DE90669C

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Publication number: DE90669C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Diese Erfindung betrifft eine Verbindung einer Maschine, deren Treibmittel ein Gemisch von verbrannten Gasen und Dampf bildet.This invention relates to a connection of a machine, the propellant of which is a mixture from burned gases and steam.

Die Wärme, welche während des Ganges der Warmluftmaschine im Verbrennungsraum erzeugt wird, verwandelt das in einem den Verbrennungsraum umschliefsenden Behälter befindliche Wasser allmälig in Dampf, und wenn der Druck im. Verdampfraum genügend hoch geworden ist, strömt der entwickelte Dampf in den Verbrennungsraum ein, wo derselbe den heifsen Verbrennungsgasen begegnet und von denselben überhitzt wird. Sobald dieser Zustand erreicht worden ist, arbeitet die Maschine mit einem Gemisch von Luft und überhitztem Wasserdampf.The heat that is generated in the combustion chamber while the hot air machine is running is generated, transforms that located in a container surrounding the combustion chamber Water gradually turns into steam, and when the pressure in the. Evaporation space high enough has become, the evolved vapor flows into the combustion chamber, where it flows into the encounters hot combustion gases and is overheated by them. As soon as this state has been reached, the machine works with a mixture of air and superheated Steam.

Bei dieser Maschine ist nicht nur der Verbrennungsraum , sondern auch der Arbeitscylinder vom Dampferzeuger umgeben, um auch die durch die Wand des Arbeitscylinders gehende Wärme ausnutzen zu können.In this machine there is not only the combustion chamber, but also the working cylinder surrounded by the steam generator in order to also pass through the wall of the working cylinder to be able to take advantage of going heat.

Der Brennstoff soll aus Petroleum oder einem anderen flüssigen Kohlenwasserstoff bestehen. Gasförmige Kohlenwasserstoffe können auch verwendet werden, wenn die Maschine mit einer Pumpvorrichtung zum Einpressen des Gases in den Verbrennungsraum versehen wird.The fuel should consist of petroleum or some other liquid hydrocarbon. Gaseous hydrocarbons can also be used when using the machine a pumping device is provided for injecting the gas into the combustion chamber.

Fig. ι zeigt die Maschine in senkrechtem Schnitt quer durch den Arbeitscylinder und durch die Mittellinien des umgebenden Dampferzeugers, Fig. Ι shows the machine in a vertical section across the working cylinder and through the center lines of the surrounding steam generator,

Fig. 2 einen Schnitt des Arbeitscylinders senkrecht gegen Fig. 1, und Fig. 3 einen wagerechten Schnitt nach Linie A-B (Fig. 1 und 2). 2 shows a section of the working cylinder perpendicular to FIG. 1, and FIG. 3 shows a horizontal section along line AB (FIGS. 1 and 2).

Der Arbeitscylinder α ist in einem Stück mit dem Verbrennungsräume b, dem Ventilraume £>² und dem umgebenden Dampferzeuger c gegossen. Innerhalb des Cylinders a bewegt sich ein Arbeitskolben k². Das obere Ende des Cylinders ist durch einen Deckel b³ geschlossen. Oben und unten in den neben dem Cylinder α befindlichen Ventilraum b² sind Ventilsitze s s^l eingesetzt, deren jeder eines der Einlafsventile ν ν¹ und der Auslafsventile v² v³ enthält. Diese Ventile erhalten ihre Bewegung von der Maschinenwelle. Von den Ventilsitzen ss¹ führen die Kanäle C¹C² (Fig. 1 und 3) von den Räumen* zwischen den Ventilen nach dem Cylinder und die Auslafskanäle η η¹ von den Räumen aufserhalb der Auslafsventile in das Freie.The working cylinder α is cast in one piece with the combustion chamber b, the valve chamber £> ² and the surrounding steam generator c. A working piston k ² moves within the cylinder a . The upper end of the cylinder is closed by a cover b ³ . At the top and bottom of the valve chamber b ² located next to the cylinder α , valve seats ss ^l are inserted, each of which contains one of the inlet valves ν ν ¹ and the outlet valves v ² v ³ . These valves get their movement from the machine shaft. From the valve seats ss ¹ , the channels C ¹ C ² (Fig. 1 and 3) lead from the spaces * between the valves after the cylinder and the outlet channels η η ¹ from the spaces outside the outlet valves into the open.

Die Spindeln der Einlafsventile ν ν¹ führen durch die Auslafsventile v² v³ und deren Spindeln. Der Verbrennungsraum b ist mit dem Ventilraume δ² durch die Oeffhung b¹ und mit dem Dampfraume d durch das Rohr d^l verbunden.The spindles of the inlet valves ν ν ¹ lead through the outlet valves v ² v ³ and their spindles. The combustion space b is connected to the valve space δ ² through the opening b ¹ and to the steam space d through the pipe d ^l .

In eine Bodenöffnung des Verbrennungsraumes mündet der Brennstoffinjector i ein, welcher eine Fortsetzung der Luftrohrleitung k¹ bildet. In den Injector i mündet aufserdem noch das Rohr e ein, das von dem Petroleumbehälter e'² kommt, der auch mit dem Dampfraume d durch die Leitung e¹ verbunden ist. Die Rohrleitung A:¹ steht ferner mit dem Druckkanale k (Fig. 2 und 3) in Verbindung, in welchem Druckventile h h¹ angeordnet sind. The fuel injector i , which forms a continuation of the air pipeline k ¹ , opens into a bottom opening of the combustion chamber. The pipe e , which comes from the petroleum container e ' ² , which is also connected to the steam space d by the line e ¹ , also opens into the injector i. The pipeline A: ¹ is also connected to the pressure channel k (FIGS. 2 and 3), in which pressure valves hh ¹ are arranged.

Mitten auf dem Arbeitscylinder a (Fig. 1) sitzt in einem Ventilsitze s² ein Ventil f. VonIn the middle of the working cylinder a (FIG. 1) sits a valve f. Von in a valve seat s ²

diesem führt der Kanal I ab, der durch das Rohr I¹ mit einem (auf· der Zeichnung nicht veranschaulichten) Luftverdichter verbunden, ist.This leads off the channel I , which is connected by the pipe I ¹ to an air compressor (not shown in the drawing).

Jedesmal, wenn die Auslafsventile sich öffnen, wird der Druck in dem Cylinder niedriger als in der Druckleitung /1\ so dafs der Cylinder mit frischer Luft gefüllt wird, welche die Treibgase von einem vorherigen Arbeitsspiel fortdrängt. Wenn der Kolben ungefähr die Hälfte seines Hubes zurückgelegt hat, wird das entsprechende Auslafsventil geschlossen, und die im Cylinder befindliche Luft wird von dem Kolben verdichtet und unter Oeffnung des entsprechenden Druckventils h oder /2¹ durch den Kanal k, die Rohrleitung k¹ und den Injector i in den Verbrennungsraum b hineingeprefst. Unmittelbar oberhalb der Mündung des Brennstoffinjectors i ist eine Anzündungsvorrichtung angeordnet, welche auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Dieselbe kann z. B. aus einem Platindrahte bestehen, welcher mittels eines elektrischen Stromes ins Glühen versetzt werden kann.Each time the Auslafsventile open, the pressure in the cylinder is lower than 1 \ so That the cylinder is filled with fresh air in the pressure line / which continuously urges the propellant gases from a previous working cycle. When the piston has covered approximately half of its stroke, the corresponding outlet valve is closed, and the air in the cylinder is compressed by the piston and, opening the corresponding pressure valve h or / 2 ^1, through the channel k, the pipeline k ¹ and the Injector i pressed into combustion chamber b . An ignition device, which is not shown in the drawing, is arranged directly above the mouth of the fuel injector i. The same can e.g. B. consist of a platinum wire, which can be made to glow by means of an electric current.

Wenn die Maschine angelassen werden soll, wird Wasser in den Verdampfungsraum und Petroleum in den Behälter e² eingelassen. Sodann wird Luft durch den Injector / eingetrieben und die Maschine von Hand in Bewegung gesetzt, wobei Luft durch das Rohr k¹ und den Injector in den Verbrennungsraum eingeprefst wird. Wenn die Luft durch den Injector strömt, wird Petroleum aus dem Behälter e² durch das Rohr e gesaugt und, wenn dasselbe den Luftstrom trifft, fein zertheilt. Das Gemisch verbrennt, wenn dasselbe an der Anzündungsvorrichtung vorbeigeht. Durch das Einpressen von Luft und die von der Verbrennungswärme verursachte Ausdehnung wird der Druck im Dampfraume d und im Ventilraume b² erhöht. Sobald dieser Druck die erforderliche Höhe erreicht, um die unbelastete Maschine in Bewegung zu halten, wird das weitere Einpressen von Luft in den Verbrennungsraum von der Maschine bewirkt. Der Druck steigt dann bald zu dem vollen Arbeitsdrucke.When the machine is to be started, water is let into the evaporation space and petroleum into the container e ^2. Then air is driven in through the injector / and the machine is set in motion by hand, with air being forced into the combustion chamber through the pipe k ^{1 and the injector.} When the air flows through the injector, petroleum is sucked from the container e ² through the pipe e and, when it meets the air flow, finely divided. The mixture burns as it passes the igniter. By forcing in air and the expansion caused by the heat of combustion, the pressure in the steam space d and in the valve space b ^{2 is} increased. As soon as this pressure reaches the required level in order to keep the unloaded machine in motion, the further injection of air into the combustion chamber is effected by the machine. The pressure then soon rises to the full working pressure.

Die Maschine wird nun mit warmer Luft getrieben, bis infolge der Wärmeleitung des Verbrennungsraumes und der Cylinderwände die im Dampferzeuger befindliche Wassermasse so weit erhitzt ist, dafs Dampf entwickelt wird. Dieser Dampf gelangt durch das Rohr d¹ in den Verbrennungsraum, wird dort mit den heifsen Verbrennungsgasen vermischt und überhitzt und wird zusammen mit diesen auf den Arbeitskolben wirken. Hierbei wird die Wärme der Wände des Verbrennungsräume^ und des Cylinders zur Dampfbildung benutzt und zugleich verhindert, dafs die Theile eine zu hohe Temperatur annehmen. Da der Verbrennungsraum mit dem Dampferzeuger-unmittelbar verbunden ist, wird der Dampf auch als Druckregler wirken, weil für jede neue, in den Verbrennungsraum eingeprefste Luftmenge der Druck im Dampferzeuger den Druck übersteigen wird, welcher der Temperatur des der Wasserfläche zunächst befindlichen Wasser-] dampfes entspricht. Ein Theil des Wasserdampfes wird hierbei condensirt, welcher beim Oeffnen des Einlafsventils wieder in Dampfform übergeht, wobei der frühere Druck im Dampferzeuger wieder hergestellt wird.The machine is now driven with warm air until, as a result of the conduction of heat from the combustion chamber and the cylinder walls, the water in the steam generator is heated to such an extent that steam is developed. This steam passes through the pipe d ¹ into the combustion chamber, where it is mixed with the hot combustion gases and overheated, and together with these will act on the working piston. Here the heat of the walls of the combustion chamber and of the cylinder is used to generate steam, and at the same time it is prevented that the parts assume too high a temperature. Since the combustion chamber is directly connected to the steam generator, the steam will also act as a pressure regulator, because for every new amount of air injected into the combustion chamber, the pressure in the steam generator will exceed the pressure which is the temperature of the water vapor on the surface of the water is equivalent to. A part of the water vapor is condensed, which is converted back into vapor form when the inlet valve is opened, the previous pressure being restored in the steam generator.

Der Arbeitsvorgang der Maschine ist folgender: Beginnt der Kolben sich aus der in der Zeichnung gezeigten Stellung abwärts zu bewegen, so öffnet sich unter Einwirkung einer Steuerung das Einlafsventil ν und das Auslafsventil iA Dadurch verringert sich der Druck unter dem Kolben auf Atmosphärendruck und über dem Kolben kommt der Druck des Treibmittels zur Geltung. Im Räume k herrscht der gleiche Druck, so dafs bei diesem Arbeitsspiel der Druck auf beiden Seiten des Ventils h gleich grofs ist und letzteres somit unter Ein-^; wirkung seiner Feder geschlossen gehalten wird.; Hat sich der Kolben so weit abwärts bewegt,' als der gewünschten Füllung entspricht, so· wird das Ventil ν geschlossen, und der Kolben! wird nunmehr nur unter der Einwirkung der Expansion weiter getrieben. Inzwischen hat sich infolge der Druckverminderung unter dem Kolben das Ventil f geöffnet und die Luftpumpe preist frische Luft durch die Leitung I¹1 in den Cylinder, welche Luft die verbrauchten Gase vor sich her treibt und durch das Ventil v³ verdrängt. Hat der Kolben etwa die Hälfte seines Weges zurückgelegt, so wird das Ventil v³ geschlossen und infolge der fortgesetzten Bewegung des Kolbens wird die nunmehr ein-; geschlossene kalte Luft im unteren Cylindertheil· verdichtet. Der hierbei auftretende Druck der sich gleichzeitig erwärmenden frischen Luft nimmt schnell zu und übersteigt schliefslich den Druck im Verbrennungsraum. Entspricht dieser Drucküberschufs der Spannung der Feder am Ventil h¹, so öffnet sich dieses und die Prefsluft wird in den Raum k und weiter durch die Leitung k¹ nach dem Injector i getrieben. Beim Durchtreten durch den Injector z' saugt die Luft aus dem Rohr e Petroleum an, welches sich mit der Luft mischt und entzündet wird. Der Kolben hat nunmehr das Ende seines Hubes erreicht und wird dann bei gleichzeitiger Oeffnung des Einlafsventils v¹ und Auslafsventils v'² in derselben. Weise aufwärts bewegt, wie er vorher abwärts bewegt wurde, wobei sich dasselbe Spiel der zugehörigen Ventile wiederholt.The working process of the machine is as follows: If the piston begins to move downwards from the position shown in the drawing, the inlet valve ν and the outlet valve in general open under the action of a control.This reduces the pressure below the piston to atmospheric pressure and above the piston the pressure of the propellant comes into its own. The same pressure prevails in the space k , so that in this working cycle the pressure on both sides of the valve h is the same and the latter is therefore less than on ^; action of its spring is kept closed .; If the piston has moved downwards as far as corresponds to the desired filling, the valve ν is closed and the piston! is now only driven further under the influence of expansion. In the meantime, as a result of the pressure reduction under the piston, valve f has opened and the air pump pumps fresh air through line I ¹ 1 into the cylinder, which air drives the used gases in front of it and displaces it ^{through valve v 3.} If the piston has covered about half of its way, the valve v ^{3 is} closed and as a result of the continued movement of the piston, the is now on; closed, cold air is compressed in the lower part of the cylinder. The pressure that occurs in the fresh air, which is heated at the same time, increases rapidly and ultimately exceeds the pressure in the combustion chamber. If this excess pressure corresponds to the tension of the spring on the valve h ¹ , this opens and the pre-air is driven into the space k and on through the line k ¹ to the injector i . When passing through the injector z ', the air sucks in petroleum from the pipe e , which mixes with the air and is ignited. The piston has now reached the end of its stroke and is then with simultaneous opening of the inlet valve v ¹ and outlet valve v ' ² in the same. Moved upwards in the same way as it was moved downwards, with the same play of the associated valves being repeated.

Claims

Patent claim:

Hot-air steam engine with closed firing, characterized in that it has a

Air pump is connected to a valve (f) mounted in the middle of the working cylinder, which opens inwards towards the cylinder as soon as one of the outlet valves is open and the pressure in the cylinder has become lower than the pressure in the compressed air line, whereby the rooms on each side of the working piston are connected to the combustion chamber (b) by lines (kk ¹ ) with self-acting valves (hh ¹ ) , for the purpose of forcing a quantity of air into the cylinder for each piston stroke and compressing it through the piston as soon as an outlet valve is closed, and then to press through the said lines into the combustion chamber of the machine.

For this purpose ι sheet of drawings.