NO136723B

NO136723B -

Info

Publication number: NO136723B
Application number: NO821/72A
Authority: NO
Inventors: Cornelis Hubers
Original assignee: Hubers Cornelius
Priority date: 1972-03-14
Filing date: 1972-03-14
Publication date: 1977-07-18
Also published as: NO136723C

Abstract

nordning ved ekspansjonsmotor,.nordning by expansion motor ,.

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved en ekspansjonsmotor. The invention relates to a device for an expansion engine.

Oppfinnelsen har til hensikt å tilveiebringe en ekspansjonsmotor med stor effekt og med et forholdsmessig lavt turtall, hvilken motor mates med forbrenningsgasser, hvorved det skjer en fullstendig eller nesten fullstendig forbrenning av brennstoffet. The invention aims to provide an expansion engine with great power and with a relatively low speed, which engine is fed with combustion gases, whereby a complete or almost complete combustion of the fuel takes place.

Dette oppnås ved en anordning som angitt i krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er definert i underkravene. This is achieved by a device as stated in claim 1. Further features of the invention are defined in the subclaims.

Fra det tyske patentskrift nr. 725 717 er det From the German patent document no. 725 717 it is

kjent en ekspansjonsmotor som har en ytre forbrenning. Brennstoffet sprøytes imidlertid inn i et brennrom med en brennstoffinn-sprøytningsdyse og forbrenner i dette brennrom. I motsetning her-til er ifølge oppfinnelsen huset til forbrenningsinnretningen delt opp i to kammere ved hjelp av en mellomvegg, og i denne mellomvegg er det anordnet minst en brenner på en slik måte at den luft som befinner seg i et av disse kammere alltid må strømme gjennom den brennstoffpåtrykte brenner og inn i det andre rom, hvorved man oppnår en sikkerhet for at man alltid får en fullstendig forbrenning av brennstoffet. Det faktum at brennstoffet forbrennes i en brenner under tilføring av en tilstrekkelig stor luftmengde, be-virker at temperaturen til forbrenningsgassen ikke er så høy at man behøver å kjøle forbrenningsinnretningen, slik tilfellet er ved forbrenningskammeret i utførelsen i det nevnte tyske patentskrift. known an expansion engine which has an external combustion. However, the fuel is injected into a combustion chamber with a fuel injection nozzle and combusts in this combustion chamber. In contrast to this, according to the invention, the housing of the combustion device is divided into two chambers by means of an intermediate wall, and in this intermediate wall at least one burner is arranged in such a way that the air located in one of these chambers must always flow through the fuel-pressurized burner and into the other room, thereby ensuring that you always get a complete combustion of the fuel. The fact that the fuel is burned in a burner while supplying a sufficiently large amount of air means that the temperature of the combustion gas is not so high that it is necessary to cool the combustion device, as is the case with the combustion chamber in the embodiment in the aforementioned German patent document.

Fra tysk patentskrift nr. 851 862 er det kjent en ekspansjonsmotor, men denne kjente utførelse har ikke et forbren-ningskammer som er delt i to ved hjelp av en mellomvegg, og for-brenningsluften strømmer ikke gjennom brenneren. Den kjente utfø- An expansion engine is known from German patent document no. 851 862, but this known embodiment does not have a combustion chamber which is divided in two by means of an intermediate wall, and the combustion air does not flow through the burner. The well-known execu-

reise er dessuten meget mer komplisert enn oppfinnelsen. travel is also much more complicated than invention.

Den brennstoffmengde som tilføres brenneren eller brennerne under en fullstendig frem- og tilbakegående bevegelse av stemplet, kan fordelaktig reguleres på en slik måte at den største mengde brennstoff tilføres kort før eller ved begynnelsen av arbeidsslaget under en på forhånd bestemt tid og med konstant eller stort sett konstant mengde. Ved at brenneren hele tiden til-føres brennstoff oppnår man den fordel at brenneren ikke må ten-nes etter hvert stempelslag. Ved at brenneren påtrykkes ulike store mengder brennstoff, slik at den største mengde brennstoff tilføres kort før eller i begynnelsen av arbeidsslaget under en på forhånd bestemt tid og med konstant eller stort sett konstant mengde oppnår man ikke bare at brenneren kan brenne kontinuerlig, men også at brennstoffet ikke må forbrenne.i løpet av en kort tid. Man vil altså ha en forholdsmessig lang tid til rådighet. Dessuten kan forbrenningsinnretningen derved stå i åpen forbindelse med sylinderen i ekspansjonsmotoren. The amount of fuel supplied to the burner or burners during a complete reciprocating movement of the piston can advantageously be regulated in such a way that the largest amount of fuel is supplied shortly before or at the beginning of the working stroke during a predetermined time and at a constant or largely constant amount. By continuously supplying the burner with fuel, the advantage is achieved that the burner does not have to be ignited after each stroke of the piston. By applying different large amounts of fuel to the burner, so that the largest amount of fuel is supplied shortly before or at the beginning of the working stroke for a predetermined time and with a constant or largely constant amount, it is not only achieved that the burner can burn continuously, but also that the fuel must not burn. within a short time. You will therefore have a relatively long time at your disposal. Furthermore, the combustion device can thereby be in open connection with the cylinder in the expansion engine.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvis-ning til tegningene hvor det er vist tre utførelseseksempler. Fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom en del av et første utførelseseksempel, forsynt med en separat beholder for trykkluft. Fig. 2 viser et snitt gjennom en del av en annen utførelsesform med frem- og tilbakegående stempel, idet det andre kammer er anordnet i beholderen for trykkluft. Fig. 3 viser et snitt gjennom en del av en tredje utførelsesform, hvor ekspansjonsmotoren er utformet som en dreiestempelmotor med et epicykloidalt dreiestempel. The invention will be described in more detail with reference to the drawings, where three examples are shown. Fig. 1 shows a schematic section through part of a first design example, provided with a separate container for compressed air. Fig. 2 shows a section through part of another embodiment with a reciprocating piston, the second chamber being arranged in the container for compressed air. Fig. 3 shows a section through part of a third embodiment, where the expansion motor is designed as a rotary piston motor with an epicycloidal rotary piston.

I fig. 1 er den øvre del av en sylinder 1 i en ekspansjonsmotor vist, og det er inntegnet et frem- og tilbakebeveg-bart stempel 2. I endeveggen eller i sylinderlokket 3 er det anordnet en med en tilbakeslagsventil 4 forsynt åpning 5 som gjennom et rør 6 står i forbindelse med en beholder 7 for trykkluft. In fig. 1, the upper part of a cylinder 1 in an expansion engine is shown, and a reciprocating piston 2 is drawn. In the end wall or in the cylinder cover 3, an opening 5 equipped with a non-return valve 4 is arranged, which through a pipe 6 is connected to a container 7 for compressed air.

Lokket 3 er ,forsynt med et hus 8 som sammen med en gunstig lokalisering danner en vinkel med sylinderen 1, og huset er med en mellomvegg 9 delt i et første kammer 10 og et andre kammer 11. Fortrinnsvis er huset forsynt med en varmeisolerende f6ring 12. Kammerne 10 pg 11 står i forbindelse med hverandre gjennom kanaler 13•som tjener for utligning av trykket i disse .. kammere og'samtidig tjener som varme" fe ile/ Kanalene kan være ut- ' formet som-riller i innerveggen av huset 8 eller som rør i kammerne..: I kammeret 10, som gjennom en åpning 14 har åpen' forbindelse med -syliriderrommet 15"over stempelet 2, er det" anordnet en brenner 16/■En i-åpningen 14 anordnet skjermplate 17 for-hindrer at'brennérens i6 flamme■får 'direkte berøring med stempé-lets 2 øvre flate; Den øvre flate er dessuten forsynt med et ke-ramisk bele'gg 18. The lid 3 is provided with a housing 8 which, together with a favorable location, forms an angle with the cylinder 1, and the housing is divided by an intermediate wall 9 into a first chamber 10 and a second chamber 11. Preferably, the housing is provided with a heat-insulating ring 12 The chambers 10 and 11 are connected to each other through channels 13, which serve to equalize the pressure in these chambers and at the same time serve as heat sinks. The channels can be designed as grooves in the inner wall of the house 8 or as pipes in the chambers..: In the chamber 10, which through an opening 14 has an open connection with the sylrid space 15 above the piston 2, there is arranged a burner 16/■A screen plate 17 arranged in the opening 14 prevents that the flame of the burner comes into direct contact with the upper surface of the plunger 2; The upper surface is also provided with a ceramic coating 18.

Husets 8 andre kammer 11 er med et rør 19 forbun- The second chamber 11 of the housing 8 is connected with a pipe 19

det med beholderen - j. 1 'røret 1'9 er det anordnet en innløpsventil 20 som styres av en kaminnretning som drives av ekspansjonsmotoren. that with the container - j. In the pipe 19, an inlet valve 20 is arranged which is controlled by a comb device which is driven by the expansion motor.

I ledningene 6 og 19 kan det være anordnet ikke In wires 6 and 19 it may not be arranged

viste lukkeorganer som lukkés når' ékspansjonsmotoren ikke benyttes, for derved -å hindre at trykkluft lekker ut fra beholderen. Beholderen "7 er gjennom en med et lukkeorgan 45 forsynt'ledning showed closing means which are closed when the expansion motor is not in use, thereby preventing compressed air from leaking out of the container. The container "7" is provided with a line with a closing member 45

46 forbundet med kammeret 11. 46 connected to the chamber 11.

Den ovenfor beskrevne' ekspansjonsmotor virker på følgende måte: Fra beholderen 7 strømmer det, styrt av innløpsven-tilen 20, luft inn i kammeret 11, og derfra strømmer luften til brenneren l6. Brenneren tilføres brennstoff gjennom en ikke vist, styrt brennstofftilføring. Forbrenningsgåssene strømmer gjennom åpningen 14 og inn i sylinderrommet 15 og trykker stempelet ned-over, helt til utløpsåpningene 21 frigis. Dé'utnyttede forbren-ningsgasse-r strømmer gjennom utløpsåpningene ut: av sylinderen"1. Sylinderen spyles gjennom en eller flere luftinnløpsåpninger 22 The expansion engine described above works in the following way: From the container 7, controlled by the inlet valve 20, air flows into the chamber 11, and from there the air flows to the burner 16. The burner is supplied with fuel through a controlled fuel supply, not shown. The combustion gases flow through the opening 14 and into the cylinder chamber 15 and press the piston downwards, until the outlet openings 21 are released. The used combustion gases flow through the outlet openings out of the cylinder"1. The cylinder is flushed through one or more air inlet openings 22

og fylles med luft. Ved stempelets tilbakegang trykkes iuften av stempelet' 2 inn'i beholderen 7 gjennom tilbakeslagsventilen 4, - kanalen 5 og ledningen 6. Endel av'luften blir'imidlertid igjen i sylinderen mellom stempelet 2 og sylinderlokket 3 og i kammeret 10. Brenneren 16, som tilføres en liten mengde brennstoff, kan derved opprettholde sin forbrenning. Når stempelet går tilbake, and filled with air. During the piston's return, the air of the piston 2 is pressed into the container 7 through the non-return valve 4, - the channel 5 and the line 6. Part of the air, however, remains in the cylinder between the piston 2 and the cylinder cover 3 and in the chamber 10. The burner 16, which is supplied with a small amount of fuel, can thereby maintain its combustion. When the piston returns,

økes den brennstoffmengden som brenneren l6 tilføres. the amount of fuel supplied to the burner l6 is increased.

Utførelsesformen i fig. 2 adskiller seg fra den i fig. 1 ved at den øvre del av huset er utført slik at det andre kammer 11 faller sammén med en' beholder' 23 for trykkluft. Behol-derens 23 lengdéakse faller sammen méd ' lengdeaksen til syiinderen 1. Kammeret 11 i brenneren står'-i forbindelse med beholderen 23 ved hjelp av en med en lett fjær belastet innløpsventil 24. Beholderen 23 er med en ledning 25 forbundet med en i sylinderlokket 26 anordnet, og med en tilbakeslagsventil 27 forsynt åpning 28. Innholdet i beholderen 23, luftinnløpskanalen til brenneren, forbindelseskanalen 25 og rommet i sylinderen over stempelet .2, når stempelet befinner seg i sin øverste stilling, danner sammen volumet til en sylinderkompresjonsenhet. Tilbakeslagsventilen 27 er i dette tilfelle anordnet for å hindre at luft kan strømme tilbake uten at den i tilstrekkelig grad har deltatt i forbren-nings pr oses sen. The embodiment in fig. 2 differs from that in fig. 1 in that the upper part of the housing is designed so that the second chamber 11 coincides with a 'container' 23 for compressed air. The longitudinal axis of the container 23 coincides with the longitudinal axis of the needle 1. The chamber 11 in the burner is connected to the container 23 by means of an inlet valve 24 loaded with a light spring. The container 23 is connected by a line 25 to one in the cylinder lid 26 arranged, and with a non-return valve 27 provided opening 28. The contents of the container 23, the air inlet channel to the burner, the connection channel 25 and the space in the cylinder above the piston .2, when the piston is in its uppermost position, together form the volume of a cylinder compression unit. In this case, the non-return valve 27 is arranged to prevent air from flowing back without having sufficiently participated in the combustion process.

I stempelets 2 øvre flate er det overfor brenneren 16 anordnet en gropformet utsparing 29, og mellom denne gropforme-de utsparing 29 og sylinderlokket 26 er det anordnet en med åpnin-ger 30 forsynt skjermplate 31 som hindrer at brennerens 16 flamme får direkte berøring med stempelets 2 øvre flate. In the upper surface of the piston 2, opposite the burner 16, a pit-shaped recess 29 is arranged, and between this pit-shaped recess 29 and the cylinder lid 26, a shield plate 31 provided with openings 30 is arranged, which prevents the flame of the burner 16 from coming into direct contact with the piston's 2 upper surface.

I beholderen 23 er det anordnet en ventilator 32. Ventilatoren sørger for at brenneren tilføres tilstrekkelig luft også ved minimal brennstofftilførsel, og derved oppnår man at brenneren kan brenne under hele kretsløpet. Kammerne 10 og 11 står i forbindelse med hverandre ved lange tynne kanaler 13, på samme måte som beskrevet i forbindelse med utførelsen i fig. 1. A ventilator 32 is arranged in the container 23. The ventilator ensures that sufficient air is supplied to the burner even with a minimal supply of fuel, thereby achieving that the burner can burn during the entire cycle. The chambers 10 and 11 are connected to each other by long thin channels 13, in the same way as described in connection with the embodiment in fig. 1.

Fig. 3 viser en dreiestempelmotor med en sylinder 33* og med et epicykloidalt stempel 34. Rommet 35 i sylinderen 33 står i forbindelse med et hus 38 som inneholder to kamre 36, 37-Huset står gjennom en åpning med en styrt ventil 39 og en ledning 46 i forbindelse med en beholder 4l for trykkluft. Beholderen til-føres frisk, av stempelet 34 komprimert luft gjennom en ledning 43 som er forsynt med en tilbakeslagsventil 42. Den med kamrene 36 og 37 og brenneren 44 forsynte innretning kan være utformet på samme måte som ved utførelsesformene i fig. 1 og 2. Fig. 3 shows a rotary piston engine with a cylinder 33* and with an epicycloidal piston 34. The space 35 in the cylinder 33 is in connection with a housing 38 which contains two chambers 36, 37-The housing is through an opening with a controlled valve 39 and a line 46 in connection with a container 4l for compressed air. The container is supplied with fresh air compressed by the piston 34 through a line 43 which is provided with a non-return valve 42. The device provided with the chambers 36 and 37 and the burner 44 can be designed in the same way as in the embodiments in fig. 1 and 2.

Det skal her bemerkes at dersom det ikke ville væ-re en tilstrekkelig luftstrømning tilstede når stempelet 34 passe-rer åpningen til kammeret 36, slik at det ikker ser sikkert at brenneren kan fortsette å brenne, så kan. det benyttes en ventilator. It should be noted here that if there would not be a sufficient air flow present when the piston 34 passes the opening of the chamber 36, so that it does not look certain that the burner can continue to burn, then it can. a ventilator is used.

Ekspansjonsmotoren kan også utformes som en. f-ler-trinnsekspansjonsmotor, og de fra den første sylinder kommende forbrenningsgasser tilføres da etter hverandre en med lavere trykk arbeidende sylinder, og omvendt til den siste sylinder til- The expansion engine can also be designed as a. multi-stage expansion engine, and the combustion gases coming from the first cylinder are then successively supplied to a cylinder operating at a lower pressure, and vice versa to the last cylinder to

slutt tilføre trykkluftbeholderen komprimert luft. finally supply the compressed air container with compressed air.

En flertrinnsmotor kan være utformet slik at deÆ første arbeidstrinn benyttes fullstendig til fylling. I dette . tilfelle er det ikke nødvendig med en innløpsventil 39- A multi-stage engine can be designed so that the first working stage is used completely for filling. In this . case, an inlet valve is not required 39-

Claims

1. Device for an expansion engine, which works in one or more stages and which has at least one cylinder (l) and a housing (8), which is in open connection with the cylinder (l) and has a supply line (19) for air under pressure , as combustion of the fuel takes place in the house, characterized in that the house (8) is divided into a first chamber (10) and a second chamber (11) by means of an intermediate wall (9), that the first chamber (10) stands in open connection with the cylinder (1), that the intermediate wall (9) is provided with at least one burner (l6) that extends into the first chamber (10), that the second chamber (11) is connected to a container (7) which contains compressed air, via the supply line (19) provided with a controlled inlet valve (20) for air, that the container (7) is connected to the cylinder (l) via a non-return valve (4) provided line (5), and that the two chambers (10, 11) are connected to each other via one or more pressure equalization lines { 13), which are designed as heat locks, as well as that a sufficient amount of air for uninterrupted combustion in the burner (16) is supplied with a suitable device.

2. Device according to claim 1, characterized in that the first chamber is connected to the cylinder (l) via connection openings (14), which are arranged in a shield plate (17) for the flame exiting from the burner or burners (l6).

3. Device according to one of the claims 1-2, characterized in that the amount of fuel supplied to the burner or burners (16) during a complete reciprocating movement of the piston (2) is regulated in such a way that the largest amount fuel is supplied shortly before or at the beginning of the working stroke for a predetermined time and with a constant or largely constant quantity.