DE41535C - Heifsluftmaschine mit geschlossener Feuerung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand dieser Erfindung bildet eine Heifsluftmaschine, bei welcher die Erhitzung der Luft derart stattfindet, dafs ein geringerer Theil derselben mit gasförmigem (Brenngas irgend welcher Art) oder in dampfförmigen (zerstäubten) Zustand versetzten flüssigen Brennstoff (OeI, Petroleum) in einer heifsen Röhre vermischt und in derselben unter Druck verbrannt wird, dafs die aus dieser Verbrennung entstehenden Producte sich mit dem übrigen gröfseren Theil der Luft vermischen, und dafs alsdann dieses heifse Gemisch in den Arbeitscylinder tritt, um hier durch seine Expansion auf den Kraftkolben zu wirken. Die expandirte, aber noch warme Betriebsluft dient dann zum Vorwärmen der Luft und des Brennstoffes, indem man sie vor ihrem Austritt in die Atmosphäre die betreffenden Zuleitungsröhren bestreichen und erwärmen läfst. Die Maschine ist mit einer verbesserten Regulirvorrichtung versehen, um den Zutritt der heifsen Luft in den Arbeitscylinder dem Krafterfordernifs anzupassen; die Einführung der Luft und des Gases in den Heizraum wird dem Verbrauch der Maschine entsprechend selbstthätig regulirt durch Sammelbehälter oder Spielraum im Cylinder vor dem Pumpenkolben, worin eine mehr oder minder grofse, in den Pumpen befindliche Menge Luft und Brennstoff mit jedem Hube comprimirt und zurückgehalten wird, je nach dem Verbrauch des Cylinders und im Verhältnifs zu dem in der Heiz- oder Brennkammer herrschenden Druck. Zum Anheizen der Maschine werden die Luftzuleitungsröhren so lange als Bunsen-Brenner benutzt, bis im Heizraum die zur Selbstentzündung nöthige Temperatur erreicht ist.

Eine dieser Erfindung gemäfs construirte Heifsluftmaschine ist auf der beiliegenden Zeichnung in:

Fig. ι in Seitenansicht mit Verticalschnitt durch die Vorrichtung zur Heizung der Betriebsluft dargestellt,

Fig. 2 in einem Verticalschnitt durch den Arbeitscylinder, die Luftpumpe, die Brennstoff-(Gas)- Pumpe und die zugehörigen Ventilkasten,

Fig. 3 in der Oberansicht;

Fig. 4 zeigt die Einrichtung der Heizvorrichtung bei Anordnung von flüssigem Brennstoff, Fig. 5 eine Modification dieser Vorrichtung,

Fig. 6 einen Verticalschnitt und Fig. 7 die Unteransicht der Vorrichtung zum Anheizen der Maschine bei Verwendung flüssigen Brennmaterials,

Fig. 8 Ansicht des in letzterem Falle zu verwendenden Zerstäubers,

Fig. 9 Verticalschnitt durch eine Modification des Motors, bei welcher die Luft- und Gaspumpe getrennt vom Arbeitscylinder angeordnet sind,

Fig. 10 Ansicht der Vorrichtung zur Regulirung des die Heifsluft in den Arbeitscylinder einlassenden Ventils.

Die Maschine setzt sich zusammen aus dem Arbeitscylinder A, einer Luftpumpe JS, einer Brennstoffpumpe C und dem Erhitzungsapparate E G.

Angenommen, die Maschine sei im Gange und der Kraftkolben vollführe seinen Aufhub.

Das Ventil Q ist geschlossen, das Ventil Q.¹ geöffnet, so dafs die expandirte Luft entweichen kann. Währenddessen saugt die Luftpumpe¹ B Luft an und die Gaspumpe C Gas. Beim folgenden Niedergang' des Kraftkolbens drückt die Luftpumpe die angesaugte Luft durch D¹ nach einem geschlossenen Raum D", aus welchem dieselbe durch die im Räume F im Kreise angeordneten Röhren D'" nach einem oberen Raum E strömt, in welchen diese Röhren etwas hineinragen. Der Raum E bildet die Heiz- und Brennkammer. Er steht am oberen Ende durch Kanal H und Ventil Q in Verbindung mit dem Arbeitscylinder A. In seinem Centrum, von den Enden der Röhren D'" umgeben, ist eine oben offene Röhre G aus' feuerfestem Material stehend angeordnet, in welche von unten Röhren O" einmünden, durch^; welche' die Brennstoffpumpe das' Gas zudrückt. Die Röhren O" sind wie die Luftröhren D", und zwar im Centrum und von letzteren umgeben, durch die Kammer F geführt und münden unten in' die kleine, vom Raum D" umgebene Kammer O¹ aus, in welche das Gas mittelst der Gaspumpe und Ventilkastens O geleitet wird. Oberhalb der Mündungen der Luft- und Gasröhren ist die Röhre G seitlich von Oeffnungen G¹ durchbrochen. Die durch D'" zugeförderte Luft wird zum' kleineren Theil durch die Oeffnungen G¹ in die Röhre G hineingerissen und vermischt sich mit dem' in diese direct eingeführten Gas, und das Gemisch entzündet sich an der hocherhitzten Wand der Röhre G; die Verbrennungsproducte treten am oberen Ende aus der letzteren aus; hier treffen sie mit dem anderen Theil der durch D'" zugeführten Luft, welche aufsen an der Röhre G hinaufstreicht, zusammen, vermischen sich damit, und tritt' dann das hocherhitzte Gemisch durch den Kanal H und das' Ventil Q in den Arbeitscylinder, um hier expandirend mechanische Arbeit zu verrichten. Nach der Expansion entweicht die heifse Luft durch das alsdann geöffnete Ventil Q¹ (bei geschlossenem Ventil Q) und gelangt durch die Leitung II¹ oben in den Raum F, an dessen Boden sie durch J in die Atmosphäre entlassen wird. Der Raum F dient somit als Regenerator, in welchem die expandirte Luft ihre Wärme an die Wände der Luft- und Gaszuleitungsröhren abgiebt.

Der Regenerator F, die Heizkammer E und der Arbeitscylinder A sind gut gegen Wärmeverluste geschützt, und ist aufserdem die Heizkammer innen mit einem Futter aus Chamotte versehen.

Die Bewegung des die Heizkammer mit dem Arbeitscylinder verbindenden Ventils Q. findet so statt, dafs dieses Ventil mittelst seines verlängerten Stieles A⁰ und Röllchens C⁰ auf der auf der Kurbellwelle montirten Daumenscheibe D⁰ aufruht und andererseits der Stift A⁰ durch eine Stange B⁰ mit dem Regulator verbunden ist. Geht die Maschine zu schnell, so bewegt der' Regulator das Röllchen C⁰ auf der Daumenscheibe D⁰ nach rechts hin in die punktirte Lage, so dafs der Daumen dasselbe schneller freiläfst und dadurch früheren Ventilschlufs herbeiführt. Infolge der rechtwinkligen Bewegung von C⁰ bezüglich der Achse der Däumenscheibe wird der Absperrpunkt verschoben , ohne die Lage des Einlasses zu ändern. Um die Maschine anzuhalten, wird einfach die Verbindung zwischen Daumenscheibe und Ventil gelöst.

LIm die Maschine in Gang zu setzen, mufs dieselbe zuvor angeheizt und namentlich der Zündungsröhre G die zur selbsttätigen Entzündung des Gemisches von Luft und Gas nöthige Temperatur mitgetheilt werden. Zu diesem Zweck bedient sich der Erfinder der Luftzuleitungsröhren D'" zunächst als Bunsensche Brenner, indem er in die Luftkammer Z)'' durch die Thür JV Luft und durch den Hahn M Gas einleitet. Dies Gemisch von Gas und Luft strömt durch D'" nach E und wird daselbst entzündet. Die zur Verbrennung nöthige Luft wird durch L eingelassen; die Verbrennungsproducte läfst man entweder durch L¹ ins Freie oder durch H nach dem Arbeitscylinder abströmen. Sobald auf diese Weise der Heizraum und die Rohre G hinreichend hoch erhitzt sind, schliefst man LL¹N und dreht M ab.

Um das Antreiben des Kolbens zu erleichtern bezw. zu beschleunigen, läfst man beim Anheizen des Motors aus einem Gefäfs K in eine innerhalb E angeordnete rinnenförmige Kammer K¹ Wasser fliefsen, um gespannten Dampf zu erzeugen, den man so lange als motorische Substanz wirken läfst, bis die Maschine die heifse Luft in der nöthigen Menge liefert, oder man bewirkt das Antreiben des Kolbens durch eine besondere Handluftpumpe.

Bei der Verwendung von flüssigem Brennstoff (OeI, Petroleum und andere Kohlenwasserstoffe) führt man diesen wie in Fig. 4 in fein zerstäubter Form zu. Der vom Reservoir F¹ gelieferte flüssige Brennstoff wird mittelst der Pumpe E¹ in die hier als Zerstäuber eingerichteten (Gas-) Röhren S¹ gedrückt und vermittelst der von der Pumpe C durch C¹ zugedrückten Luft in die Zündröhre G hineingeblasen. In der Modification Fig. 5 drückt die Luftpumpe C durch E" Luft in das Brennstoffreservoir F¹ und preist dadurch dessen Inhalt durch die Röhre 0^IV in das Zerstäubungsrohr. Die zur Zerstäubung nöthige Luft wird von der durch E" zugeführten Druckluft geliefert, indem diese in entsprechender Menge unter Druck durch das Ventil C" nach C¹ abströmt.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Vorrichtung zum Anheizen des Motors bei Anwendung von flüssigem Brennstoff dargestellt. Letzterer wird durch O^IV in den durch C¹ mit Luft versorgten Injector, Fig. 8, eingeführt. F" ist ein die Brennkammer mit Luft aus dem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Regenerator versorgendes Rohr. G" ist ein Luftzulafs zur Verbrennung der aus dem Reservoir H" mittelst Lampe /" entwickelten Brennstoffdämpfe, welche bei E' durch im Kreise angeordnete Düsen in die Heizkammer E eingestrahlt werden.

Um die Luftpumpe und die Brennstoffpumpe möglichst sicher zusammen spielen zu lassen, kann man dieselben entweder, wie in Fig. 2, so anordnen, dafs beide Pumpen unter sich und mit dem Kraftkolben verbunden sind und mit demselben in einem Cylinder liegen, oder dafs sie von demselben getrennt, jedoch unter einander verbunden sind, wie in Fig. 9. In beiden Fällen sind die beiden Pumpen so mit einander' verbunden, dafs die Bewegung der einen die gleichnamige Bewegung der anderen um den relativ gleichen Betrag zur Folge hat. Dies ist dadurch erreicht, dafs der Kolben für die Brennstoffpumpe im Centrum des Luftpumpencylinders fixirt und der Kolben für letztere mit dem Cylinder der Brennstoffpumpe verbunden ist. In beiden Fällen findet die Verbindung des Brennstoffcylinders mit dem Ventilkasten O durch einen durch dessen Kolben geführten Kanal statt; in Fig.. 2 dient dieser Kanal gleichzeitig zum Durchlassen der Stange des Kraftkolbens.

Die Vortheile der beschriebenen Heifsluftmaschine äufsern sich in Ersparnifs an Brennmaterial, indem nur so viel von letzterem verbraucht wird, als zur Erwärmung der Luft auf einen solchen Grad nöthig ist, dafs dieselbe in einem mit nicht wärmeleitendem Material bekleideten Cylinder verbraucht werden kann, anstatt einen grofsen Theil der Wärme durch Anwendung eines Wasserma'ntels zu verlieren. Infolge der Einrichtung der Heizkammer sind Wärmeverluste durch Ausstrahlung verhindert, wird eine sehr hohe Temperatur erzeugt, weil nur so viel Luft, als zur Verbrennung der Gase nöthig ist, in die Röhre G gelangt, und schliefslich eine Kühlung der Gase herbeigeführt, welche gestattet, dieselben durch die Ventile in den Arbeitscylinder zu führen.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Heifsluftmaschine, bei welcher die Erhitzung der durch Röhren D" in einen Raum E zugepumpten Luft durch Verbrennung eines Theiles derselben mit zugepumptem gas- oder dampfförmigen (zerstäubten, flüssigen) Brennstoff in einer oben offenen und unten mit E communicirenden Röhre G und Vermischen der hierbei entstehenden Verbrennungsproducte beim Austritt aus G mit dem übrigen Theil der Luft vor dem Austritt aus E in den Arbeitscylinder stattfindet (Fig. 2 und 4).

2. In Verbindung mit der unter 1. gekennzeichneten Heifsluftmaschine eine Einrichtung zum Anheizen der Kammer G, bestehend in der Anwendung der Luftzuführungsröhren D" als Bunsen - Brenner in Combination mit einer Luftzuleitung N L und einer Gaszuführung M oder bei flüssigem Brennstoff, bestehend aus der Combination des in die Kammer G Brennstoffdämpfe blasenden Zerstäubers C" D", des Brennstoffverdampfers H" I" und der die Brennstoffdämpfe in den Raum E blasenden Düsen E' (Fig. 6 und 7).

3. In Verbindung mit der unter 1. gekennzeichneten Heifsluftmaschine die Anbringung eines Wassergefäfses K' in der Heizkammer E in Combination mit dem Wasserreservoir K behufs Erzeugung von Dampf zum Anlassen der Maschine.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.