DEP0051523DA - - Google Patents

Description

Der Grundgedanke des Treibgaserzeugers ist bekannt· beruht auf der Aufladung eines Verbrennungsmotors auf ein so hohes Druckniveau, dass die gesamte Motorleistung für die Vorverdichtung der Verbrennungsluft benutzt wird, die Nutsleistang aber erst durch die Expansion der den Motor mit aufgestautem Druck verlassenden Abgase in einer zweiten Kraftmaschine, vorzugsweise einer Turbine, erzeugt wird. Der Hauptvorteil des Treibgasverfahrens besteht in der Möglichkeit, durch die Zusammenarbeit des für hohe Drücke und Temperaturen geeigneten Kolbenmotors mit der für niedrige Drücke und damit grosse Gasvolumen geeigneten Turbine, hohe Wirkungsgrade zu erzielen. Mit diesem Verfahren sind bereits heute die Wirkungsgrade des Dieselmotors, der bisher wirtschaftlichsten Verbrennungskraftmaschine, überschritten worden. Ausser den bekannten Treibgaserzeugern mit Kurbeltrieb (Dieselmotor mit gekuppeltem Verdichter), werden bereits Treibgaserzeuger benutzt, die ähnlich wie die Freik.olben-Verdiehter (Bauart Junkers und Fescara), aus zwei gegenläufigen Motorkolben bestehen, die mit je einem Verdichterkolben grösseren Durchmessers organisch verbunden sind. Motor und Verdichter sind also ohne Umweg über eine Kurbelwelle unmittelbar miteinander verbunden. Diese Freikolben-Treibgaserzeuger vermeiden die Verluste, die durch Kurbelwelle und Pleuelstangen entstehen, benötigen aber immer noch ein Kupplungsgetriebe mit Zahnstangen und Zahnrädern oder ein tarallelogramm-Hebelsystem, um den Gleichgang aer gegenläufigen Kolben zu sichern. Besondere Einrichtungen sind bei diesen Ausführungen auch noch not-

wendig, us die Bewegungsenergie der Kolben aufzufangen und sie nieder in die innere Totlage zurückzufahren. Entweder muss die KoLbenrückführungsenergie allein in den entsprechend bemessenen Toträumen der Terdichterzylinder aufgespeichert werden, oaer es müssen zwei besonders eingebaute Luftkissen die fiückführungsarbeit übernehmen. Auch die Regelung bildet bei den bisher bekannten gegenläufigen freikolben-'üreibgaserzeugern ein besonders schwieriges Problem. Die mittels Druckluft gespeicherte Kolbenrückführungoenergie muss auf den Arbeitshub der Kolben, d.h. auf die Belastung abgestimmt werden·

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile der gegenläufigen Kolben dadurch, dass die organisch miteinander verbundenen Verdichter- und Motorzylinder beweglich gelagert sind und im Gegenlauf doppeltwirkend mit den ebenfalls organisch verbundenen Verdichterund Motorkolben arbeiten·

Die Abb. 1 zeigt das Schema einer einfachen äüsführungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens, während die Abb. 2 und 3 weitere Verbesserungsmöglichkeiten zeigen. In dem feststehenden Gehäuse 1 ist ein Zylinderkörper 2 axial frei beweglich gelagert. Der Zylinderkörper besteht aus zwei Motorzylindern und einem in der Mitte befindlichen Verdichterzylinder grösseren Durchmessers. Im Inneren des Zylinderkörpers ist ein ebenfalls frei beweglicher Kolbenkörper 3 angeordnet, bestehend aus zwei Motorkolben und einem zwischen diesen eingebauten doppeUwirkenden Verdichterkolben. Zylinder- und Eolbenkörper bewegen sich im Betrieb gegen-

iftVikini^ läufig. Die Kolben sind gegen die Zylinderlaufflächen M^ ιιΛ UU ^!inci ^^β Zylinder 3^e'-5^{en 1}^⁸ ^ehduselaufflachen mittels 4)IJΤι

Kolbenringen «4- abgedichtet. Das Anfahren des Treibgaserzeugers geschieht entweder aurch wechselseitiges Einblasen von Pressluft durch die öffnungen 5 und $' in die Verbrennungsräume 15 und 15'» oder durch Hin- und Herschleudern des 2ylinderkörpers 2 zwischen den beiden Totlagen mittels des Bolzens 6. Durch die Druckluft oder die liassenkräfte wird der Kolbenkörper 3 i-Q- die entgegengesetzte Totlage geschleudert. Der ?erdichterkolben saugt hierbei durch die Gehäuseachlitze 7¹ tiüd die Einlassventile 8¹ Frischluft in den Verdicfaterraum 9^f· Beim Rückgang der Zylinder- und Kolbenkörper wird die Luft \orverdichtet und durch das Ventil 10» in den iColbeninnenraum 11 gedrückt. Kurz vor Erreichen der fotlage werden die Auslasschjätze 12 im Gehäuse durch die Steuerschlitze 13 des Zylinderkörpers freigegeben, die Frischluft kann durch das Ventil 14 in den Verbrennungsraum 15 einströmen. Beim nächsten Takt wird die Verbrennungsluft hoch verdichtet, furz vor der nächsten Totlage wird durch die Brennstoffdüse 16 und den Steuerschlitz 13 Brennstoff in den Verbrennungsraum I5 eingespritzt, der durch Selbstzündung in der hocherhitzten Luft zur Verbrennung kommt. Beim folgenden Takt findet der gleiche Vorgang im Verbrennungsraum 15' statt. Die in der Abb. nicht gezeichnete Brennstoffpumpe wird durch den Bolzen 6 gesteuert. Der Treibgaserzeuger arbeitete nun selbständig. Die Abgase werden durch die Steaerschlitze 12, 12· und 13, 13' sowie diß Abströmrohre 17 und 17' der üJutzleistungsmaschine, beispielsweise

^ ^{η 1}Il — 4 -

einer in der Abb. nicht gezeichneten !Turbine, zugeleitet;. Der Staudruck der Treibgase ist abhängig von der geförderten lüftasnje ana dem Durchflussquerschnitrc der Turbine. Die in den Kolbenboden befindlichen Einlassventile 14 und 14* öffnen sich selbstätig, sobald der Druck in den Verbrennungsräumen 15 und 15^T unter den des Kolbeninnenraumes 11 gefallen ist. Die Leistungsregelung geschieht in einfachster 'Aeise durch Änderung der Brennstoffmenge, wodurch die Spielsahl pro Minute und damit die ^fördermenge und das Druckniveau in den Verbrennungsräumen geändert wird. Die in den Verorennungsräumen sowohl dem Kolbenkörper als auch dem Zylinder&örper 2 übertragene Bewegungsenergie wird durch die Verdichterarbeit in den entgegengesetzten Verbrennungs- und Verdichterräumen aufgefangen. Da die Rückführung der Kolben- und Zylinderkörper durch die Doppeltwirkung entfällt, ist auch eine besondere Regelung der Rückföhrungsenergie unnötig. Leiter sind Kolben- und Zylinderkörper pneumatisch miteinander gekuppelt, so dass auch ein Synchroniaiergetriebe überflüssig ist. Sin weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass das doppeltwirkende Ver fahren einen glaichmässigeren Druck des Abgasstromes erzeugt als das Verfahren mit Gegenlaufkolben. Die Zwischenschaltung eines Druckausgleichbehälters zwischen Treibgaserzeuger und Turbine ist damit nicht mehr nötig, für das Verhältnis der Kolben- und Zylindergeschwindigkeiten sind in erster Linie die Massen dieser Körper massgebend. Der etwas grössere Reibungswiderstand des Zylinderkörpers kann durch eine ent-

'vAchJf \ - r i,-

ciiende »lomeesujos seiner kasse &cus geglichen werden· den üas*eciiselprosess ist es vorteilhaft, dass die lassehlitae» nachdem üolben- and itylinderkörper die Sötte erreicht haben, schnell wieder geschlossen werden« wird nach der vorliegenden ürtindane ^feöf einfache fceise dadurch erreicht, dass die fassen der sich hin- und herbewegenden Körper und damit die in der gleichen Seitspanne zurückgelegte*! tiabwege verschiede» gross gewählt werden· «benso können ciurcb ixnordaang ^ron Luftkissen 18* (Abb. 2) oder Federn 19« (Abb· 3) die öffnun<£8- und dchüesszeiten der »uteuerschlitise iß der U'eise beeinflasst werden, dass ein besonders günstiger Qaswechsel ersielt wird· i-aftkissec oder l*©dern können auch bei verschieden grossen Hüben der tDlben- and körper

Claims (1)

1. Seliiits ansprüehet

   mit axial beweglichem dadurch gekeaiiise lehnet, dass die org»·» misch aiiteinan&er verbundene» Verdichter«- and Motor*- im Uegenlauf doppeJferirkarid mit den ebenfalls verbuadeö©ii Verdiohtezv and ..iOtorkolbea arbeitea.

   ifreikolbeß-'ireibgaserzeuger nach Anspruch 1_Ϋ daöorch gekeniiaelehnet, dass Veräichter QM Lotorräume wecli·- selseitlg miteinander arbeiten·

   Freikoibeß-Treibgaseraeager nach Einsprüchen 1 und 2₍

   gefe.©iuaz©icim©t, dass die öteuerang; der

   durch den hin- üM hersciiwiag©iideii erfolgt»

   freikolben-Treibgaaereeöger aach üasprüchen 1 bis 5, öadorch gekexuxKeiehnet;, dass der Brennst offeineprltz-sowie der Xündpankt von der stellung äee gesteuert werden«

   Freikölben-lTelbjsaöerssettger aacb «uetsprüchen 1-4,

   dadarch gekenns^lohnet« daas das Verhältnis

   glslch gross oder kleiner ist als das l

   Ε·) ίTeilsolben-^relbgaseraeuger nach Ansprüchen 1-5» dadorefct gekeiüiiseiohßet, dass die feraögertmg und Be- ©eiilemalgang des 2>5rlisderk§rp€rs vor and nach krr©iehasg de» i'otptinfctes durch Luftkissen oder )^;edera beeisflasst wird#