DE134720A - - Google Patents

Description

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabminderung der Temperatur und des Drucks bei solchen Explosionskraftmaschinen, bei denen die ganze, für einen Arbeitshub zu verwendende Ladung brennbaren Gemenges aus Gas und Luft bereits in den Arbeitsraum des Cylinders eingeführt ist, bevor der Arbeitshub beginnt.The subject of the invention relates to a method for reducing the temperature and the pressure in such explosion engines, where the whole, for one Working stroke load of combustible mixture of gas and air to be used already in the working space of the cylinder is introduced before the working stroke begins.

Um Explosionskraftmaschinen gegen die schädigende Wirkung der im Innern des Arbeitscvlinders auftretend en Temperaturen zu schützen, kann man entweder um Cylinder und Verbrennungsraum einen Kühlmantel anordnen und den so entstehenden Zwischenraum von einer Kühlflüssigkeit durchströmen lassen, oder man kann die Kühlflüssigkeit, etwa Wasser oder Nafsdampf, unmittelbar in das Innere des Arbeitscylinders einspritzen. Mittels der ersteren Einrichtung kann man, besonders bei Maschinen für grofse Leistungen, einen verhältnifsmäfsig nur geringen Wärmebetrag den erhitzten Gasen entziehen, so dafs dann noch die Anordnung umständlicher Kühleinrichtungen für die von den ausströmenden Verbrennungsrückständen getroffenen Maschinenteile erforderlich wird. Die Einspritzung von Kühlflüssigkeit in den Arbeitscylinder ist zwar von sehr kräftiger wärmebindender Wirkung, weil dadurch die Wärme aus dem Innern der im Cylinder arbeitenden Gasmenge abgeführt wird, aber sie hat erfahrungsgemäfs den grofsen Uebelstand, dafs dadurch, wenn das Gemisch nicht mittels eines sehr leicht brennbaren Gases, etwa Wassergases, gebildet ist, dessen Entflammung oder vollkommene Verbrennung sehr leicht gestört wird.To explosion engines against the damaging effect of the inside of the Arbeitscvinder To protect occurring temperatures, one can either around the cylinder and the combustion chamber arrange a cooling jacket and allow a cooling liquid to flow through the resulting space, or the coolant, such as water or steam, can be poured directly into the interior of the Inject the working cylinder. By means of the former device one can, especially with machines for great powers, only a relatively small amount of heat for the heated gases withdraw, so that the arrangement of cumbersome cooling devices for the from machine parts affected by the escaping combustion residues. The injection of coolant into the working cylinder is very powerful heat-binding effect, because it removes the heat from inside the cylinder working amount of gas is discharged, but experience has shown that it has the greatest disadvantage that is, if the mixture is not made by means of a very easily combustible gas, for example Water gas, whose ignition or complete combustion is very easily disturbed will.

Gemä'fs der Erfindung wird nun aus dem Innern der im Arbeitscylinder wirksamen entzündeten Gase eine sehr beträchtliche Wärmemenge während der stattfindenden Wärmezunahme abgeführt, und zwar einmal dadurch, dafs diese abzuführende Wärme an ein besonderes Mittel, etwa an Wasser oder Nafsdampf oder ein Gemisch aus beiden, gebunden wird, aber ohne dafs dieses wärmebindende Mittel direct mit den Gasen in Berührung ge^ bracht wird. :According to the invention, the inside that is active in the working cylinder is ignited Gases dissipated a very considerable amount of heat during the heat increase taking place, once by that this heat to be dissipated is transferred to a special medium, such as water or steam or a mixture of both, is bound, but without this being heat-binding Means is brought into direct contact with the gases. :

Zu diesem Zweck gelangt in bekannter Weise ein Wärmeaufnehmer in Hohlkörpergestalt zur Verwendung, der in den Verbrennungsraum hineinragt, so dafs er von den heifsen Gasen umspült wird und ihnen . eine für die gewollte Wirkung ausreichende Oberfläche darbietet und dessen Inneres eine wärmebindende Flüssigkeit enthält, in die die abzuführende Wärmemenge. nach ihrem Durchgang durch die Wandungen des Wärmeaufnehmers übergeleitet wird. Die aufgenommene Wärme läfst sich dann mit der Flüssigkeit in einen mit dem Wärmeaufnehmer verbundenen, als Wärmespeicher dienenden Raum, der etwa als Kessel mit Wasser- und Dampfraum ausgebildet ist, überführen, um später nach Bedarf entnommen zu werden. Hieraus ergiebt sich noch der Vortheil, dafs der als Wärmespeicher dienende Raum sehr leicht und wirksam mit einem Isolirmitte.l gegenFor this purpose, a heat absorber in the form of a hollow body arrives in a known manner Use that protrudes into the combustion chamber, so that it is from the hot gases is washed around and them. presents a surface sufficient for the intended effect and the inside of which contains a heat-binding liquid into which the amount of heat to be dissipated. is transferred after it has passed through the walls of the heat absorber. the The absorbed heat can then be transferred with the liquid into one with the heat absorber connected, as a heat storage serving room, which is about as a boiler with water and Steam space is formed, transfer to be removed later as required. From this there is still the advantage that the space serving as a heat store is very great easily and effectively with an isolating medium against

Strahlungsverluste umgeben werden kann. Die zweckentsprechende Isolirung des Kühlmantels, in welchem die Verdampfung stattfinden soll, ist weit schwieriger durchzuführen, da hier eine Reihe von Flantschen für Rohranschlüsse oder für das Anbringen der Ventilkästen, event, letztere selbst, sowie Schmierrohre, Indicatorstutzen und dergl. hindernd im Wege stehen.Radiation losses can be surrounded. The appropriate insulation of the cooling jacket, in which the evaporation is to take place is far more difficult to carry out because here a series of flanges for pipe connections or for attaching the valve boxes, the latter itself, as well as lubrication pipes, indicator nozzles and the like. Stand in the way.

Ein zweites Mittel, den Gasen einen Theil ihrer Wärme zu entziehen, besteht darin, unverbrennliche Strahlkörper von grofser Oberfläche ebenfalls in den Verbrennungsraum des Cylinders einzusetzen. Diese Strahlkörper nehmen bei der Verbrennung Wärme auf und geben sie während der Expansion durch Strahlung wieder ab. Bei alleiniger Anwendung dieses Mittels kann die aufgespeicherte Wärme nicht in irgend einem von der Maschine getrennten Betriebe verwendet werden. Durch gleichzeitige Anwendung beider Mittel läfst sich aber noch ein Vortheil dadurch erreichen, dafs die von den Strahlkörpern aufgenommene Wärme zum Theil auch durch Strahlung an die Flüssigkeit in den Hohlkörpern übergeht, so dafs diese Flüssigkeil dann also eine längere Zeit hindurch Wärme aufnimmt als bei Nichtvorhandensein der Strahlkörper, somit die Wärmeaufnahme sich gleichförmiger gestaltet.A second means of removing some of the heat from the gases is to use incombustible Also insert radiators with a large surface into the combustion chamber of the cylinder. These radiators absorb heat during combustion and release it through radiation during expansion off again. With the sole use of this agent, the stored heat not be used in any operation that is separate from the machine. Through simultaneous use of both remedies, however, can still achieve an advantage that the heat absorbed by the radiant bodies is partly also due to radiation the liquid passes over into the hollow bodies, so that this liquid wedge then becomes a longer one Absorbs heat throughout time than in the absence of the radiant body, thus the Heat absorption is designed to be more uniform.

In den Wärmeaufnehmer wird nun offenbar unter übrigens gleichen Verhältnissen die gröfste Wärmemenge dann übergehen, wenn die verbrennenden Gase oder die heifsen Rückstände dem Wärmeaufnehmer möglichst nahe sind. Nimmt man beispielsweise den Fall an, dafs die Verbrennung der dem Kolbenboden zunächst befindlichen Gemengetheile erst dann stattfinde, wenn der Kolben einen Theil des Arbeitshubes bereits zurückgelegt hat, so würden die hier entstehenden Rückstände, weil sie dem Wärmeaufnehmer bereits ferner gerückt sind, nicht mehr einen so grofsen Theil ihrer Wärme an diesen abgeben, als wenn die Verbrennung früher beendet gewesen wäre. Nimmt man im Gegensatz hierzu an, dafs die Verbrennung bereits beendet sei, wenn der Kolben in die innere Todtpunktstellung gelangt, so werden dann die dem Kolbenboden zunächst befindlichen Rückstände dem Wärmeaufnehmer näher geschoben und können nun einen möglichst hohen Betrag an Wärme abgeben. Man kann also die Gröfse der in den Wärmeaufnehmer überzuführenden Wärmemenge dadurch veränderlich machen, dafs man die Zündung eine gröfsere oder kleinere Strecke vor Erreichung des inneren Todtpunktes einleitet. Die Verlegung des Zündungszeitpunktes kann entweder von Hand oder selbstthätig durch den Regler bewirkt werden.Obviously, under the same conditions, the heat absorber is now the largest Amount of heat then pass when the burning gases or the hot residues are as close as possible to the heat absorber. For example, if one assumes that the combustion of the mixture parts initially located on the piston crown only then take place when the piston has already covered a part of the working stroke, so would the residues created here because they have already moved further away from the heat absorber, no longer give off so great a part of their heat to them as when the combustion would have ended earlier. On the contrary, if one assumes that the combustion has already ended when the piston reaches the inner dead center position then the residues initially located on the piston crown closer to the heat absorber pushed and can now give off as much heat as possible. One can thus the size of the heat quantity to be transferred into the heat absorber is variable make that one has the ignition a greater or lesser distance before reaching of the inner dead center. The shifting of the ignition timing can either be effected manually or automatically by the controller.

Bei dieser Maschine soll die Zündung erfolgen, bevor der Arbeitskolben die innere Todtpunkflage erreicht. Wenn bei den bekannten Explosionskraftmaschinen eine Vorzündung eintritt, so verläuft das Diagramm, wie Fig. ι darstellt.With this machine the ignition should take place before the working piston the inner one Death point flag reached. When in the known explosion engines a preignition occurs, the diagram runs, as Fig. ι shows.

a-b normale adiabatische Verdichtung des Gemisches. from normal adiabatic compression of the mixture.

b Zündungspunkt, während b¹ der Endpunkt der normalen Verdichtung sein würde. b ignition point, while b ^{1 would be} the end point of normal compression.

b-c plötzliche Drucksteigerung durch die bei b erfolgende Zündung und die hierbei auftretende energische Wärmeentwicklung. bc sudden increase in pressure due to the ignition taking place at b and the energetic heat development that occurs here.

c-d weitere Drucksteigerung, bedingt durch den weiteren Fortgang der Verdichtung und eventuelle Nachverbrennung des Gemisches. cd further increase in pressure, due to the further progress of compression and possible afterburning of the mixture.

d-e Expansion, welche bei Nachverbrennung des Explosionsgemisches unter Wärmezufuhr verläuft. de expansion, which takes place with the supply of heat when the explosive mixture is burned afterwards.

e-f rein adiabatische Expansion. ef purely adiabatic expansion.

Falls die Verbrennung im innern Todtpunkt bereits vollkommen beendet ist, verläuft die ganze Linie d-f adiabatisch.If the combustion in the inner dead center has already ended completely, the entire line df runs adiabatically.

Dieses für einen störungsfreien Betrieb ungünstige Diagramm läfst sich nun durch Wärmeentziehung umgestalten, wie Diagramm Fig. 2 zeigt.This diagram, which is unfavorable for trouble-free operation, can now be resolved by extracting heat remodel as diagram Fig. 2 shows.

a-b normale adiabatische Verdichtung des Gemisches aus Gas und Luft. from normal adiabatic compression of the mixture of gas and air.

b-c allmähliche Drucksteigerung durch die bei b erfolgende Zündung unter gleichzeitigem Fortgang der Verdichtung, wobei die auftretende Wärme zum Theil durch den Wärme aufnehmer oder durch die Strahlkörper bezw. durch beide gleichzeitig den Gasen entzogen wird. bc gradual increase in pressure due to the ignition taking place at b with the simultaneous progress of compression, the heat generated partly by the heat absorber or by the radiators respectively. is withdrawn from the gases by both at the same time.

c-d Expansion, die bei Nachverbrennung des Gemisches unter Wärmezufuhr verläuft. cd Expansion that takes place when the mixture is afterburned with the addition of heat.

d-e rein adiabatische Expansion. de purely adiabatic expansion.

Das Diagramm Fig. 2 ist für den sicheren Betrieb viel günstiger; die höchsten Drucke und Temperaturen fallen wesentlich geringer aus, wodurch eine gröfsere Haltbarkeit der Maschinentheile erzielt wird. Um aber damit eine besonders vortheilhafte Ausnutzung des Brennstoffs zu verbinden, ist es erforderlich, die während der Betriebsdauer b-c den Gasen entzogene bedeutende Wärmemenge aufzuspeichern und sie möglichst vollkommen nutzbar zu machen. Es kann dies grundsätzlich auf zwei verschiedenen Wegen erreicht werden. Einmal ist es möglich, die aufgespeicherte Wärme in beliebig von der Maschine getrennten Betrieben zu Heiz- oder Fabrikationszwecken zu verwenden, z. B. gespannten Wasserdampf damit zu erzeugen und diesen zur Herstellung von Generatorgas zu benutzen.The diagram of FIG. 2 is much more favorable for safe operation; the highest pressures and temperatures are much lower, whereby a greater durability of the machine parts is achieved. However, in order to combine this with a particularly advantageous utilization of the fuel, it is necessary to store the significant amount of heat withdrawn from the gases during the operating period bc and to make it as fully usable as possible. This can basically be achieved in two different ways. On the one hand, it is possible to use the stored heat in any company that is separate from the machine for heating or manufacturing purposes, e.g. B. to generate tensioned water vapor with it and to use this for the production of generator gas.

Ein anderes Mal läfst sich die aufgespeicherte Wärme nachträglich in die Maschine selbst wieder einführen und zur Arbeitserzeugung mitverwenden.At other times, the stored heat can be subsequently released into the machine itself reintroduce it and use it to generate work.

Was die mittlere Temperatur während der betreifenden Wärmezufuhr b-c anbelangt, so läfst sich diese nicht berechnen, sondern nurAs far as the mean temperature during the relevant heat supply bc is concerned, this cannot be calculated, only

schätzen.; man wird indessen wohl annehmen können, dafs diese mittlere Temperatur ca. 700⁰C. betragen wird; alsdann würde bei einer Temperatur des verdampfenden.Wassers von 200⁰C. ein Quadratmeter des Wärmeaufnehmers .■ bei ständiger Beheizung pro Stunde 150000 CaI. übertragen können. Der Wärmeaufnehmer ist nun allerdings nur während eines Theiles des ganzen Arbeitsvorganges in so energischer Weise thätig, immerhin werden verhältnifsmäfsig kleine Wärmeaufnehmer genügen, um die in Frage kommende Wärmemenge abführen zu können und etwa in Form von hochgespanntem Dampf für den Betrieb nutzbar zu machen. Soll die Nutzbarmachung der aufgespeicherten Wärme durch nachträgliche Wiedereinführung in die Maschine vorgenommen werden, so kann dieser hochgespannte Dampf entweder nach erfolgtem Hubwechsel in den Verbrennungscylinder eingeführt werden, sobald die Verbrennung des Gemisches beendigt ist, oder dieser Dampf wird in einem zweiten Arbeitscylinder allein oder zusammen mit den aus dem Verbrennungscylinder auspuffenden Gasen eingeführt, nachdem letztere im Ver-. brennungscylinder adiabatisch expandirt sind. In jedem Falle kann der hochgespannte Dampf, bevor er zur Arbeitsleistung herangezogen wird, noch in einem Wärmeaustauschapparat durch die Auspuffgase des Verbrennungscylinders überhitzt werden,, soweit diese Gase noch genügend heifs sind. Tritt der hochgespannte Dampf in den Verbrennungscylinder ein, so kann er auch von den Strahlkörpern, die in diesem Cylinder eingebaut sind, und während der Verbrennungsperiode Wärme aufspeichern, noch einen weiteren Betrag an Wärme aufnehmen. treasure.; you will, however, may well assume that these mean temperature is about 700 ⁰ C. amount; then would at a temperature of 200 ⁰ C. verdampfenden.Wassers of one square meter of the heat absorber. ■ with constant heating per hour 150000 Cal. can transfer. The heat absorber is only so energetically active during part of the entire work process; at least relatively small heat absorbers will suffice to be able to dissipate the amount of heat in question and to make it usable for operation, for example in the form of high-pressure steam. If the stored heat is to be made usable by reintroducing it into the machine at a later date, this high-pressure steam can either be introduced into the combustion cylinder after the stroke change has taken place, as soon as the combustion of the mixture has ended, or this steam is alone or together with a second working cylinder the gases exhausted from the combustion cylinder introduced after the latter in the ver. combustion cylinders are adiabatically expanded. In any case, the high-pressure steam, before it is used for work, can be overheated in a heat exchange apparatus by the exhaust gases of the combustion cylinder, as long as these gases are still sufficiently hot. If the high-pressure steam enters the combustion cylinder, it can also absorb a further amount of heat from the radiant elements which are built into this cylinder and which store heat during the combustion period.

Die Verwendung überhitzten Dampfes ist von gröfster Wichtigkeit in den ersten der erwähnten Fälle, wo also der Dampf in den Verbrennungscylinder eingeführt wird. Wie schon vorher erwähnt, ist es sehr schwierig, den Zeitpunkt zu bestimmen, in dem in jedem Falle die Verbrennung der Gase vollständig beendigt ist. Selbst wenn man also die Einführung des Dampfes einige Zeit nach Erreichung des inneren Todtpunktes seitens des Arbeitskolbens beginnen. läfst, kann sich unter Umständen doch das eine oder andere Mal ereignen, dafs bei Beginn der Dampfeinströmung die Verbrennung noch nicht ganz beendet ist-Bei Verwendung von Nafsdampf würde dann sofort eine störende Wirkung auf den letzten Theil der Verbrennung erfolgen, diese würde unter starker Rufsbildung verlaufen, und können dann durch den Rufs in Verbindung mit den im Dampf enthaltenen oder aus ihm sich niederschlagenden Wassertheilchen sehr leicht schlammartige Verschmutzungen des Cylinders entstehen. Bei Anwendung von überhitztem Dampf, der sich, da er seinem Condensationspunkte fernliegt, mehr wie ein permanentes Gas verhält, sind diese Uebelstände nicht zu befürchten. , The use of superheated steam is of paramount importance in the first of those mentioned So cases where the steam is introduced into the combustion cylinder. As mentioned before, it is very difficult to determine the point in time at which in each case the combustion of the gases is complete is finished. So even if you were to introduce the steam some time after achieving it of the internal dead center on the part of the working piston. can run under Under certain circumstances it may happen one or the other time that this occurs at the beginning of the steam inflow the combustion has not yet ended completely - If using Nafsdampf would then immediately there would be a disturbing effect on the last part of the combustion, this would run under strong call formation, and can then go through the call in connection with the Particles of water contained in steam or precipitated from it very easily Mud-like contamination of the cylinder occurs. When using overheated Steam, which, since it is remote from its condensation point, is more like a permanent gas If this is not the case, these evils are not to be feared. ,

In jedem der beiden Fälle wird aufser dem Verbrennungscylinder noch ein zweiter Arbeitscylinder angeordnet, und die verschiedenen Arbeitsvorgänge spielen sich ab, wie die folgenden schematischen Diagramme andeuten.In each of the two cases, a second working cylinder is used in addition to the combustion cylinder arranged, and the various work processes take place, like the the following schematic diagrams.

I. Der hochgespannte Dampf wird überhitzt in den Verbrennungscylinder eingeführt.I. The high pressure steam is superheated and introduced into the combustion cylinder.

a) Diagramm des Verbrennungscylindersa) Diagram of the combustion cylinder

(Fig. 3)·(Fig. 3)

a-b normale adiabatische Verdichtung des Gemisches. from normal adiabatic compression of the mixture.

b-c allmähliche Drucksteigerung durch die bei b erfolgende Zündung, wobei die plötzlich auftretende Wärme zum Theil abgeführt bezw. aufgespeichert wird. bc gradual increase in pressure due to the ignition taking place at b , whereby the suddenly occurring heat is partly dissipated or is stored.

c-d Expansion, welche bei Nachverbrennung . des Gemisches unter Wärmezufuhr verläuft. cd expansion, which with afterburning. of the mixture proceeds with the supply of heat.

Ci-(I₁ Einströmung von hochgespanntem Dampf, dessen Erzeugung durch Wärmeabfuhr während der Verbrennung stattgefunden hat und dessen Ueberhitzung durch den Auspuff bezw. durch Strahlkörper im Innenraum des Cylinders stattfinden kann.' ' Ci- (I ₁ influx of high-pressure steam, the generation of which took place through heat dissipation during the combustion and the overheating of which can take place through the exhaust or through radiators in the interior of the cylinder. ''

Cl₁-C₁ adiabatische Expansion, wobei die Endspannung entsprechend der durch die Dampfzufuhr bedingten Gewichtsvermehrung der arbeitenden Gase gröfser ist als bei Diagramm Fig. 2, dessen Expansionslinie c-d-e im Diagramm Fig. 3 mit angegeben ist. Cl ₁ -C ₁ adiabatic expansion, the final stress corresponding to the increase in weight of the working gases caused by the steam supply being greater than in the diagram of FIG. 2, the expansion line cde of which is also indicated in the diagram of FIG.

e_x-f Spannungsabfall bei Eröffnung der nach dem Aufnehmer führenden Leitung.' e _x -f voltage drop when opening the line leading to the transducer. '

f-g Ueberdrücken des Gemisches aus Dampf und Rückständen in den Aufnehmer. fg Overpressure of the mixture of steam and residues into the transducer.

g-h RUckexpansion des Restes von Gemisch aus Dampf und Rückständen, der nach Abschlufs der zum Aufnehmer führenden Leitung im Verbrennungscylinder verbleibt. gh Reverse expansion of the remainder of the mixture of steam and residues that remains in the combustion cylinder after the line leading to the sensor has been closed.

h-a Ansaugen der neuen Ladung. ha sucking in the new charge.

b) Diagramm des zweiten Cylinders (Fig. 4). (Maisstab doppelt so grofs als bei Fig. 3).b) Diagram of the second cylinder (Fig. 4). (Maize sticks twice as large as in Fig. 3).

e-ßj Spannung im Aufnehmer, der Ordinate i-g im Diagramm Fig. 3 entsprechend.e-βj voltage in the transducer, corresponding to the ordinate ig in the diagram of FIG. 3.

ßj-/-, Füllungsperiode.ßj - / -, filling period.

f_x-g\ adiabatische Expansion, wobei die Verbrennungsgase und der damit gemischte Dampf sich möglichst weit abkühlen. . . f _x -g \ adiabatic expansion, whereby the combustion gases and the steam mixed with them cool down as much as possible. . .

II. Der hochgespannte Dampf wird, mit den Auspuffgasen des Verbrennungscylinders gemischt, in den zweiten Cylinder eingeführt.II. The high-pressure steam is mixed with the exhaust gases of the combustion cylinder, inserted into the second cylinder.

a) Diagramm des Verbrennungscylinders (Fig. 5). Dasselbe, verläuft von α aus über bed bis e genau wie Diagramm Fig. 2.a) Diagram of the combustion cylinder (Fig. 5). The same runs from α via bed to e exactly like the diagram in FIG. 2.

e_rf Spannungsabfall bei- Eröffnung der nach dem Aufnehmer führenden Leitung. e _r f voltage drop when opening the line leading to the transducer.

f-g Ueberdrücken der Rückstände in den Aufnehmer. fg overpressing the residues into the transducer.

g-h Rückexpänsion im Verbrennungscylinder. gh back expansion in the combustion cylinder.

h-a Ansaugen der neuen Ladung. ha sucking in the new charge.

b) Diagramm des zweiten Cylinders (Fig. 6). (Mafsstab doppelt so grofs als bei Fig. 5).b) Diagram of the second cylinder (Fig. 6). (Scale twice as large as in Fig. 5).

a-e Spannung im Aufnehmer, der Ordinate i-g im Diagramm Fig. 5 entsprechend. ae voltage in the transducer, the ordinate ig in the diagram of Fig. 5 accordingly.

e-f Füllung mit dem Auspuff des Verbrennungscylinders. ef filling with the exhaust of the combustion cylinder.

f-f% Zuströmung des hochgespannten Dampfes. ff% inflow of the high-pressure steam.

fr,-g adiabatische Expansion, wobei die Verbrennungsgase und der damit gemischte Dampf sich möglichst weit abkühlen. fr, -g adiabatic expansion, whereby the combustion gases and the steam mixed with them cool down as much as possible.

III. Der hochgespannte Dampf wird allein in den zweiten Cylinder eingeführt; das Diagramm des Verbrennungscylinders verläuft wie in Fig. 2, das des zweiten Cylinders wie das einer Dampfmaschine.III. The high pressure steam is introduced into the second cylinder alone; the diagram of the combustion cylinder runs as in Fig. 2, that of the second cylinder as that a steam engine.

Durch den Auspuff des zweiten Cylinders kann noch die Flüssigkeit vorgewärmt werden, die in den Wärmeaufnehmer des Verbrennungscylinder eingeführt wird.The liquid can still be preheated through the exhaust of the second cylinder, which is introduced into the heat absorber of the combustion cylinder.

Ob man den Dampf in den Verbrennungscylinder oder gleich in einen zweiten Cylinder einführt, in jedem Falle erzielt man im Explosionscylinder geringere Höchstdrucke und niedrigere Höchsttemperaturen, sowie eine niedrigere mittlere-Temperatur als dies möglich ist, wenn man unter übrigens gleichen Verhältnissen den Heizgasen keine Wärme durch eine Flüssigkeit entzieht. Dadurch wird also eine Schonung der Maschinentheile, somit erhöhte Betriebssicherheit und Haltbarkeit erreicht.Whether you put the steam in the combustion cylinder or in a second cylinder introduces, in each case one achieves lower maximum pressures in the explosion cylinder and lower maximum temperatures, as well as a lower mean temperature than possible is when, under the same conditions, no heat is passed through the heating gases withdraws a liquid. This means that the machine parts are protected, and thus increased Operational reliability and durability achieved.

Sodann bewirkt die Einführung von hochgradig erhitztem Dampf in den Verbrennungscylinder und seine Mischung mit den Verbrennungsgasen, dafs dieses Gemisch sich weit vortheilhafter zur weiteren Arbeitserzeugung in einem zweiten Cylinder verwenden läfst, als dies mit den Verbrennungsgasen allein möglich ist. Denn diese erleiden an sich durch Ausstrahlung sehr leicht einen erheblichen Spannverlust, so dafs, wie die Erfahrung dies auch darthut, die Verbrennungsgase bei der Ueberführung in einen zweiten Cylinder meist auf dem Wege dahin schon erheblichen Druck einbüfsen und dann nicht mehr im Stande sind, eine namhafte Arbeit zu leisten. Ein Gemisch aus Verbrennungsgäsen und Dampf zeigt diese Eigenschaft in weit geringerem Mafse. ■Then effect the introduction of highly heated steam into the combustion cylinder and its mixture with the combustion gases, so that this mixture is far more advantageous for the further generation of labor A second cylinder can be used than is possible with the combustion gases alone is. Because these very easily suffer a considerable loss of tension due to their charisma, so that, as experience has shown, the combustion gases during the transfer in a second cylinder, usually on the way there, a considerable amount of pressure was already injected and then no longer able to do so are to do a reputable job. A mixture of combustion gases and steam shows this property to a much lesser extent. ■

Zur Durchführung des den Erfindungsgegenstand bildenden Arbeitsverfahrens dienen folgende Vorrichtungen:To carry out the working process forming the subject of the invention, the following are used Devices:

Fig. 7 und 8 zeigen im Längsschnitt bezw. Querschnitt einen im Viertakt arbeitenden Verbrennungscylinder. Kurz nachdem der Kolben ι nach Beendigung des Anlafshubes vom inneren Todtpunkt seine Bewegung nach aufsen beginnt, wird das Saugventil 2 geöffnet, Gas mit Luft gemischt tritt in den Cylinder ein. Bei Umkehr der Bewegung des Kolbens im äufseren Todtpunkt wird das Saugventil geschlossen und die Verdichtung der Ladung beginnt. Wenn nun mittels der Zündvorrichtung 3 die Entflammung des Gemisches vor der Erreichung des inneren Todtpunktes, also etwa bei der gezeichneten Stellung des Kolbens, eingeleitet wird, findet Verbrennung unter gleichzeitiger Verdichtung statt und dauert, je nach der vorher erfolgten Bildung des Gemisches, die man durch bekannte Mittel in weiten Grenzen nach Belieben regeln kann, entweder bis kurz vor oder bis zu oder bis nach der Erreichung des inneren Todtpunktes. Von der bei der Verbrennung erzeugten Wärme geht nun ein Theil in die Flüssigkeit des Wärmeaufnehmers 4, ein anderer in den Strahlkörper 5 über.7 and 8 show respectively in longitudinal section. Cross-section of a four-stroke combustion cylinder. Shortly after the piston ι its movement outwards from the inner dead center after the end of the starting stroke starts, the suction valve 2 is opened, gas mixed with air enters the cylinder. When the movement of the piston is reversed in the outer dead center, the suction valve is closed and the compression of the cargo begins. If now, by means of the ignition device 3, the mixture is ignited the reaching of the inner dead center, i.e. about the position of the piston as shown, is initiated, combustion takes place with simultaneous compression and lasts, depending after the previous formation of the mixture, which can be done by known means in can regulate wide limits at will, either until shortly before or up to or up to after reaching the inner dead center. From the heat generated during combustion Part now goes into the liquid of the heat absorber 4, another part into the radiating body 5 over.

Der Wä'rmeaufnehmer kann entweder, wie Fig. 7. und 8 zeigt, als ein auf dem Cylinderköpf aufgeschraubtes Gefäfs ausgebildet sein, von dessen Boden ein oder mehrere unten geschlossene und aufsen mit Rippen versehene Rohre in den Innenraum des Cylinders hineinragen. In diesem Falle wird die durch den Stutzen 6 zugeführte Flüssigkeit durch Wärme-. aufnahme zur Verdampfung gebracht, und der Dampf sammelt sich im oberen Theile des Wärmeaufnehmers, um durch den Stutzen 7 entnommen und etwa zum gesteuerten Dampfeinlafsventil 8 geführt zu werden. Die Verdampfung findet dann in ähnlicher Weise wie im Wasserraum eines gewöhnlichen Dampfkessels statt. Oder man kann zur Herstellung eines lebhafteren Wasserumlaufes die in den Cylinder ragenden Rohre noch mit Innenrohren nach Art der Röhrenkessel versehen.The heat sensor can either, like Fig. 7 and 8 show, be designed as a vessel screwed onto the cylinder head, one or more of the bottom closed at the bottom and ribbed on the outside Pipes protrude into the interior of the cylinder. In this case, the Nozzle 6 supplied liquid by heat. uptake brought to evaporation, and the Steam collects in the upper part of the heat absorber in order to be withdrawn through the connection 7 and approximately to the controlled steam inlet valve 8 to be guided. The evaporation then takes place in a similar way as in the water space of an ordinary steam boiler. Or you can go to manufacture a livelier water circulation the pipes protruding into the cylinder still with inner pipes provided according to the type of tubular boiler.

Ferner kann auch eine Anordnung, wie sie Fig. 9 zeigt, getroffen werden. Hierbei wird mittels einer Speisepumpe die.Flüssigkeit beim Stutzen 9' eingeführt, durch ein Schlangenrohr 10, das von den Gasen umspült ist, hindurchgedrückt und durch Stutzen ι ί nach dem Behälter 12 befördert. Je nach dem im Dampfraum 13 des letzteren herrschenden Druck und nach der Durchflufsgeschwindigkeit, die der Flüssigkeit ertheilt wird, kann es' erreicht werden, dafs nicht im Schlangenrohr allein die ganze Verdampfung erfolgt, dafs vielmehr die Flüssigkeit mit weit höherer Temperatur, als zur Verdampfung unter atmosphärischem Druck erforderlich, in den Behälter .12 gelangt und zum Theil erst hier verdampft, sobald durch den Stutzen 14 Dampf entnommen und dadurch eine Druckverminderung im Dampfraum des Behälters 12 hervorgerufen wird. Eine solche Anordnung gewährt den besonderen Vortheil, mit einem Wärmeaufnehmer von sehr geringer Oberfläche auszukommen, da ein mit grofser Geschwindigkeit bewegter Flüssigkeitsstrom bekanntlich in besonders hohem Mafse zur Aufnahme grofser Wärmemengen geeignet ist. Natürlich kann statt des SchlangenrohresFurthermore, an arrangement as shown in FIG. 9 can also be made. Here is by means of a feed pump the liquid introduced at the connection 9 'through a coiled pipe 10, which is surrounded by the gases, pushed through and through the nozzle ι ί after Container 12 conveyed. Depending on the pressure and pressure prevailing in the steam chamber 13 of the latter according to the flow rate that the Liquid is given, it can be achieved that the whole evaporation does not take place in the coiled pipe alone, but rather the Liquid at a much higher temperature than for evaporation under atmospheric pressure required, enters container .12 and in part only evaporated here as soon as steam is withdrawn through the nozzle 14 and thereby a pressure reduction in the vapor space of the container 12 is caused. One such an arrangement affords the particular advantage of having a heat absorber of very small surface area, since a stream of liquid moving at high speed is known to be particularly suitable for absorbing large amounts of heat is. Of course, instead of the snake pipe

auch ein'Rohr in Zickzackweg oder eine Zusammenstellung von rohrförmigen Elementen zur Anwendung gelangen, wie überhaupt die Ausgestaltung des Wärme.aufnehmers in vielfacher Weise möglich ist.also a pipe in zigzag or a combination of tubular elements are used, as is the design of the heat absorber in many ways Way is possible.

Der Strahlkörper 5 kann, wie Fig. 7, 8 und 9 zeigen, aus einem an die cylindrische Innenwand sich anlegenden, mit Rippen versehenen Körper aus' unverbrennlichem oder durch Oxydation nur langsam sich abnutzendem Stoffe, bestehen, oder er: kann in beliebig anderer Ausführung, etwa in Form durchlochter oder gerippter Platten, in den Cylinder eingesetzt werden.. Die in den. Strahlkörper . übergegangene Wärme überträgt sich· nach beendeter Verbrennung zum Theil an den . Wärmeaufnehmer, zum Theil an . die im Cylinder arbeitenden Gase und zum gröfsten Theil auch an den einströmenden Dampf. Letzterer wirkt während der Expansion Arbeit verrichtend mit.The jet body 5 can, as shown in FIGS. 7, 8 and 9, consist of one on the cylindrical inner wall attached, ribbed body made of incombustible or by oxidation material that wears off slowly, or it: can be in any other design, for example in the form of perforated or ribbed plates into which cylinders are inserted .. The in the. Radiant body. Transferred heat is transferred · after the end of the combustion partly to the. Heat absorber, partly on. the gases working in the cylinder and for the most part also to the steam flowing in. The latter takes part in the work during the expansion.

Nachdem der Kolben den äufseren Todtpunkt erreicht hat, wird das Auslafsventil 15 geöffnet, und das Gemisch aus Dampf und Verbrennungsgasen strömt zur weiteren Arbeitsleistung in einen zweiten Cylinder, von wo es nach erfolgter, möglichst weit getriebener Expansion ins Freie gelassen werden kann. Sobald der Kolben im inneren Todtpunkt angelangt ist, wird das Auslafsventil 15 geschlossen, es beginnt neues Ansaugen und der Vorgang wiederholt sich.After the piston has reached outer dead center, the exhaust valve becomes 15 opened, and the mixture of steam and combustion gases flows for further work into a second cylinder, from where it is after the expansion that has taken place as far as possible can be let outside. As soon as the piston has reached its inner dead center is, the outlet valve 15 is closed, it begins new suction and the process repeated.

Fig. 10 zeigt eine Abänderung dieser Vorrichtung. Das Gemisch von Dampf und Verbrennungsgasen strömt nicht unmittelbar vom Verbrennungscylinder in den zweiten Cylinder, sondern zunächst durch Stutzen 16 und durch die Röhren 17 eines Wärmeaustauschapparates 18, der mit dem Dampfraum des Wärmeaufnehmers verbunden ist, und verläfst, nachdem es einen Theil seiner Wärme an den die Röhren 17 umgebenden Dampf übertragen hat, durch Stutzen 19 den Wärmeaustauschapparat, um zum zweiten Cylinder zu gelangen. Es kann nun wieder durch Stutzen 20 Dampf, und zwar diesmal mit höherer Temperatur als bei der Anordnung nach Fig. 7, entnommen werden.Fig. 10 shows a modification of this device. The mixture of steam and combustion gases does not flow directly from the combustion cylinder into the second cylinder, but first through connecting piece 16 and through the tubes 17 of a heat exchange apparatus 18, which is connected to the vapor space of the heat absorber is connected, and leaves after it has transferred part of its heat to the steam surrounding the tubes 17, through nozzle 19 the heat exchange apparatus to get to the second cylinder. It can now steam again through nozzle 20, this time at a higher temperature than in the arrangement according to FIG. 7, are removed.

Auch in der Anordnung nach Fig. 9 ist der Behälter 12 zugleich als Wärmeaustauschapparat ausgeführt gedacht.In the arrangement according to FIG. 9, the container 12 is also used as a heat exchange apparatus thought executed.

In einer weiteren Abänderung der vorstehend beschriebenen Anordnung geht das Gemisch von Dampf und Verbrennungsgasen nach erfolgter Expansion im zweiten Cylinder nicht direct ins Freie, sondern in einen Behälter, in dem der Dampf durch geeignete Mittel condensirt wird und aus dem die Verbrennungsgase ins Freie entweichen. Das sich bildende Condensat kann dabei mittels Speisepumpe im Gegenstrom gegen das Ausblasegemisch geführt und,, dadurch angewärmt, nach dem Wärmeaufnehmer des Verbrennungscylinders zurückgedrängt werden.In a further modification of the arrangement described above, the mixture works of steam and combustion gases after expansion has taken place in the second cylinder directly into the open air, but into a container in which the steam is condensed by suitable means and from which the combustion gases escape into the open. The condensate that is formed can be fed in by means of a feed pump Countercurrent against the blow-out mixture and, thereby warmed up, after the heat receiver of the combustion cylinder are pushed back.

Sämmtliche Anordnungen lassen sich dahin abändern, dafs der Dampf nicht in den Verbrennungscylinder, sondern gleich in den zweiten Cylinder eingeführt wird. Es iällt alsdann das Dampfeinlafsventil am Verbrennungscylinder fort und wird am zweiten Cylinder angebracht. Dem Verbrennungscylinder entströmen dann nur Verbrennungsgase, und. die oben geschilderten Arbeitsvorgänge ändern sich danach sinngemäfs. .All arrangements can be modified so that the steam does not enter the combustion cylinder, but is immediately introduced into the second cylinder. It falls then the steam inlet valve continues on the combustion cylinder and becomes on the second cylinder appropriate. Then only combustion gases flow out of the combustion cylinder, and. the The work processes described above change accordingly. .

In dem Falle, wo der Dampf allein in einen zweiten Cylinder eingeführt wird, die Auspuffgase des Verbrennungscylinders also zur Arbeitsleistung nicht mitbenutzt Werden, kann man letztere auch, bevor sie ins Freie entweichen, statt zur Ueberhitzung des Dampfes zur. Vorwärmung der nach dem Wärmeaufnehmer zu führenden Flüssigkeit benutzen.In the case where the steam alone is introduced into a second cylinder, the exhaust gases of the combustion cylinder can not be used for work the latter also, before they escape into the open air, instead of overheating the steam. Preheating the liquid to be routed after the heat absorber.

Sehr wesentlich ist, dafs der erzeugte Dampf in einem besonderen, nur mit Dampf zu speisenden Cylinder oder in einem beliebigen, von der Maschine völlig getrennten Betriebe zur Arbeitsleistung herangezogen werden kann. Diese beiden Arten der Verwendung des erzeugten Dampfes können unter gewissen Umständen von besonderen Vortheilen sein. So ist z. B. bei Anordnung eines nur mit Dampf zu speisenden, aber mit dem Verbrennurtgscylinder auf eine gemeinsame Kurbelwelle arbeitenden Cylinders leicht möglich, die Steuerung des Dampfcylinders so einzurichten, dafs die Maschine umgesteuert werden kann, was bisher bei Gasmaschinen nur mit grofsen Umständlichkeiten erreicht werden konnte.It is very important that the steam produced in a special way, only with steam feeding cylinder or in any operation completely separate from the machine can be used for work performance. These two ways of using the generated Steam can, under certain circumstances, be of particular advantage. So is z. B. when arranging one to be fed only with steam, but with the combustion gas cylinder Cylinder working on a common crankshaft easily possible, the control of the steam cylinder so that the machine can be reversed, what up to now this could only be achieved with great difficulty in the case of gas machines.

Claims (1)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: ι . Verfahren zur Herabminderung der Temperatur und des Druckes in Explosionskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dafs von der durch Verdichtung oder durch Verbrennung oder durch beide zugleich im Verbrennungsraum erzeugten Wärme sowohl bei als auch nach ihrem Freiwerden ein Theil in bekannter Weise durch eine wärmebindende Flüssigkeit, welche von den Gasen durch die Wandungen eines in den Innenraum des Cylinders hineinragenden und von den Gasen umspülten Hohlkörpers getrennt ist, aus dem Innern der Gasmenge aufgenommen wird, dafs diese Wärme ferner aus der wärmebindenden Flüssigkeit nach Belieben wieder entnommen wird, um entweder in beliebigen, von der Maschine getrennten Betrieben nutzbar gemacht oder in einem besonderen Dampfcylinder zur Arbeitsleistung verwendet oder auch in Form überhitzten Dampfes in den Cylinder, in dem die Verbrennung erfolgt, zur weiteren . Arbeitsleistung eingeführt zu werden, wobeiι. Process for reducing the temperature and pressure in explosion engines, characterized in that by compression or by combustion or by both at the same time im A part of the heat generated by a combustion chamber both when it was released and after it was released in a known manner heat-binding liquid, which from the gases through the walls of a in the Interior of the cylinder protruding and is separated from the hollow body surrounded by the gases, from the interior of the amount of gas is absorbed, that this heat also comes from the heat-binding liquid is removed again at will, either in any, from the machine made usable in separate companies or used in a special steam cylinder for work performance or also in Form of superheated steam in the cylinder, in which the combustion takes place, for further . Work performance to be introduced, being der in die Flüssigkeit übergehende Wärmebetrag durch geeignete Wahl des Zündungszeitpunktes geregelt, der letztere jedoch in jedem Falle so frUheliegend gewählt wird, dafs ohne Wärmeentziehung aus dem Innern der Gase das dem Vorgang entsprechende richtige Diagramm beim Uebergang aus der Verbrennungslinie in die Expansionslinie eine Schleife zeigen würde, zu dem Zwecke, unter möglichster Vermeidung von Wärmeverlusten die Temperaturen und Drucke im Cylinder unterhalb einer bestimmten Grenze zu halten.the amount of heat transferred into the liquid is regulated by a suitable selection of the ignition point, the latter, however, in in each case it is chosen so early that there is no withdrawal of heat from the interior of the gases the correct diagram corresponding to the process at the transition from the combustion line to the expansion line would show a loop for the purpose of avoiding heat loss as much as possible to keep the temperatures and pressures in the cylinder below a certain limit. Eine Explosionskraftmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs der Cylinder in bekannter Weise mit einem Wärmeaufnehmer ausgerüstet ist, aus dem die aufgespeicherte Wärme, an Dampf oder tropfbare Flüssigkeit oder ein Gemisch von beiden gebunden, zur weiteren Nutzbarmachung beliebig wieder entnommen wird. Eine Explosionskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dafs neben dem mit Flüssigkeit gefüllten Wärmeaufnehmer Strahlkörper von cylindrischer oder plattenförmiger oder wellenförmiger Gestalt und aus unverbrennlichen oder schwerverbrennlichen Stoffen, die zur Vergröfserung der Oberfläche mit Rippen oder Löchern versehen sein können, in den Innenraum des Verbrennungscylinders eingebaut sind, um während der Verbrennung Wärme aufzunehmen und später durch Strahlung theils an den Wärmeaufnehmer, theils an die arbeitenden Gase abzugeben.An explosion engine for performing the method of claim i, characterized in characterized in that the cylinder is equipped in a known manner with a heat absorber from which the stored Heat, bound to steam or dripping liquid or a mixture of both, for further utilization can be removed again at will. An explosive engine according to claim 2, characterized in that in addition to the heat absorber filled with liquid, radiant body of cylindrical shape or plate-shaped or wave-shaped and made of incombustible or non-combustible materials, which are used for enlargement the surface can be provided with ribs or holes, built into the interior of the combustion cylinder are to absorb heat during the combustion and later partly by radiation to the heat absorber, partly to give off to the working gases. Hierzu ι Blatt Zeichnungen.For this purpose ι sheet of drawings.