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Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasdampfgemisches zum Betrieb von
Brennkraftmaschinen. Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung
eines Gasdampfgemisches zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, die zwei hin und her
bewegliche Kolben aufweist, zwischen welche Druckluft gelangt, in die Brennstoff
eingespritzt wird, worauf das Brenngemisch durch Vorschnellen des einen von diesen
zwei Kolben zur Entzündung kommt, wodurch der zweite Kolben vorübergehend sich von
einem ihm gegebenen Sitz abhebt zwecks Durchlassens des entzündeten Brenngemisches,
welches später, nachdem eine neue Brenngemischladung zwischen den erwähnten zwei
Kolben entstanden ist, das erneute Vorschnellen des in Betracht kommenden einen
Kolbens bewirkt, um dann zum Motor abzufließen.
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Vom Erfindungsgegenstand stellt die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
dar.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch den Hauptteil der Vorrichtung.
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Abb. a, 3 zeigen je einen Querschnitt nach XI-XI bzw. XII-XII der
Abb. i.
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Abb.4 stellt eine Einzelheit dar.
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Abb.5, 6 sind Querschnitte nach XIV-XIV und XV-XV der Abb. 4.
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Abb.7 zeigt in größerem Maßstabe einen Längsschnitt zu Abb.4.
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Abb.8, 9 zeigen weitere Einzelheiten in größerem Maßstab.
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Die Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 3 5 von zylindrischem Querschnitt
mit zwei Rohrstutzen 34 und 36. Im Gehäuse 35 ist in einer Büchse 37 ein Kolben
38 geführt. Im Gehäuse 35 befindet sich "ferner ein Differentialkolben 39, 4o (Abb.
1, 4, 7) mit einem hohlzvlindrischen Fortsatz 41, welcher ringsum eine Löcherreihe
41' hat In Abb. i befindet sich der Kolben 38 in der Endlage rechts, wobei er an
die entsprechende, hinter dem Fortsatz 41 liegende Stirnfläche des in der Endlage
links befindlichen Kolbens 39, 4o anliegt. Der Kolben 39, 40 sitzt hierbei mittels
einer Kegelfläche 42 auf einer entsprechenden Gegenfläche des Gehäuses 35 auf; der
Kolben 39 liegt in einer Kammer 43. 44 ist ein Kegelventil (Abb. 1, 8), welches
seinen Sitz an dem dem Differentialkolben 39# 40 zugekehrten Stirnende des Kolbens
38 hat. Die beidseitig am Ventil 44 vorhandene Spindel 45 (Abb.8) wird einerseits
vom Differentialkolben 39, 40 und anderseits vom Kolben 38 aufgenommen (Abb. i).
Der im Differentialkolben 39, 4o befindliche Teil der Spindel 45 endigt in einen
Kolben 46; der im Kolben 38 liegende Teil der Spindel 45 besitzt Führungsflügel
47 und an einer angeschraubten Verlängerung 48 Anschlagflügel 49- Die die Flügel
49 aufnehmende Kammer 5o des Kolbens 38 ist etwas länger als die Flügel 49, so daß
der Spindel 45 in achsialer Richtung entsprechend Spielraum zur Verfügung steht.
51 ist eine zentrale, in den Sitz des Ventils 44 endigende Bohrung des Kolbens 38,
welche Bohrung durch radial angeordnete Kanäle 52 von Z-förmigem Verlauf
mit einem den Kolben 38 umgebenden Ringraum 53 in Verbindung steht. Der Kolben 39
besitzt einen mehrfach winklig geführten Kanal 54 (Abb.7), der von einem lose eingesetzten
Ventil 55 beim Betrieb wechselweise abgesperrt und freigegeben wird. Der Kanal 54
hat über ein Einsatzstück 56 Verbindung mit dem die Ventilspindel 45 samt Kolben
46 aufnehmenden Innenraum 57 des Differentialkolbens 39, 40.
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Der Kolben 4o, 46 befindet sich in der Kammer 58 (Abb. i) des Gehäuses
35, an welche Kammer seitlich eine absperrbare Wasserzuleitung 59 angeschlossen
ist. Von der Kammer 58 führt eine Leitung 61 in einen Stutzen 62, welcher
die Kammer 43 des Gehäuses 35 mit einer Kammer 63 verbindet, in der eine Anzahl
Ausströmdüsen 64 (Abb. 9)
vorgesehen sind. Die Kammer 63 ist mit
dein inneren Ringraum 65 eines Gehäuses 66 verbunden, welcher in einen äußeren Ringraum
67 übergeht. Der letztere ist durch eine absperrbare Rohrleitung 68 mit einem Stutzen
7 o des Gehäuses 35 verbunden. Durch Öffnen eines im Gehäuse 35 vorgesehenen Ventils
; i erhält die Leitung 68 über den Stutzen 7o Verbindung mit dem Innenrauen des
Gehäuses 35. Das Ventil 71 wird von der Motorwelle aus periodisch geöffnet.
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Im Gehäuse 66 befindet sich ein Kolben -5,
welcher von einer
in ihrem Druck regelbaren Feder 76 belastet ist. In einem Lagerauge 77 des Gehäuses
66 ist ein an die Stange des Kolbens 75 anstehender (nicht gezeichneter) Steuerhebel
gelagert, welcher durch ein Gestänge mit dem Absperrorgan der Wasserzuleitung 59
verbunden ist.
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An das Gehäuse 35 ist eine Brennstoffzuleitung .8o angeschlossen.
welche durch einen Kanal 81 mit dem Innenraum 57 des Differentialkolbens 39, 40
verbunden ist.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Durch den Stutzen 34
hindurch wird Druckluft in den Ringraum 53 des Gehäuses 35 zugeführt. Die hierbei
nach rechts in den Raum vor dem Differentialkolben 39, 40 gelangende Druckluft,
welche am Kolben 38 Druckflächen findet. bewirkt eine Verschiebung dieses Kolbens
38 nach links (Pfeilrichtung Abb. i). Der Differentialkolben 39, 40 wird unter dem
Eintluß des Druckes von ih der Kammer 43 von der vorhergehenden Entzündung einer
Brenngemischladung vorhandenen Verbrennungsgasen vorerst noch auf seinem Sitz verharren.
Das Ventil 44 bleibt bei der Linksverschiebung des Kolbens 38 vorerst zurück, so
daß dessen Ventilöffnung freigelegt wird, worauf Druckluft in den zwischen den Stirnflächen
der Kolben 38 und 39 entstandenen Raum gelangt. Nach einer gewissen Linksverschiebung
des Kolbens 38 trifft ein zur Begrenzung der Kammer 5o desselben dienender Innenflansch
von vorn auf die Anschlagflügel 49 der Ventilspindel 45 auf, worauf das Ventil 44
(bei freigelegter Ventilöffnung) die weitere Verschiebebewegung des Kolbens 38 nach
links mitmacht. Hierbei verschiebt sich in entsprechendem Maße der Kolben 46 der
Spindel 45 im Raum 57 des Kolbens 4o nach i"=:-ilzs, sperrt nach einer gewissen
@'erschiebc'rcwegung dessen Brennstoffeinströmkanal 81 ab und drückt den in den
Raum 57 eingeströmten flüssigen Brennstoff (Öl) in Richtung gegen den Kolben 38.
Hierbei öffnet der Brennstoffstrom das bislang von der Druckluft im Gehäuse 35 auf
seinem Sitz gehaltene Ventil 55 und tritt durch den Kanal 54 in den Raum zwisehen
den Kolben 38 und 39, wo sich nun Brennstoff und Druckluft mischen. Hernach wird
das Ventil 7 e des Gehäuses 35 geöffnet, worauf durch den Stutzen 70 von
der vorhergehenden Brenngemischladung herrührende Verbrennungsgase aus der Rohrleitung
68 in das Gehäuse 35 einströmen und auf das hinter: Ende des Kolbens 38 einwirken.
Dies hat zur Folge, daß der Kolben 38 plötzlich und mit großer Geschwindigkeit zur
bisherigen Richtung entgegengesetzt, also nach rechts, bewegt wird. Durch die Schlagwirkung
des Kolbens 38 wird das zwischen demselben und dem Kolben 39 befindliche hochgespannte
Brenngemisch zur Entzündung gebracht und der Differentialkolben 39, 40 von seinem
Kegelsitz abgehoben. Das entzündete Brenngemisch strömt durch die Löcher 41' des
hohlzylindrischen Fortsatzes 41 des Kolbens 39 in die Kammer 43. und der Kolben
39 wird infolge in der Kammer 43 entstehenden Überdruckes wieder auf seinen Kegelsitz
gedrückt. Die durch den Stutzen 34 hindurch in den Ringraum 53 gepreßte Frischluft
beeinflußt mittelbar den Kolben 46 zunächst im Sinne einer Verschiebung nach rechts,
wobei derselbe den Brennstoffeinströmkanal 81 wieder freigibt, während das Ventil
5 5 neuerdings auf seinen Sitz zurückgedrückt wird.
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Die hochgespannten Verbrennungsgase nehmen ihren Weg aus der Kammer
43 durch den Stutzen 62 in die Düsen 64 der Kammer 63. Beim erwähnten vorübergehenden
Abheben des Kolbens 39 von seinem Kegelsitz infolge Entzündung des Brenngemisches
ist der Kolben 40 in Richtung nach der Stirnseite der Kammer 58 verschoben worden,
wobei der Kolben 40, 46 durch die Leitung 59 in die Kammer 5o eingeströmtes Wasser
über die Leitung 61 in den Stutzen 62 gedrückt hat, welches dabei in das durchziehende
entzündete Brenngemisch gespritzt wird und dessen Wärme behufs Schonung des Motors
entsprechend vermindert. Das entstandene Gemisch aus Verbrennungsgasen und hocherhitztem
Wasserdampf nimmt seinen Weg durch die hierbei sich . erwärmenden Düsen 6:1 der
Kammer 63, welche Düsen nach eingetretener entsprechender Erwärmung die Verdampfung
des Wassers unterstützen. Das Gemisch gelangt aus der Kammer 63 in den inneren Ringraum
65 des Gehäuses 66, wo ihm durch ringsumlaufende Rippen ebenfalls eine verhältnismäßig
große Beaufschlagungsfläche gegeben ist, tritt dann in den äußeren Ringraum 67 und
von hier durch die Rohrleitung 68 zum Stutzen 7o des Gehäuses 35. Infolge öffnens
des Ventils 71 trifft genanntes Gemisch auf das hintere Ende des Kolbens 38, der
inzwischen wieder in
Richtung nach diesem Ventil verschoben worden
ist, infolge des Druckes von in den Ringraum 53 des Gehäuses 35 nachgelieferter
verdichteter Frischluft. Das auf das hintere Ende des Kolbens 38 auftreffende, sich
ausdehnende Gemisch veranlaßt das Vorschnellen dieses Kolbens behufs Entzündung
der mittlerweile in früher erläuterter Weiss z«zschen dem Kolben 38 und dem Differentialkolben
39# 40 entstandenen neuen Brenngemischladung, so daß sich das beschriebene Spiel
wiederholt. Das auf das hintere Ende des Kolbens 38 auftreffende Gemisch wird durch
den der Entzündung des Brenngemisches folgenden Rückstoß des Kolbens 38 fast gänzlich
aus dem Gehäuse 35 ausgetrieben und nimmt seinen Weg über den Stutzen 36 in eine
zum Motor führende (nicht gezeichnete) Speiseleitung. Der Motor kann z. B. einen
Läufer aufweisen, der Kolben trägt, welche von den einströmenden, sich ausdehnenden
Verbrennungsgasen behufs Drehung des Läufers beeinflußt werden. Das aus dem Motor
austretende verbrauchte Treibmittel gelangt in eine Ableitung und dann ins Freie.
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Der im Gehäuse 66 in einer Luftkammer eingeschlossene Kolben
75e welcher über einen (nicht gezeichneten) Steuerhebel mit dem Absperrorgan
der Wasserleitung 59 Verbindung hat, dient zur Regelung der Menge des Einspritzwassers.
Dieser Kolben 75 stellt sich unter dem Einfluß der im Gehäuse 66 vom durchziehenden
Gemisch erzeugten Wärme in entsprechende Lage ein, so daß genanntes Absperrorgan
mehr oder weniger geöffnet wird. Dadurch wird dem Bedarf entsprechend mehr oder
weniger Wasser zur Einspritzung durchgelassen, um ein Treibmittel von wenigstens
annähernd gleichem Wärmegrad für den Motor zu haben. Dieser Wärmegrad und mithin
die Zusammensetzung des Treibmittels kann durch Verstellen einer die Spannung der
Kolbenfeder 76 regelnden Schraubenmutter verändert werden.
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Zwecks Inbetriebsetzung des Motors wird zur Erreichung der erforderlichen
Druckverhältnisse das in der Rohrleitung 68 vorgesehene, mit einer Handhabe ausgestattete
Absperrorgan zunächst vorübergehend geschlossen.