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Treihgaserzeuger Es sind Treibgaserzeuger bekannt, bei denen ein Flugkolben.
mittels Verpuffungsdrükken oder von diesen angetriebener Hilfskolben in einem Zylinder
hin und her bewegt wird und dabei über.strömschlitze steuert, durch die die Verbrennungsgase
austreten und einer Sekundärmaschine, z. B. einer Turbine, zugeleitet werden. Bei
solchen Treibgaserzeugern sind besondere Hilfsmittel erforderlich, um die Einführung
des Kraftstoffes in die Brennkammern zu bewerkstelligen, und zwar ist entweder der
Flugkolben als Ladepumpe ausgebildet, wobei er über von ihm gesteuerte Schlitze
Gemisch ansaugt und über Kanäle in gilfskolbenzylinder drückt, oder es wird einem
zusätzlichen Behälter oder einer von der Sekundärmaschine angetriebenen Luftpumpe
Preßluft entnommen, die den Kraftstoff in die Brennkammern treibt.
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Die Erfindung betrifft einen Treibgaserzeuger mit einem Flugkolben,
der mit einem Verbrennungszylinder, der in halber Höhe eine vom Flugkolben gesteuerte
Auspufföffnung hat, zwei Brennkammern bildet. Das erfinderische Neue besteht darin,
daß jede Brennkammer mit der anderen über je ein Ventil, einen Kraftstoffbehälter
und eine Zerstäuberdüse mittels seitlich in die Brennkammern einmündender Rohre
in Verbindung steht, wobei die Rohrmündungen vom Flugkolben gesteuert werden und
so angeordnet sind, daß der Flugkolben nach der Explosion in der einen Brennkammer
im Verlauf seiner Bewegung mit der dieser Brennkammer zugekehrten Seite zunächst
die in sie führende Rohrmündung freigibt, dergestalt, daß der im Kraftstoffbehälter
vorhandene Kraftstoff von dem Verpuffungsdruck durch die jeweilige Zerstäuberdüse
in die jeweilige ,andere Brennkammer getrieben wird und daß der Flugkolben im Verlauf
seiner weiteren Bewegung die in diese andere Brennkammer führende Rohrmündung abdeckt,
das in sie gedrückte Gemisch verdichtet und dabei gleichzeitig mit seiner ihr abgekehrten
Seite die Auspufföffnung freigibt. Hierdurch werden
eine wesentliche
Vereinfachung der Bauart sowie außerdem eine voll selbsttätige Regelung der Gemischzufuhr
nach den Brennkammern in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung der angeschlossenen
Sekundärmaschine erreicht. Der Treibgaserzeuger nach der Erfindung ist in Fig. i
beispielsweise dargestellt.
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Der Zylinder i enthält den Flugkolben 2, .der die in halber Höhe von
i angebrachten, einander gegenüberliegenden öffnungen 3 für den Auspuff und :l für
die Frischluftzufuhr steuert und mit i die beiden Brennkammern 5 und 6 bildet. Diese
stehen durch das Rohr 7 miteinander in Verbindung, dessen Mündungen in i ebenfalls
von 2 gesteuert werden. In der Mitte von 7 ist ein kleinerer Kraftstoffbehälter
8 angeordnet, der durch das Ventil 9 von der Kraftstoffzufuhrleitung io abgeschlossen
wird. Zwischen 8 und den Brennkammern 5 bzw. 6 erfährt das Rohr 7 je eine Verzweigung
mit den Zerstäuberdüsen i i bzw. 12 und den Durchlaßventilen 13 bzw. 14. Der Flugkolben
2 ist in bekannter Weise auf seinen beiden Seiten mit Nasen versehen und gleitet
in einer (nicht gezeigten) der Zylinderachse von i parallel laufenden Führung, die
seine seitliche Verdrehung verhindert. Um dabei den schädlichen Raum möglichst klein
zu halten und eine hohe Verdichtung zu ermöglichen, werden die Zylinderböden in
ihrer Form zweckmäßig derjenigen der Flugkolbenseiten angepaßt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Es sei angenommen, daß 2 im Verlauf
einer Rechtsbewegung in 6 ein explosives Gemisch verdichtet habe. Wenn dieses zur
Verbrennung kommt, wird der Flugkolben 2 durch den Verpuffungsdruck nach links bewegt.
Sobald er dabei die Mündung von 7 in 6 freigelegt hat, tritt ein Teil der Verbrennungsase
in 7 ein und trifft über das geöffnete Ventil. i a auf den in 8 vorhandenen Kraftstoff,
der durch den Verpuffungsdruck durch die Zerstäuberdüse i i unter Zerstäubung in
die Brennkammer 5 getrieben wird; 13 ist währenddessen geschlossen. Der in 5 eingeführte
Kraftstoff bildet mit der darin vorhandenen Luft ein explosives Gemisch, das bei
der weiteren Linksbewegung des Flugkolbens 2 durch diesen verdichtet wird. Bei Linksstellung
von 2 und kurz vorher puffen die verbrannten Gase aus 6 durch 3 aus, während infolge
des dabei in 6 entstehenden Unterdruckes hier Frischluft durch 4. nachströmt. Bei
Verbrennung des Gemisches in 5 wird 2 «,-feder nach rechts bewegt; sobald dabei
die Mündung von 7 in 5 freigelegt ist, trifft ein Teil des Verpuffungsdruckes durch
sie über das geöffnete Durchlaßventil13 auf den Kraftstoff in 8 und treibt ihn durch
12 unter Zerstäubung in 6; hier findet wiederum Mischung mit der darin vorhandenen
Frischluft und Verdichtung bei der weiteren Rechtsbewegung von 2 statt usw.
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Die Lage-der Mündungen von 7 in 5 und 6 muß in so geringer Entfernung
von der Zylindermitte gewählt werden, daß bei der Verdichtung in einer Brennkammer
die in diese führende Rohrmündung mindestens bereits dann von dem Flugkolben abgedeckt
wird, wenn der Verdichtungsdruck noch nicht größer ist als der entgegenwirkende
Einspritzdruck. Die Ventile werden zweckmäßig als Selbstschlußventile ausgebildet,
dergestalt, daß 13 und 1.4 durch den Verpuffungsdruck geöffnet und 9 gleichzeitig
durch ihn geschlossen wird. Die in Fig. i dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
läßt sich mit den bekannten Mitteln auch abändern. Wird beispielsweise die Füllung
mit größerer Frischluftmenge gefordert, so kann zu diesem Zweck, 1v ie in Fig. 2
dargestellt, an das Rohr 7 eine Luftpumpe 15 angeschlossen werden, die mittels
Hilfskolben 16 ebenfalls von den Verpuffungsdrücken angetrieben wird. Der Verdichter,
die Luftpumpe, Turbine o. dgl. kann in allen Fällen auch von der Sekundärmaschine
angetrieben werden; bei Ausführungen mit einer mittleren Frischluftzufuhröffnung,
wie q. in Fig. i, wird dann zweckmäßig an dieser ein Durchlaßventil zur Regelung
der Frischluftzufuhr angeordnet, das nicht gasdicht abschließend eingerichtet zu
sein braucht und beispielsweise als großflächiges, mehrgliedriges Schiebeventil
ausgebildet ist, das von kleineren, durch die Verpuffungsdrücke bewegten Hilfskolben
gesteuert wird.
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Soweit eine solche Regelung der Frischluftzufuhr oder :eine Luftpumpe
vorgesehen ist, kann mit dem Erfindungsgegenstand die voll selbsttätige Regelung
der Gemischzufuhr nach den - Brennkammern in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung
der angeschlossenen Sekundärmaschine erreicht werden, dergestalt, daß die Leistung
der Sekundärmaschine in gleichem Maße zu- bzw. abnimmt wie ihre Belastung. Diese
Wirkung beruht darauf, daß die Verpuffungsdrücke in den Brennkammern sich mit den
verschiedenen Belastungen ändern, wodurch andere Grenzstellungen und Geschwindigkeiten
des Flugkolbens bewirkt werden; diese haben eine entsprechend verschiedene Stärke
der Verdichtungs- und somit Verpuffungsdrücke zur Folge, die einmal die Einführung
von verschieden großen Gemischmengen in die Brennkammern und weiterhin infolge der
Änderung der Flugkolbengeschwindigkeit auch eine Änderung der Häufigkeit der Verpuffungen
je Zeiteinheit bedingen.
Es sei angenommen, daß an den Treibgaserzeuger
nach Fig.2 als Sekundärmaschine eine Turbine angeschlossen ist. Der -Widerstand,
den die umlaufenden Schaufeln der Turbine den sie beaufschlagenden hochgespannten
Gasen entgegensetzen, wird dann tun so kleiner sein, je größer die Umlaufgeschwindigkeit
der Schaufeln ist, und umgekehrt; er ist Null, wenn diese gleich der Expansionsgeschwindigkeit
der Gase ist und hat seinen höchsten Wert bei Stillstand der Schaufeln; andererseits
ändert sich aber die Drehzahl, also die Umlaufgeschwindigkeit der Schaufeln bei
Belastungsänderung. Hieraus ergibt sich im vorliegenden Fall für den Erfindungsgegenstand
die folgende Wirkungsweise: Der Flugkolben 2 nehme beispielsweise in seiner rechten
Grenzstellung bei mittlerer Belastung der Turbine die dargestellte Lage ein. Wird
in diesem Augenblick die Belastung der Turbine größer, so tritt zunächst eine geringe,
wenn auch praktisch nicht ins Gewicht fallende Verminderung von deren Drehzahl ein.
Infolgedessen steigt der Verpuffungsdruck in der Brennkammer 5 an, da die Verbrennungsgase
wegen der geringeren Umlaufgeschwindigkeit der Schaufeln nicht mehr so schnell aus
3 expandieren können wie vorher bei mittlerer Belastung. Infolge des Druckanstieges
in 5 wird 2 nunmehr weiter nach rechts getrieben als vorher, so daß in 6 eine entsprechend
höhere Verdichtung des dort vorhandenen Gemisches bewirkt wird. Diese hat bei der
darauffolgenden Explosion (in 6) einen höheren Verpuffung sdruck zur Folge, wodurch
einmal mehr Kraftstoff in 5 eingeführt wird und weiterhin der Flugkolben eine größere
Linksbewegung als vorher ausführt, so daß die größere Gemischmenge in 5 außerdem
höher verdichtet wird.
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Infolge der höheren Verpuffungsdrücke führt die Luftpumpe ebenfalls
größere Bewegungen aus und fördert somit eine der größeren Kraftstoffmenge entsprechende
größere Frischluftmenge. Wird, wie vorher erwähnt, die Luftpumpe von der Sekundärmaschine
angetrieben und ist dabei an der Öffnung. (Fig. i) ein von den Verpuffungsdrücken
gesteuertes Ventil vorgesehen, so erfolgt die Regelung der Frischluftzufuhr durch
die den verschieden hohen Verpuffungsdrücken entsprechend verschieden große Üffnungabewegung
dieses Ventils. Es ergibt sich somit bei größer werdender Belastung eine dieser
entsprechende größere Gemischfüllung der Brennkammern, die so lange zunimmt, wie
die Belastung wächst, und umgekehrt, bei kleiner werdender Belastung, eine entsprechend
geringere Gemischfüllung. Diese Anpassung ist jedoch nicht nur durch die Entstehung
höherer Verpuffungsdrücke gegeben; sie wird- vielmehr noch dadurch erweitert, daß
mit deren zunehmender Größe auch die Anzahl der Flugkolbenbewegungen und somit die
je Zeiteinheit erzeugte Treibgasmenge wächst, da die Geschwindigkeit des Flugkolbens
mit höheren Ver_puffungsdrücken zunimmt.
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Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes gegenüber den bekannten Bauarten
ergeben sich aus der mit ihm erzielten Vereinfachung. Die Vergasung des Kraftstoffes
und seine Einführung in die Brennkammern erfolgt unter beliebig hohen Drücken, ohne
daß dazu besondere, den Wirkungsgrad herabsetzende Vorrichtungen (Verdichter) erforderlich
sind. Durch die unmittelbar auf den Kraftstoff wirkenden heißen Verbrennungsgase
erfährt dieser bereits eine Vorwärmung, so daß bei dem Betrieb mit Schwerölen Spezialvergaser
überflüssig sind. Von besonderer Bedeutung ist schließlich die voll selbsttätige
Regelung der Gemischzufuhr nach den Brennkammern in Abhängigkeit von der jeweiligen
Belastung.