DEP0005580DA - Brennkraftmaschine für feste Brennstoffe - Google Patents

Description

Adolf Auer Dipl.-Ing.Neubulach (Deutschland)

Verbrennungskraftmaschine für feste Brennstoffe.

Bei der Dampfmaschine wird die Wärmeenergie der Kohle über das Wasser, welches in Dampf verwandelt wird, in mechanische Arbeit umgesetzt. Die Erfindung bezweckt eine Wärmekraftmaschine zu schaffen in welcher der feste Brennstoff, insbesondere Kohle, ohne einen Zwischenträger direkt in mechanische Arbeit umgewandelt werden kann. Flüssige und gasförmige Brennstoffe werden im utto- bezw. Dieselmotor in bekannter Weise direkt in Arbeit umgesetzt. Mit festen Brennstoffen wurden auch schon seit längerer Zeit Versuche in dieser Richtung unternommen .z.B.. beim Kohlenstaubmotor, in welchen der Kohlenstaub eingeblasen wird, um im Zylinder explosionsartig zu verbrennen. Die Erfindung weicht insofern dadurch vom Kohlenstaubmotor ab,dass erstens der feste Brennstoff (Kohle) unaufbereitet durch eine medhanische Vorrichtung in den Verbrennungsraum eingeführt wird, zweitens der Brennstoff nicht für jeden Arbeitshub besonders eingeführt, sondern für längere Zeit im Brennraum aufgespeichert ist, wo er laufend ergänzt wird, drittens dadurch, dass die Verbrennung nach dem Grade der Luftzuführung stetig erfolgt. Es entsteht hierdurch kein "Explosions-" sondern ein "Verbrennungsmotor" ohne stossweise Beanspruchung der Bauteile. Die Folge ist, billigere Bauart und ruhiger Dampfmaschinen ähnlicher Lauf.

In der Zeichnung auf Blatt 1 ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Der Aufbau des Motors ist ähnlich einem Zweitakt-Dieselmotor. In dem Kurbelgehäuse 1 befindet sich die Kurbel2, an welcher die Kurbelstange 3 angelenkt ist. Der Kolben 4 läuft in der .Ziyl inderb ahn 5· Der Verbrennungsraum 7 ist mit dem kiylinderraum 5 durch einen Kanal 6 verbunden,ähnlich wie bei einem'Dieselmotor die 'vorkammer mit dem zylinder raum, uer verbrennungsraum kann sich auch an.den Zylinder mit demselben Durchmesser anschliessen. Aus verschiedenen Gründen ist jedoch die Trennung durch eine Einschnürung vorteilhafter.

Der Verbrennungsraum 7 ist indem Beispiel kugelförmig ausgebildet. Er wird nicht gekühlt. Um ein Verbrennen der Aussenwand zu verhüten und um die Ausstrahlungsverluste herabzusetzen, ist er mit feuerfester Schamotte ausgefüttert. Unter dem Rost 8 sammelt sich die Asche an.

Die Wirkungsweise ist folgendes

Durch den Kanal 10 des Brennraumes 7 wird Kohle eingefhrt, bis der Brennraum ausgefüllt ist. Zum Anfachen des Feuers werden durch den Schieber 11 hindurch einige Holzkohlenstücke in den unteren Teil des Brennraumes eingebracht. An dieser Stelle sitzt ein Zündstift, welcher beim Einschalten des elektrischen Stromes die Holzkohle wie bei einer Bogenlampe entzündet. Hierbei wird durch den Schieber 11 Luft vermittelst eines an den Stutzen 13 angeschlossenen Ventilators gesaugt, bei oberer Totpunktlage des Kolbens.

Nachdem das Feuer genügend angefacht ist, kann der Motor in Gang gesetzt werden,vorher ist der Schieber 11 zu schliessen.

Beim Aufwärtsgang des Kolbens werden zuerst in bekannter Weise die Auslaßschlitze geöffnet, sodass sich die Abgase entspannen

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und durch den Stutzen 13 austreten können. Nach dem Freiwerden der Überströmschlitze 14 strömt die im Kurbelgehäuse zusammengedrückte Luft in den Zylinderraum 5 und spült die Abgase aus demselben aus. Während des Abwärtsganges des Kolbens wird der Luftinhalt des Zylinders in den Brennraum 7 gedrückt. Durch diese Luftzuführung verbrennt ein gewisser Teil der Kohle. Der Luft wird der Sauerstoff entzogen, die Abgase haben der zugefi hrten Luft gegenüber eine höhere Temperatur, womit der Druck wächst.

Die Verbrennung findet während des ganzen Kompressionshubes statt. Nachdem sich au Beginn die ersten Sauerstoffteilchen an die Feuergase herangeschoben haben,wächst der Druck der Abgase im Raum 7 und übt, da in den Räumen 5 und 7 nur gleicher Druck herrschen kann, einen.Rückdruck auf Raum 5 aus, sodass der jeweilige Kompressionsdruck höher liegt als bei Verdichtung ohne Wärme zuführung.

Die Kompressionslinie ist eine Polytrope mit grossem Exponenten. Sie ist durch lechnung ermittelt und in dem Diagramm eingezeichnet. Die Expansionslinie ist mit dem für Verbrennungsmotoren üblichen Exponenten gezeichnet. Aus dem. Diagramm ergibt sich ein mittlerer indizierter Druck

pm i = 4,2 kg/ cm⁴⁵"

Der Kompressionsraum setzt sich zusammen aus dem zwischen Kolbenunterkante und Zylinderboden sich ergebenden Spaltraum, dem Kanal 6,dem Brennraum 7 mit Kanal 10 abzüglich des in öfen beiden letzteren Räumen sich befindlichen Kohlenvolumens. Damit der schädliche Raum sich während des Betriebes nicht vergrössert und somit die Leistung sinkt, ist es wichtig, dass die verbrannte Kohle rechtzeitig erneuert wird. Die Beschickung erfolgt automatisch. Anfallende Asche kann während des Laufes durch den Schieber 11 abgelassen werden.
Der Wirkungsgrad des Motors errechnet sich zu

der Arbeitspreis Ego PS Stunde bei einem Kohlenpreis von 0,024 EM/kg zu-<O_s!^Pfennig.

Bei der nach Blatt 1 beschriebenen Ausführung strömt die Verbrennungsluft durch den Kanal 6,während der Kompressionsperiode in den Brennraum 7. Bei der Expansion die Abgase in umgekehrter Richtung heraus. Der Motor arbeitet im Gegenstrom.

Eine bessere Ausnutzung der Verbrennung ergibt sich im Gleichstromverfahren wie in dem Ausführungsbeispiel auf Blatt 2 dargestellt, ausserdem ist Aufladung möglich. Zur weiteren Leistungssteigerung ist bei dieser Ausführung statt des Kurbeltriebes eine Kurvenscheibe verwendet und die Zuführung der Verbrennungsluft einem besonderen Kolben übertragen.

Die Wirkungsweise ist folgendes

Auf der Triebwelle 2 ist die Kurvenscheibe 3 angebracht, auf welcher die Laufrolle 17 abrollt und hierdurch den Stufenkolben bewegt. Der Kolben 16 ist der Kompressions- der Kolben 4 der Arbeitskolben.

In der gezeichneten Stellung befindet sich der Kolben im unteren Totpunkt am Ende der Expansion bezw. am Beginn der Kompression Beim ßfiÜßwärtsgehen des Kompressionskolbens wurde in den Zylinderraum über das Saugventil 14 Luft angesaugt. Beim Aufwärtsgehen

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während des Kompressionshubes wird diese Luft über das Druckventil 12 in den Brennraum 7 gedruckt.

Am oberen Ende ist der Brennraum mit einem durch ein Steuerungsorgan 8 versehenen Kanal mit dem Arbeitszylinder verbunden. Während des Kompressionshubes führt der Drehschieber 8 eine Schliessbewegung aus,welche in dem Augenblick beendet ist,nachdem die Oberkante des Arbeitskolbens 4- den Auslasskanal 13 überdeckt hat. Nach der Überdeckung werden die im Arbeitsraum 5 befindlichen restlichen Abgase auf einen gewissen vom Inhalt des schädlichen Raumes abhängigen Druck komprimiert.

Soferne nicht das reine Gleichstromverfahren angewandt werden soll, kann das Steuerorgan 8 fortgelassen und der Kolben 4 ebenfalls zum Ansaugen und komprimieren von Verbrennungsluft herangezogen werden,wie auf Blatt I.

Solange die Laufrolle 17 auf dem Kreisbogen der Kurvenscheibe 3 abläuft, hat die Verbrennungsluft Zeit, ihren Sauerstoff an den Inhalt des Brennraumes abzugeben,ohne dass eine Rückwirkung auf das Triebwerk ausgeübt wird, wie bei einem normalen Kurbelgetriebe« Die Folge ist, dass pro Kurbelumdrehung mehr Brennstoff verbrannt werden kann als bei der Ausführung von Blatt 1, d.h. es ergibt sich eine Druck- bezw. Leistungssteigerung.

Zu Beginn der Expansion,nachdem die Laufrolle die gerade Strecke der Kurvenscheibe berührt, öffnet sich der Drehschieber 8,sodass die gespannten Käse durch den Kanal 6 in den Arbeitszylinder 5 strömen können. Die Luft beaw. die Gase bewegen sich im Brennraum im Gleichstrom. Damit sich die Laufrolle infolge der Massenkräfte des Kolbens nicht von ihrer Bahn abhebt, wird sie durch Federkraft auf die Laufbahn gedrückt.

Die automatische Brennstoffbeschickung erfolgt aus dem Behälter 18 über den Drehschieber 9» welcher der Belastung der Maschine entsprechend umläuft. Die Entaschung des Brennraumes kann ebenfalls automatisch oder von Hand vermittelst des Drehschiebers 11 erfolgen.

Claims (1)

1. Patent aneprüche ί

   1, VcrCirc^mixngFizraltmasciiine f+ir i'este Brennstο£ΐ> , ine·"¹ eso £oia,e_T dadurch ce. en.a^eiehnet_s örss di ^s ^ Ine !"erren Brennstoff Cireict Il Zj !inner ties»-, „η eimern mit tigern oder tiurcu ein ^teueiOi^gan absei*eltbaren VerDrfmmng&'rauia enthalt liiiJ den £uörgio_t-,eJaalt dfcs feßten Breanstofies utitt.els

   in iteciiaaiscne it l

   2» Verbröönungskraftm-aachlae aacii Aßs'prweh 1 da&ureia g daes' der ■ Terbr¥;.aau.rAgöx*aui& JBn*ennstoff für längere SeIt₄ rächt

   * V>a?b'3?eiimingsliraftS!.asckin* nesti Aiisprueh 1 und 2 dadurch

   eiöbaet|das'S die ¥ei*teFenmi£iß; stetig «atspreelnend der au ißt nicht essplosiansartlg erfolgt.

   iJiiiiiagsiiT'aftmasciiise aadb. ÄÄsprueli 1-3 aa&tiröh g j dass assteile eiaes ns^iialen. Kurbelgetriebes eise verwettetet wii?C_sum B-ücfeasfirlaaBgea auf das l'riebwerlc während der Infolge der Terbz-Äirnuag sraeugtea 'Brueksteigeraitg au. verhindern.