdichterzylinder 4 weist Einlaßventile8 und Auslaßventile9
auf.
-
Um während des Anlassens und während geringer Belastungen des Treibgaserzeugers
die Verbrennungsluft des Brennkraftzylinders anwärmen zu können, steht die Saugleitung
io des Verdichterteils mit einer Kammer i 1 in Verbindung,- in-der mit Hilfe von
Brennern 1.2 Brennstoff in der von dein Verdichterzylinder angesaugten Luft verbrannt
wird.
-
Erfindungsgemäß ist die 'Menge des in der Kammer i i verbrannten Brennstoffes
von einem der Betriebsdrücke des Treibgaserzcugers, beispielsweise von dem Förderdruck;
des Verdichterzylinders 2 oder dem .@luslaßdrurl; des Brennkraftzylinders q., abhängig.
Zur Erzielung dieser Regelung ist bei der in Fig. i dargestellteniAusfuhrungsform
der'Erfindung ein Schieber 14 vorgesehen, der durch einen Kolben 13 verstellbar
ist, auf welch letzteren der Treibgasdruck, in der Leitung ;' wirkt. Je nach der
Stellung des Schiebers 1.1 und somit je nach dein Treibgasdruck wird eine mehr oder
weniger große Zahl von Brennern 12 an die Brennstoffquelle angeschlossen und wird
eine mehr oder weniger große Brennstoffmenge in der Kammer i i verbrannt.
-
Da beim Anlassen der Druck der Speiseluft des Verdichters seinen Geringstwert
hat und die Maschine kalt ist, mul.l beim Anlassen die vomVerdichter angesaugteLuft
am stärksten beheizt werden, damit sich am Ende des Verdichtungshubes des Brennkraftkolbens
i in dem Brennkräftzylinder eine Temperatur ergibt, bei welcher der beispielsweise
mittel: eines Injektors eingeführte Brennstola rasch und schnell verbrennt. Je mehr
der Lieferdruck des Treibgaserzeugers wächst. um so mehr nimmt die Zahl der im Betrieb
befindlichen Brenner ab. -Wenn die Maschine unter Vollast arbeitet, kann sie die
atmosphärische Luft ohne jede zusätzliche Bebeizung ansaugen.
-
Bei der Vorrichtung nach Fig. i sind noch weitere Mittel vorgesehen,
um die Beheizung der von den, Verdichter angesaugten Luft zti bewirken, wenn, der
Treibgaserzeuger, nachdem er in Gang gesetzt worden ist, unter Teillast arbeitet.
Diese weiteren '-Mittel können entweder -zugleich .mit-denBrennerntvirksam
sein
oder sie können auch die Wirkung der Brenner ersetzen, nachdem die Maschine einmal
angelassen worden ist.
-
Die genannten weiteren Mittel bestehen darin, zu der von dem Verdichterzylinder
ange -saugten atmosphärischen Luft eine veränderliche Menge von Auspuffgasen zuzumischen,
die aus der Kraftmaschine, beispielsweise einer Turbine 15, austreten, welche
durch die von dem Brennkraftteil des Treibgaserzeugers gelieferten Treibgase angetrieben
wird. Zur selbsttätigen Veränderung der der angesaugten Luft zugemischten Menge
von Auspuffgasen dient ein Zweiwegehahn 16, der mit einem Steuerglied, beispielsweise
einem Kolben 13, , verbunden ist, der unter der Einwirkung einer der Betriebsdrücke
der 'Maschine, beispielsweise dem Förderdruck des Treibgaserzeugers, steht. Die
Einwirkung ist eine solche, daß das Gewichtsverhältnis des Auspuffgases in der angesaugten
Luft abnimmt, wenn der Treibgasdruck zunimmt.
-
Man kann auf diese Weise durch Veränderung der Beheizung der Speiseluft
des Brennkraftteils in Abhängigkeit von dem Förderdruck des Treibgaserzeugers das
befriedigendeArbeiten des letzteren für alleBetriebsdrücke, insbesondere auch beim
Anlassen, sicherstellen.
-
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist der tote
Raum des B.rennkraftzylinders mit Bezug auf den gesamten Inhalt des Brennkraftzylinders
derart bemessen, daß bei einem Speisedruck, der der Vollast entspricht, beispielsweise
bei einem Speisedruck von. q. Atmosphären des %ennkraftzylinders, der motorische
Verdichtungsenddrück einen Wert hat, der dem besten Wirkungsgrad entspricht, und
zwar mag dieser letztgenannte Wert z. B. 55 Atmosphären sein. Bei geringer Belastung
jedoch, beispielsweise bei einem Speisedruck des Brennkraftzylinders von
1,5 Atmosphären, ist der Verdichtungsenddruck im Motorzylinder nur gleich
etwa 27 kg/cm'. Durch eine Beheizung der angesaugten Luft jedoch von 5o° läßt sich
am Ende der motorischen Verdichtung eine Temperatur von 53o° C erzielen, die ausreicht,
um die Zündung des Brennstoffes sicherzustellen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. r wird die Luft vor ihrem Eintritt
in den Verdichterteil des Treibgaserzeugers geheizt. Es ist jedoch aber selbstverständlich
ohne weiteres .ebenso gut möglich, die verdichtete Luft nach ihrem Austritt aus
dem Verdichterzylinder zw eckn:äßigerweise zwischen letzterem und dem Brennkraftzylinder
zu heizen.
-
Eine weitere Ausführungsforrn der Erfindung ist in. den Pig. 2 und
3 veranschaulicht. Diese .weitere Ausführungsform hat außer den genannten Vorteilen
noch die weiteren, im nachstehenden kurz erläuterten Vorteile.
-
Bekanntlich nimmt bei den bekannten Treibgaserzeugern das Verhältnis
zwischen dem Brennstoffgewicht und dein Gewicht der \'erbrennungslüft zu, wenn die
Belastung des Treibgaserzeugers abnimmt. Es liegt dies an dem großen zu verdichtenden
Spülluftüberschuß bei geringen Belastungen. Auch hat der große Spülluftüberschuß
in einer häufig sehr störenden Weise eine Verringerung der Temperatur des aus dem
Brennkraftzylinder austretenden Treibgases zur Folge. Diese Nachteile der bekannten
Treibgaserzeuger,welche zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führen, werden
bei der Ausführungsform nach den Fig.2 und 3 vermieden oder zum mindesten verringert.
Bei dieser Ausführungsform wird bei geringer Last ein Teil des in dem Brennkraftzylinder
des Treibgaserzeugers enthaltenen Gases abgezweigt, um diesen Teil der Spülluft
des Brennkraftzylinders zuzumischen.
-
Zu dem genannten Zweck ist beispielsweise in der Wand des Brennkraftzylinders
z9 (s. Fig: 2 und 3) außer den üblichen Einlaßöffnungen 2o und Auslaßöffnungen 2r
eine zusätzliche Auslaßöffnung 22 vorgesehen, die derart angeordnet ist, daß sie
von dem Brennkraftkolben 23, der bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 zu
einem Freiflugkolben gehört, freigegeben wird, bevor der Brennkraftkolben die gewöhnlichen
Auslaßöffnungen 21 freigibt. Die Öffnung 22 wird durch ein Regelorgan 24., beispielsweise
einen Schieber, gesteuert, der an einen Regelkolben 25 angeschlossen ist. Die Stellung
dieses Regelkolbens hängt von den Änderungen des Förderdruckes des Verdichterteils
oder des Brennkraftzylinders des Treibgaserzeugers ab. Hinter dem Schieber 24. befindet
sich eine Kammer 26, die durch eine Leitung 27, in «-elche eine Rückschlaglizlappe
28 eingeschaltet ist, mit dem Spülluftbeliälter 29 des Treibgaserzeugers verbunden
ist. Der Spülluftbehälter 29 wird von dein Verdichterteil des Treibgaserzeugers
gespeist. Dieser Verdichterteil besteht nach der Ausführungsform nach Fig. 2 aus
einem Verdichterzylinder 30 mit Einlaß- und Auslaßventilen 3 r und 32 und einem
Verdichterkolben 33, der ebenfalls zu dem obengenannten Freifluglcolben gehört.
-
Die Beheizung der Spül- und Speiseluft, die sich in dem Zwischenbehälter
29 befindet, durch die aus dem Motorzylinder entnommenen Verbrennungsgase hat zur
Folge, daß die zur Zündung des in den Brennkraftzylinder eingespritzten Brennstoffes
notwendige Temperatur schon erreicht ist, wenn der Brennkraftkolben einen Rückkehrhub
gemacht hat, der geringer ist als der zur Erreichung der
gleichen
Temperatur notwendige. Rückkehrhub des Brennkraftkolbens in dem Fall, in dem eine
Heizung der Verbrennungsluft nicht stattfindet. Die Verkürzung ,des Rückkehrhubes
des Flugkolbens hat eine Verringerung der in den Verdichterzylinder eingesaugten
Luftmenge zur Folge. Hiermit ist wiederum eine Verringerung der in dem Verdichterzylinder
durchzuführenden Verdichtungsarbeit verbunden, so daß das Verhältnis des Gewichts
des Treibgaserzeugers zu seiner Leistung verbessert ist und gleichzeitig die Temperatur
der Treibgase, die durch die Treibgasleitung 34 abgeführt werden, bei geringen Belastungen
des Treibgaserzeugers erhöht wird.
-
Schließlich hat die Tatsache, daß der V erbrennungsluft eine gewisse
Menge von Verbrennungsgas zugemischt wird, eine Verbesserung der Verbrennungsbedingungen
in dein Brennkraftzvlinder zur Folge.
-
Die vorstehend beschriebene Entnahme eines Teils des Verbrennungsgases
und seine Zumischung zu der dem Brennkraftzy linder zuströmenden Verbrennungsluft
ist sowohl bei Maschinen mit veränderlichem Kolbenhub als auch bei Maschinen mit
unveränderlichem Kolbenhub anwendbar. Bei einer Maschine mit unveränderlichem Kolbenhub
muß auf die Steuerung des Verdichters eingewirkt werden, um das bei geringen Belastungen
angesaugte Gewicht von Frischluft zu verringern. Zu diesem Zweck bann man beispielsweise
in bekannter Weise auf die Verkeilung der Steuerwelle des Verdichters einwirken.
-
Bei einer anderen in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform
wird nicht ein Teil der direkt aus dem Brennkraftzvliiider entnommenen Verbrennungsgase,
sondern ein Teil der schon in die Treibgasleitung 34 eingetretenen Treibgase der
Verbrennungsluft vor dem Brennkraftzylinder zugemischt. Zti dein Zweck wird die.
Leitung 34 durch eine Abzweigung mit dem Speiseluftbehälter 29 verbunden. Diese
Abzweigung wird durch eine Klappe oder ein Ventil gesteuert, das derart arbeitet,
daß die Treibgasentnahme nur während des Beginns des Austritts der Treibgase durch
die Üffnungen 2 1 stattfindet, d. 1i. also zu einer Zeit, wo der Treibgasdruck noch
etwas höher ist als der Druck der in dein Zwischenbehälter 29 befindlichen Speiseluft.
-
@'ie auch die jeweils angewendete Ausführungsform der Erfindung sei,
man erhält stets einen Treibgaserzeuger, bei dem die Entziindung und rasche und
vollständige Verbrennung des vorzugsweise durch Selbstzündung zu verbrennenden Brennstoffes
sowohl bei Vollast als auch bei Teillast, beim Leerlauf und beim Anlassen des Treibgaserzeugers
gesichert sind. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dal im vorstehenden nur Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben sind, auf weiche die Erfindung nicht beschränkt ist.