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Vorzugsweise mit Freiflugkolben arbeitender Treibgaserzeuger Die Erfindung
bezieht sich vorzugsweise mit Freiflugkolben arbeitende Treibgaserzeuger zur Erzeugung
von heißen, unter Druck stehenden Gasen, d. h. Maschinen mit einem mit innerer Verbrennung
im Zweitakt nach dem Dieselprozeß arbeitenden Motorteil und einem dazu gleichachsigen
Kolbenverdichterteil, welcher von dem Motorteil angetrieben wird und' Luft verdichtet,
von welcher der größte Teil und im allgemeinen die Gesamtheit als Speise- und Spülluft
des Motorteils dient und in einen seitlich des Motorzylinders angeordneten, zweckmäßigerweise
denselben umgebenden Sammelbehälter gefördert wird. Die vom Treibgaserzeuger gelieferten
Treibgase sind die aus den Auslaßschlitzen des Motorzylinders austretenden, noch
unter Druck stehenden Gase, welche aus in dem Motorzylinder unvollständig entspannten
Verbrennungsgasen und aus mit diesen Gasen gemischter Spülluft bestehen.
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Bekanntlich wird die Leistung eines gegebenen Treibgaserzeugers wesentlich
durch die Temperaturen der unter Druck stehenden heißen Gase bestimmt, welche aus
dem Treibgaserzeuger durch die Auslaßleitung des Antriebszylinders austreten.
Zur
Vergrößerung der Massenleistung ohne Überschreitung der ,zulässigen Temperatur ist
es schon bei Flugkolbentreibgaserzeugern, deren Verdichterteil bei dem nach außen
gerichteten Kolbenhub Druckluft verdichtet und ausstößt, vorgeschlagen worden, in
die Leitungen, welche die Förderseiten des Verdichters mit dem Einlaß des den Motorzylinder
umgebenden Sammelbehälters der Spül- und Speiseluft des letzteren verbinden, eine
Kühlvorrichtung einzuschalten. Eine derartige Maßnahme ist jedocli.nicht bei Treibgasverdichtern
anwendbar, deren Verdichterteil während des einwärts gerichteten Kolbenhubs Druckluft
verdichtet und diese Druckluft ohne irgendwelche Zwischenleitungen unmittelbar in
den Spül- und Speiseluftbehälter durch Druckventile übertreten läßt, die in einer
Zwischenwand angeordnet sind, welche den auf der Verdichterkolbeninnenseite gelegenen
Verdichterraum von dem unmittelbar anschließenden Spül- und Speiseluftbehälter trennt.
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Um auch bei Treibgaserzeugern der letztgenannten Art eine wirksame
Kühlung der Spül- und Speiseluft des Motorzylinders zu erzielen, wird erfindungsgemäß
im Innern des Spül- und Speise-, luftbehälters oder in einem an denselben angeschlossenen
Nebenraum eine allseitig von Spül-und Speiseluft umgebene Kühlvorrichtung derart
angeordnet, daß zum mindesten ein erheblicher Teil der in den Behälter hineingeforderten
Luft an dieser Kühlvorrichtung vorbeiströmen muß, bevor sie den Behälter zwecks
Eintritts in den Motorzylinder wieder verläßt, Es sei noch bemerkt, daß der im Innern
des Spül- und Speiseluftbehälters befindliche Motorzylinder in der Regel von einem
Wassermantel zwecks Kühlung des Motorzylinders umgeben ist und daß dieser Wassermantel
an seiner Außenseite mit der im Innern des Spül- und Speiselüftbehälters befindlichen
Luft in Berührung. steht. Irgend= eine merkliche Kühlung dieser Luft wird jedoch
durch diesen Wassermantel nicht erzielt, so daß letzterer für die erfindungsgemäß
zu lösende-Aufgabe nicht in Frage kommt.
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Um mindestens einen erheblichen Teil.der im Spül- und Speiseluftbehälter
befindlichen, verdichteten Luft an der erfindungsgemäß angeordneten Kühlvorrichtung
vorbeizuführen, wird zweckmäßigerweise die Strömung ausgenutzt, der die Spül- und
Speiseluft in dem Moment unterworfen wird, in dem die Einlaßschlitze des Motorzylinders
geöffnet werden und daher die Luft in den Motorzylinder einströmen kann. Auch kann
zur Erzielung der genannten Luftströmung ein Ventilator benutzt werden.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert.
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Fig. i bis 4 zeigen schematisch im Längsschnitt je einen einfachen
Treibgaserzeuger mit gegenläufigen Freiflugkolben, während Fig. 5 einen durch die
Kombination von zwei einfachen Treibgaserzeugern erhaltenen Zwillingstreibgaserzeuger
zeigt. Jeder der in den Figuren dargestellten Treibgaserzeuger enthält einen Motorzylinder
i, in welchem zwei gegenläufige Triebkolben 2 arbeiten. Die Bewegungen, dieser beiden
Kolben werden mit Hilfe eines üblichen, in den Zeichnungen nicht dargestellten Synchronisierrnechanismus
im Synchronismus gehalten. Diese Triebkolben legen, wenn sie sich in der Nähe ihres
äußeren Totpunktes befinden, Einlaßöffnungen 3 und Auslaßöffnungen 4 in der Wand
des Motorzylinders i frei, wenn, wie dies- im allgemeinen der Fall ist, der Motorteil
der Maschine nach dem Zweitaktdieselprozeß arbeitet. Die Einspritzung des Brennstoffs
erfolgt in dem Augenblick, in welchem sich die Triebkolben :2 in der Nähe ihres
inneren Totpunkts befinden, mittels eines oder mehrerer Einspritzer, welche in der
mittleren Querebene der Maschine angeordnet und in der Zeichnung nicht dargestellt
sind.
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Der oben beschriebene Motorteil ist in einem Gehäuse 5 angeordnet,
welches von einer mit den Auslaßöffnungen 4 des Motorzylinders i in Verbindung stehenden
Auslaßleitung 6 durchdrungen wird und welches den Sammelbehälter für die Spül- und
Speiseluft des Motorzylinders bildet.
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.Jeder Triebkolben 2 ist mit einem Verdichterkolben 7 fest verbunden,
wobei jeder Verdichterkolben in einer Kammer 8 arbeitet. Die beiden Kammern 8 liegen
beiderseits des Gehäuses 5 und sind von diesem durch eine Wand 9 getrennt. Jede
Kammer 8 wird durch den in ihr arbeitenden Verdichterkolben 7 in zwei Abteilungen
unterteilt. Die Abteilung 8" der Kammer 8 bildet den eigentlichen Verdichterzylinder,
in welchem die durch Ventile io in diese Abteilung angesaugte Luft während des nach
innen gerichteten Hubes der Kolben 2/7 verdichtet und am Ende desselben durch die
Druckventile i i in das Gehäuse 5 gefördert wird.
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Die äußeren Abteilungen 8b einer jeden Kammer 8 enthalten Luftpolster,
welche während des unter der Einwirkung der Verbrennung des Brennstoffs in dem Motorzylinder
i erfolgenden Hubes der Kolben 2/7 nach außen Energie aufspeichern und diese an
die Kolben 7/2 während des nach innen gerichteten Hubes derselben wieder zurückgeben,
am diesen Hub zu erzeugen.
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Zur Kühlung der im Innern des Gehäuses 5 ansammelten Spül- und Speiseluft
sind gemäß Fig. i innerhalb dieses Gehäuses gegenüber den Einlaßöffnungen 3 des
Motorzylinders Kühlmittel 12" vorgesehen, die vorzugsweise die Form einer Kühlscblange
haben und die allseitig von der zu kühlenden Luft im Innern des Gehäuses 5 umgeben
sind. In dem Moment, in dem der eine der Kolben :2 die Einlaßöffnungen 3 freigibt,
strömt die Luft an der Kühlschlange 12" vorbei, um auf diese Weise in das Innere
des Zylinders i zu gelangen, und wird hierbei energisch gekühlt. Gleichzeitig hat
die die Einlaßöffnungen 3 umgebende Kühlschlange 12" die Wirkung, die heißen Verbrennungsgase
zu kühlen, welche etwa durch die Einlaßöffnungen 3 aus dem Zylinder i austreten
und in das Gehäuse 5 eindringen könnten. Die Kühlschlange 12a ist an einen das Gehäuse
außen umgebenden Kühlmantel 12
angeschlossen und wird von Kühlwasser
durchströmt, das aus diesem Kühlmantel kommt. Der Kühlwassereinlaß in den Kühlmantel
12 ist bei 13
angegeben, während bei i¢ das Kühlwasser wieder aus dem Mantel
12 austritt. Der das Gehäuse 5 umgebende äußere Kühlmantel 12 verstärkt noch die
Kühlung der im Gehäuse 5 befindlichen Spülluft.
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Bei den Ausführungsformen -nach den Fig.2, 3 und q. ist eine
Kühlvorrichtung 15 (Rohrschlange) in einem Nebenraum des Gehäuses 5 angeordnet.
Auch diese Kühlvorrichtung wird von Kühlwasser durchströmt.
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Gemäß Fig. 2 ist das eigentliche Gehäuse 5 durch eine Querwand- 16
unterteilt, wobei diese Querwand zwischen den Ein- und Auslaßöffnungen 3 und q.
in unmittelbarer Nähe der Einlaßöffnungen 3 liegt. Schon beim Hineinfördern der
Luft in .das Gehäuse 5 ,wird ein Teil der Luft gezwungen, an der Rohrschlange 15
im Nebenraum 17 entlang zu strömen. Eine weitere Bewegung der Luft an der Rohrschlange
15 entlang findet statt, wenn die Einlaßöffnungen 3 des Motorzylinders i geöffnet
werden.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform steht die Kammer 17,
welche die Rohrschlange 15 enthält, mit dem Behälter 5 des Gehäuses an einem Ende
über ein sich nur in dem Sinn von dem Behälter nach der Kammer öffnenden Ventil
18 und an dem anderen Ende über ein sich nur im entgegengesetzten Sinn öffnendes
Ventil i9 in Verbindung. Das Ventil 18 ist vorzugsweise auf der Seite der Auslaßöffnungen
q. des Zylinders i angeordnet, während das andere Ventil i9 auf der Seite der Einlaßöfnungen
3 des gleichen Zylinders liegt. Bei der Förderung der verdichteten Luft in das Innere
des Behälters 5 tritt ein Teil dieser Luft in die Kammer 37 durch das Ventil 18
und tritt nach Kühlung durch das Ventil i9 aus dieser Kammer aus, wenn einer der
Triebkolben :2 die Öffnungen 3 freilegt. Ein Teil der Luft durchläuft somit den
in Fig. 3 durch Pfeile angegebenen Weg.
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Bei dem in Fig. q. dargestellten Treibgaserzeuger wird die Luftströmung
längs der- Rohrschlange 15
durch einen Lüfter 2o erzeugt, welcher z. B. durch
einen Elektromotor 21 angetrieben ist. Die Kammer 17 steht an ihren- Enden
beständig mit dem Innenraum des Behältergehäuses 5 in Verbindung. Der Lüfter 2o
erzeugt eine Luftbewegung längs der Rohrschlange 15, deren Strömungsrichtung zweckmäßig
die in Fig. q. durch Pfeile angegebene ist.
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Die Benutzung einer äußeren Energiequelle -Lüfter 20 und Motor 21
- zur Erzeugung der Luftströmung längs des Kühlers 15 hat den Vorteil einer leichteren
Regelung der Kühlwirkung. Diese Regelung kann nämlich durch eine Regelung der Geschwindigkeit
des Lüfters erzielt werden. Man kann so die Luft auf einer, angenähert konstanten
Höchsttemperatur halten.
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Eine erfindungsgemäße Ausführung wird besonders einfach, wenn der
so ausgebildete Treibgaserzeuger ein Zwillingstreibgaserzeuger ist, welcher durch
die Kombination von zwei einfachen Treibgaserzeugern A und B entstanden
ist, deren Behältergehäuse 5A und 5B durch eine Leitung 22 miteinander verbunden
sind, und deren Kolben die gleiche Zahl von Hüben ausführen und mit einer Phasenverschiebung
von ungefähr i8o° arbeiten, d. h., wenn sich die Kolben des einen der beiden Erzeuger,
z. B. des Erzeugers A, an ihrem inneren Totpunkt befinden, befinden sich die Kolben
des anderen Erzeugers B an ihrem äußeren Totpunkt. Ein derartiger Zwillingstreibgaserzeuger
ist in Fig. 5 dargestellt, auf welcher die Teile des Treibgaserzeugers A bezeichnenden
Bezugszeichen mit dem Index A versehen sind, während die Teile des Treibgaserzeugers
B bezeichnenden Bezugszeichen den Index B tragen.
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Bei einem derartigen Zwillingstreibgaserzeuger kommt die Spül- und
Speiseluft des Motorzylinders des einen der beiden einfachen Treibgaserzeuger wenigstens
teilweise aus dem Verdichterteil des anderen Treibgaserzeugers und umgekehrt, und
die Verbindungsleitung 22 wird von einem Luftstrom durchströmt, welcher nach jedem
halben Arbeitsspiel der Kolben der beiden einfachen Treibgaserzeugef seine Richtung
wechselt.
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Bei einem derartigen Zwillingstreibgaserzeuger werden die z. B. durch
eine Rohrschlange 23 gebildeten Kühlmittel zweckmäßig in der Verbindungsleitung
22 angeordnet. Die Tatsache, daß der zu kühlende Luftstrom, welcher längs des Kühlers
strömt, beständig seine Richtung wechselt, begünstigt den Wärmeaustausch und verhindert
die Ablagerung von Verunreinigungen.
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Es ist noch zu bemerken, daß die bei der in Fig.5 dargestellten Vorrichtung
erhaltene Kühlwirkung durch eine- parallel zu der Leitung 23 zwischen den beiden
Treibgaserzeugern A und B verlaufende und mit einer z. B. durch eine
einfache Klappe gebildeten Regelvorrichtung versehene Leitung geregelt werden könnte,
wobei die Stellung dieser Klappe das Verhältnis der Luftmengen regeln würde, welche
die mit Kühlmitteln ausgestattete Leitung 23 bzw. die nicht mit Kühlmitteln versehene
Zweigleitung durchströmen.