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Brennkraftmaschine für feste pulverförmige Brennstoffe mit einer vom
Arbeitszylinder abgeschnürten Brennkammer Der Gegenstand des Hauptpatents 678 446
ist eine Brennkraftmaschine für feste pulverförinige Brennstoffe mit einer .vom
Arbeitszylinder durch einen Drosselkanal abgeschnürten Brennkammer mit im Betrieb
glühender Wandung, in die der Brennstoff eingebracht und der größte Teil der Luft
des Arbeitszylinders am Ende des Verdichtungshubes überführt wird. Hierbei wird
zunächst der Brennstaub sowie Wasser oder Wasserdampf in die Brennkammer eingeführt
und zusammen mit zugeführter Luft vergast. Ferner ist die Ausmündung des Drosselkanals
zwischen Arbeitszylinder und Brennraum im Sinne der Erzeugung einer kreisenden Bewegung
des Brennkaminerinhaltes bei Eintritt der Verdichtungsluft in die Brennkammer angeordnet,
und schließlich wird die in der Brennkammer sich bildende durch Zusatz von Flußmitteln
fließfähig gemachte sowie durch die kreisende Bewegung des Brennkammerinhaltes ausgeschleuderte
und am Boden der Brennkammer niedergeschlagene Asche über eine besondere Ableitung
unter Abschirmung des Übertritts in den Drosselkanal abgeleitet. Es wird also eine
Trennung der gasförmigen Verbrennungserzeugnisse von den festen Rückständen innerhalb
der Maschine von dieser selbsttätig besorgt, so daß die Verbrennungsgase frei von
festen Rückständen in den Arbeitszylinder hinein entspannt werden, während die Rückstände
in Form flüssiger Asche beim Betrieb abgezapft werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung und Verbesserung
der Maschinenanordnung gemäß dem Hauptpatent, und zwar besteht sie darin, daß bereits
vor Eröffnung des Auspuffsteuerkörpers
iiii Arbeitszylinder die
Brenn- und Vergasungskannner durch Schließen eines Absperrventils im Entspannungshub
bis zum nächsten Arbeitsspiel gegen den Arbeitszylinder abgeschlossen wird, ferner
der Drosselkanal in der Richtung vorn Arbeitszylinder zur Brennkammer düsenartig
erweitert und die Brennkammer zentral von einem @dolllkö rper durchsetzt ist, der
von (lern zur Brennstoffeinblasung und Vergasung dienenden Ltift-Danipf-Geniisc;l
durchströmt wird.
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Die Zeichnung -neigt eine beispielsweise Ausführungsform der Maschinenanordnung
geilläß der Erfindung. Hierin ist Al>b. 1 eile Längsschnitt durch eine getnäl; der
Erfindung ausgebildeten Brennkammer finit Zylinderdeckel, Abb. ? ein Oberschnitt
von Brennkammer und Z_@-linderdeckel in Richtung, der Mittellinien.
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In der Zeichnung bezeichnet a die Brennkarnnier mit <lern Schlackentopf
ä. Der in der Mitte der Breinikaninier angeordnete Hohlkörper ist finit b benannt,
während c die Wärmeisolation und il' das äußere Brennkaminergehäuse darstellt. e
ist da den Drosselkanal f und die Breinikaninier a vorn Arbeitszylinder
absperrende Ventil.
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Es ist eine an sich bekannte und geläufige Maßnahme, eine Brenn- und
Vergasungskaninier am Enrle des Entspannungshubes bei Eröffnung der Auspuftsteuerkörper
vorn ArbeitszyIinder abzusperren und dann gleichzeitig in die finit auf Ausschubspannung
gefallenen Abgasresten angefüllte. Kammer neuen Brennstoff einzuführen.
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Gemäß der Erfindung wird zunächst (las in seiner Anwendung bekannte
Ventil V, das den Übertritt der iiii Arbeitszylinder bc ini Verdichtungshub vorverdichteten
Verbr:itnungsluft in die Brennkammer a regelt, während des Entspannungshubes bereits
bei oder vor unterer Totpunktla'e des Kolbens und bevor die entspannenden Gase von
den Auspuffsteuerungen freigegeben werden, wieder geschlossen. Hierdurch werden
die die Brennkammer noch anfüllenden Verbrennungsgase, deren Druck hierbei erheblich
über die Ausschubspannung nach Eröffnung der Atislitiffsteuerung liegen kann, in
der Brennkaninior zurückgehalten.
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Die am Ende des Entspannungshubes in] Zylinder befindlichen Verbrennungsgase
eiltweichen dann auf übliche Weise durch die Auspuffwege. Die übrigen :Maschinentakte,
wie Ausschieben der Abgasreste, Ansaugen der Frischluft und deren Verdichtung;,
erfolgen dann weiter wie üblich.
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Das Gewicht und auch die Temperatur der durch diese besondere Maßnahme
in der Kammer zurückgehaltenen Abgase liegen also bedeutend llölier, als es sonst
der Fall wäre. In die nach Schluf) des Ventils c mit noch ;ehr heißen restlichen
Verbrennungsgasen angefüllte Brennkammer wird dann die frische Brennpulverladung
eingeführt, die infolge der hohen Temperatur der Umgebung sofort aufgliilit, wobei
das glühende Kohlenpulver den C O@-_@nteil des Verbrennungsgasrestes zu C O reduziert.
Der die Reduktion begleitende Wärmeverbrauch wird durch den @@':irntcinlialt der
auf hoher Temperatur sich befindenden Gase der Brennkaininer größtenteils gedeckt,
wobei Temperatur und Druck rasch abs:n gen.
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Die Temperatur des Gemisches wird dann in der Folge durch die beschränkt
zugemessene Einblaseluft und durch die W:irnie-, ali.traliluilg der glühenden haninierwände
auf die für die Reaktion erforderliche Höhe erhalten, wobei die Vergasung des noch
iibrIggebliebenen C auf bekannte Weise, wie iiii Flauptpatent dargelegt. erfolgt.
Auch die als Flußinittel beigegebenen Alkalien beeinflussen insofern noch günstig
die Reaktion, als sie infolge ihrer katalytischen Wirkung die Reaktionstemperatur
noch erheblich erniedrigen. Da nun durch die Reduktion de: CO., zu
C O die Temperatur in der Kammer an sich schon heruntergesetzt wird, muß folglich
auch der U'asserdanipfantcil der Einblasehift entsprechend vermindert «erden.
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Durch die Maßnahme der Rückwandlung des C O.,-Gehaltes eines Teiles
der Verbrennungsgase zu CO unter Ausnutzung ilii-er holten Eigentemperatur ergalt
sich der Vorteil eines geringeren Brennstoftverbrauclies der Maschine, da durch
diese llaßnalinie ein Teil der sonst nutzlos iiii Auspuff abgehenden Wärme wieder
zurückgewonnen wird.
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Des weiteren ist in der Brennkaininermitte ein Hohlkörper b angeordnet,
wodurch die Kammer die Form eitler in sich geschlossenen Rohrwindung erhält. Der
Kammerinhalt bildet also hierdurch die Forin eines Ringes, der von der aus dein
Drosselkanal f cinstriinienden verdichteten Verbrennungsluft in Drehung versetzt
wird. Bei dieser Art der Ausschleuderbewegung des Kaminerinlialte; in I#orin eines.
sich drehenden Gasringes sind Verluste an Strömungsenergie infolge regelloser Wirbelbildung
auf ein 1lindestmaß herabgesetzt.
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Die düsenförmige, vom Arbeitszylinder zur Breinikaminer verlaufende
Erweiterung des Drosselkanals unterstützt diesen Vorgang, indem die vom aufwärts
gehenden Kolben an die ini Arbeitszvliiider vorverdichtete Verbrennangsltitabge-ebene
Verdichtungsarbeit b,i Eröffnung des strömungstechnisch günstig durchgebildeten
Absperrventils c nahezu restlos in Strömungsenergie, also in Geschwindigkeit umgesetzt
wird, wobei die Utndrehungsgeschwindigkeit
des in der Kammer sich
drehenden Gasringes etwa die Höhe der Mündungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft
im Kanalausgang annimmt, also sehr hohe Werte erreicht. Die durch diese Maßnahme
erzielte äußerst starke Erhöhung der Schleuderwirkung bringt selbst die feinsten
Kohle-und Aschepartikelchen rasch zur Ausscheidung. -Auch legt sich, durch diese
Art der Brennkammergestaltung bedingt, die aus der Mündung des Drosselkanals austretende
Verbrennungsluft in spiralförmiger Schichtung an den sich drehenden Gasring an.
Die Verbrennung kann daher nicht so rasch wie bei Wirbelströmung verlaufen. Die
Kurve des Zünddruckanstieges verläuft daher anfangs flacher und der steile Anstieg
derselben wird aus diesem Grunde mehr nach oberer Totpunktlage hin verschoben. Es
wird also an Diagrammfläche gewonnen; die Maschine arbeitet weicher. -Ferner wird
das Innere des Hohlkörpers von der mit Dampf gemischten Einblaseluft durchflossen,
wobei dieses Luft-Dainpf-Gemisch beheizt und der Hohlkörper gleichzeitig vor Überhitzung
bewahrt wird. Auch verhindert die derart vorbeheizte Einblaseluft einen für die
Reaktion unerwünschten Temperaturabfall in der Brennkammer während . des Einbringend
des Brennpulvers.
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Schließlich ergibt sich durch die Gestaltung der Brennkammer in der
Form einer in sich geschlossenen Rohrwindung in baulicher Hinsicht der Vorteil einer
besseren Beherrschung der hohen Verbrennungsdrücke, als es sonst bei flachen Kammern
der Fall wäre. Der Querschnitt der Kammerwindung kann hierbei rechteckig, rund oder
halbrund ausgeführt und der Hohlkörper entweder als besonderes Stück in die Kammer
eingesetzt oder wie es beispielsweise die Zeichnung zeigt, mit der Kammer in einem
Stück hergestellt werden.
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Das allseitige Zusammenwirken der vorbenannten und erläuterten Erfindungsmerkmale
ergibt insgesamt den Vorteil einer Verbesserung des Wirkungsgrades der im Hauptpatent
beschriebenen Maschinenanordnung mit dem daraus folgenden verringerten Verbrauch
an Brennstoff.