DE747885C

DE747885C - Viertaktbrennkraftmaschine fuer staubfoermige Brennstoffe

Info

Publication number: DE747885C
Application number: DEH164642D
Authority: DE
Priority date: 1941-02-21
Filing date: 1941-02-21
Publication date: 1944-10-20

Description

Viertaktbrennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine Viertaktbrennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit einem Vorraum, in den der Staub gegebenenfalls in Mischung mit Luft während des Saughubes des Arbeitskolbens über ein zeitweise geöffnetes, gesteuertes Absperrmittel eingesaugt und dessen Inhalt während des Verdichtungshubes durch Teilverbrennung ausgeblasen wird. Derartige Brennkraftmaschinen sind bekannt. Bei ihnen besteht die Gefahr, daß der Staub beim Einsangen in den Vorraum bis in den Arbeitszylinder mitgerissen wird. Durch Anordnung enger Kanäle zwischen dem Vorraum und dem Arbeitszylinder und durch längliche Form des Vorraumes läßt sich diese Gefahr bis zu einem gelvlssen Grade verringern, aber nicht völlig ausschalten.
Es ist bereits bekannt, durch bestimmte Steuerung des Staubzuführungsventils unter Umständen in Gemeinschaft mit einer bestimmten Steuerung des Lufteinlaßventils das Einsaugen des Staubes in den Vorraum in einen Abschnitt des Saughubes zu verlegen, währenddessen eine Strömung aus dem Arbeitszylinder in den Vorraum hinein besteht oder herbeigeführt wird, die ein vorzeitige: Ausfallen des Staubes mit Sicherheit verhindern würde. Auch diese Maßnahmen bereiten noch gewisse Schwierigkeiten, da sich die Ströinttngsvorgänge finit der wechselnden Geschwindigkeit des Kolbens, also mit der Drehzahl des Motors, verändern und .daher unter Umständen auch eine Hinderung der besonderen Steuerung der Ventile erforderlich machen.

Bei der Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung sind Schwierigkeiten der obengenannten Art dadurch ausgeschaltet, daß durch entsprechende Führung des Staubes bzw. des Staub-Luft-Gemisches die Staubteilchen in den Vorraum geschleudert und dadurch aus dem in den Arbeitszvlinder strömenden Saugluftstrom ausgeschieden werden. Es wird also ohne Veränderung der normalen Steuerung der Ventile ein vorzeitiges Eintreten des Staubes in den Arbeitszylinder vermieden. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck eingeführter Staub oder das Staub-Luft-Gemisch auf dem Wege von der Zuleitung zum Arbeitsraum oder einer ihtn vorgelagerten l'rennkammer in einen oder mehrere ringförmige

Kanäle. die all ihrem ä uflleren Umfang Ver-

bindung mit dem um die Kanäle gelegten

ringförmigen Vorraum besitzen, ini Sinne der

Erzeugung einer Schleuderbewegung des

Brennstaubes in den seinerseits mit dem Ar-

beitszylinder hzw. der hrennkammer in Ver-

bindung stehenden Vorraum hineingeführt.

Hier verbleiben die Staubteilchen, 1>i--, siv

w iilireiid des @'ercliclitun"slitil]es teilt@-eise ge-

zündet und durch den bei der Teilverbren-

nung erzeugten Cberdruck gegenüber dein

=Arbeitszylinder oder der ihm vorgelagerten

Brennkammer in diesen ausgeblasen werden.

Die ringförmigen Kanäle können in Form

einer Spirale oder einer Schraubenlinie arwe-

ordnet «-erden. Die Schraubengänge münden

dann mit dem einen Ende in den Arheitsraurn

des Zylinders oder eine ihm vorgelagerte

Brennkammer und mit dein anderen Ende

nach öffnung von deren Absperrmittel in die

Staub- oder Staul)-Luft-Gemiscliztrleitung.

Durch die =yushildung der ringförmigen Kanäle

als Schraubengänge ist es möglich, die -1us-

scheidevorrichtung für den Staub länglich

atrsmrhilden und damit die Schleuderwirkung

auf eine größere Fläche atisztldehnen.

Der Querschnitt der Schraubengänge wird

zweckmäßig zum Arbeitsraum des Zylinders

hin stetig vermindert, entsprechend (-leni

Druckabfall in dem vorn Arbeitskolben er-

zeugten t'riterdruclatrom innerhalb der

Schraubengänge. so dall die auf die Staub-

teilchen ausgeübte Schleuderkraft in den

Schraubengängen fortlaufend etwa gleich-

bleibt.

Die Anordnung von schraubenartigen

Kanälen zur I?r-zielung einer kreisenden Strö-

rnung ist frei hrernikraftrnaschinen für staub-

förmige Brennstoffe an sich bekannt, bei den

bekannten -Maschinen sind die Kanäle jedoch

unmittelbar ztyischen der Vorkarnrner und

dem Haupthrennrailin des .Arbeitszylinders

angeordnet. In diesen Kanälen soll der in der

Vorkanlrner noch nicht verbrannte Staub Ge-

legetrlreit hekamrnen, unterWirbelung ztt ver-

brennen. Die Einführung des Staubes irr die

Vorkammer erfolgt in gerader Richtung, also

ohne -";clilettderl)ewe-ung.

Ferner sind Einspritzbrernikraftrnaschinen

bekannt, hei denen der Brennstofff in schrauben-

artige, in den Hubraum des Arbeitszylino:lers

mündende Kanäle eingespritzt wird, die durch

radial nach aufen gehende Bohrungen mit

einem um die Kanäle ringförmig liel-trrn,;e-

legten Brennraum in Verbindung stehen. -I,ei

dieser Maschine erfolgt, abgesehen davon. @l<tl.i

sie mit flüssigen 1orennstoffen betrieben @@ ird,

die Einführung des Breilristoffes ini (ie"rn-

satz zti der Erfindung während d-c s Ve rdic h-

tungsliubes. Die aus dem Hubraum 1o @rn-

inende Verbrennungsluft trifft in den K,@näi@@n

mit dein eingespritzten Brennstoa ztlsanlniell,

der innerhalb der heißen Kanalwände ver-

dampfen. sich mit der Verbrennungsluft ver-

mischen und schließlich durch die voll den

Kanalwänden abgegebene Wärme entzünden

und die Zündung in den um die Kanäle herum-

gelegten Brennraum tragen soll. 1_ine

Schleuderbewegung des Brennst(-offe, im Sinne

der Erfindung ist hei dieser bekannten

Maschine weder beabsichtigt noch tritt sie

ein; sie hätte auch keinen Sinn, da der Brenn-

stoff in den schraubenartigen Kanälen vcr--

gasen und sich entzünden soll.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungs-

beispiele gemäß der Erfindung dargestellt,

und zwar zeigt

Abb. i einen Längsschnitt durch den Zy-

linderkopf der F',rennl:r-aftrnascliine.

A11.2 einen Schnitt durch ein Einzelteil

der !1h1. i.

1h1). 3 ein zweites -lusführungsimispic-1.

Die Brennkraftniaschine nach _11r1. r und 2

besteht aus dem Zylinder i und dein Koll)cn 2.

Dem Arheitsraurn de: Zylinders r ist eine

Brennkammer 3 vorgeschaltet. die durch (5ff-

nungen .I mit dem Arbeitsraum verbunden ist.

Oberhalb der Brennkammer- 3 befindet sich

ein Vorraum 5, der durch einen Einsatzk(>r-

Per 6 voll der Brennkammer 3 abgetrennt ist

und diesen ringförmig unrgiht. Der Einsatz-

körper 6 ist zylindrisch und besitzt an seinem

Umfang mehrere Schrauben-ällge 7. Wie (fie

-11b.2 wiedergibt, könneli vier Schrauben-

gänge; vorgesehen sein. Diese Schrauben-

gänge 7 sind je durch einen oder mehrere

Iianile mit der durch ein gesteuertes Ventil 9

zeitweise abgeschlossenen Staub- ()(ler- Staul>-

1_trf t-Ge rnisclizufülirungsleituli- i o t e rbundun.

Der Einsatzkörper 6 1)esitzt all :einer (4-in

Zylinder 2 zugekehrten Stirnfläche rinn

lnrchtung t r, von der airs radial nach (J)en

gehende Kanäle 12 in die tirlte-ren 1?llrlell der

Schrauhellgänge ; füllr-en. Diese Kanäle 12

stellen die einzige Verbindung der Erenn-

l:annner ,; mit clen @chraul]cngängen 7 her,

die also nicht in die untere Stirnfläche (les

Einsatzkörpers 6 einlaufen. Der I@insatzk@ir_

per ri ist von einem -Mantel 1,3 unischlüäsen,

der ini Bereiche der Sciir-aul)en"änge 7 Durch-

brechungen i.[ besitzt, die ehre Verbindung

zwischen den Schraubengängen und d(-in

Vorraum ; herstellen.

I )er Einsatzkörper ti besitzt Kühlkammern

t;, tti mit einer- l@ühlmittelztrleirnng 17. 1)i e

Kühlrnittelahleitung ist in der Zeichnung

nicht ztr sehen. :lulaerdem kalin der Vor-

raune ; tllit einen] Eillspritzv%lltil IS für flüs-

si-en Hreillrstoff versehen seit], mittels dessen

die 11.-rscliine angelassen werden kann oder

der ztrsiitzlicli neben dein @taui]förmigen

llrellnsu@tvinguführt wird.

Wie die Abb. i erkennen läßt, nimmt der Ouerschnitt der Schraubengänge 7 zum Arbeitszylinder 12 hin stetig ab.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist der Einsatzkörper6' kegelförmig gestaltet, während der Kern des Körpers zylindrisch verläuft, so daß die Schraubengänge 7' nach unten hin mit zunehmend geringerer Tiefe in den Einsatzkörper 6' eindringen und damit eine stetige Querschnittsverminderung erzielt wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Einsatzkörper durch ein durch den Kanal 17' zulaufendes und durch den Kanal i9 abgeführtes Kühlmittel gekühlt.
Während des Saughubes des Arbeitskolbens 2 wird dqs Staubzuführungsventil 9 geöffnet. Der beim Saughub des Kolbens 2 erzeugte Unterdruck pflanzt sich in die Schraubengänge 7,. 7' fort und saugt durch das geöffnete Ventil 9 Staub ein. Dieser Staub wird in Mischung mitLuft mit hoher Geschwindigkeit durch die Schraubengänge 7, 7' hindurchgeführt und- infolge der hierbei auftretenden Schleuderkraft nach außen durch die Durchbrechungen 1s, r4:' hindurch in den Vorraum 5, 5' geschleudert, während die auf diese Weise von dem Staub befreite Luft durch die Kanäle 12, 1? in die Brennkammer 3, 3' bzw. in den Arbeitsraum des Zvlinders strömt. Ein vorzeitiger Eintritt von Staute in, den Zylinder während des Saughubes des I>olbens ist damit vermieden.
Während des Verdichtungshubes tritt die Verbrennungsluft durch die Kanäle 12, 12' in die Schraubengänge 7, 7' ein und aus den Schraubengängen durch die Durchbrechungen 14, 1q.' in den Vorraum 5, 5'. Durch die Schraubengänge wird die Verbrennungsluft in Wirbelung versetzt und der Vorraum bis oben hin von der Verbrennungsluft bestrichen, die sich infolgedessen innig mit dem Staub vermischt. Durch Selbstzündung eines Teiles des Brennstaubes in dein Vorraum 5, 5' wird der Druck in ihm so erhöht, daß der Inhalt des Vorraumes in die Brennkammer 3, 3' bzw. in den Arbeitsraum des Zylinders ausgeblasen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i.
Viertaktbrennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit einem Vorraum, in den der Staub gegebenenfalls in Mischung mit Luft während des Saughubes des Arbeitskolbens über ein zeitweise geöffnetes, gesteuertes Absperrmittel eingesaugt und dessen Inhalt während- des Verdichtungshubes durch Teilverbrennung ausgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeführte Staub oder das Staub-Luft-Gemisch auf demWege von der Zuleitung zum Arbeitsraum oder einer ihm vorgelagerten Brennkammer in einen oder mehrere ringförmige Kanäle, die an ihrem äußeren Umfang Verbindung mit dem um die Kanäle gelegten ringförmigen Vorraum besitzen, im Sinne der Erzeugung einer Schleuderbewegung des Brennstaubes in den seinerseits mit dein Arbeitszylinder bzw. der Brennkammer in Verbindung stehenden Vorraum hineingeführt wird. a. - Viertaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kanäle als Schraubengänge (7, 7') ausgebildet sind, die mit deih einen Ende in den -Arbeitsraum des Zylinders (i) oder eine ihm vorgelagerte Brennkammer (3, 3') und mit dem anderen Ende nach Öffnung des gesteuerten .ybsperrmittels (9) in die zu diesen führende Staub- oder Staub-Luft-Geinischzuleitung (i o) münden.
3. Viertaktbrennkraftmaschine nach =Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubengänge (7, 7') in einem von dem ringförmigem Vorraum (5, 5') umgebenen Einsatzkörper (6, 6') angeordnet sind, der den Vorraum (5, 5') bis auf die Schraubengänge von der Staub- oder Staub-Luft-Geiniscltzuleituiig (io) sowie von dein Arbeitsraum des Zylinders (i) oder einer ihm vorgelagerten Brennkammer (3, 3') abschließt und von einem mit im Bereich der Schraubengänge mit Durchbrechungen (i ?_, 1.1') versehenen 11Iantel (13, 13') umschlossen ist. d. Brennkraftmascliine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (6, 6') an seiner dem Zylinder zugekehrten Stirnfläche eire Einbuchtung (i i, i i') besitzt, von der wenigstens annähernd radial verlaufende Kanäle (12, 12') in die die irn übrigen gegen den Arbeitsraum oder die Brennkammer (3, 3') des Arbeitszylinders (i) abgeschlossenen Schraubengänge (7, 7') führen. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden deutsche Patentschriften .... Nr. ?77 rot, 400 853, 693 957-