DE204630C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bekannt sind Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Verbrennungsluft komprimiert und nachher mit Brennstoff gemischt in einen im Zweitakt arbeitleistenden Kolbenmotor eingeführt und das Treibmittel zur Explosion gebracht wird, dort vorerst allein, dann unter gleichzeitiger weiterer Wirkung auf den Kolben des Arbeitszylinders in einer Turbine expandiert, wobei die während des Rückganges des

ίο Kolbens im Arbeitszylinder noch verbleibenden Verbrennungsgase durch ein Auspuffventil austreten, also nicht in die Turbine gelangen. Gegenüber diesen Anlagen wird beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Treibmittel in einem Kompressor möglichst isothermisch vorverdichtet, darauf gekühlt einer Viertakt-Verbrennungs- (Explosions-) Kraftmaschine zugeführt und schließlich mit einer bei derartigen Maschinen gebräuchlichen Auspufftemperatur, jedoch mit einer der Vorkompression und dadurch der erhöhten Eintrittsspannung in den Zylinder entsprechenden höheren Spannung in eine Turbine eingeführt. Hierdurch wird gegenüber den bekannten Anordnungen erreicht, daß durch die Trennung der Kompression in eine isothermische und eine nachfolgende adiabatische ein minimaler Kraftaufwand für einen gegebenen Enddruck und Endtemperatur dieser Kompression, welche beide aus ökonomischen Gründen möglichst hoch sein sollen, erforderlich ist.

Ebenso wird durch die Verlegung des adiabatischen Teiles der Kompression, d. h. desjenigen Teiles, wo größere Drücke und höhere Temperaturen herrschen, in den arbeitleistenden Kolbenmotor eine Überführung des hochgespannten und heißen Treibmittels überflüssig, und es kann dieselbe Überführung in den Arbeitszylinder bei kleineren Drücken und tiefer Temperatur mit weit kleineren Wärme- wie Druckverlusten durchgeführt werden.

Auch soll dadurch erreicht werden, daß die Verbrennungsluft schon mit dem Brennstoff vor oder nach der isothermischen Vorkompression gemischt werden kann.

Der Beginn der Verbrennung bzw. Verpuffung tritt bei vorliegender Erfindung entgegen bekannten Anordnungen, wo ein gewisser Kolbenhub vor der Explosion zur Einführung des Treibmittels nötig ist, im Totpunkt ein. Ferner passiert das gesamte Treibmittel alle Elemente der vorliegenden Verbrennungskraftmaschine, im Gegensatz zu bekannten Anlagen, wo ein Teil der Verbrennungsgase aus dem Arbeitszylinder ausgepufft wiird, also keine Expansionsarbeit in der Turbine mehr verrichtet.

Die Expansion im Zylinder findet bei vorliegender Erfindung bis zum Hubende statt, deshalb werden die Abgase, die in die Türbine eintreten, gegenüber bekannten Anlagen eine weit tiefere Temperatur besitzen, was für die Erhaltung der Turbinenschaufelung von großem Wert ist.

Plötzliche große Änderungen der Kolbenkräfte finden nur in den Totpunktstellungen

statt, was für den gleichmäßigen Gang des Kolbenmotors von hoher Bedeutung ist.

Beiliegende Zeichnung veranschaulicht eine

. beispielsweise Ausführungsform des Erfindungs-

5' gegenstandes, von welcher die Fig. ι einen Vertikalschnitt und die Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 zeigt.

Die gezeichnete Kohlenwasserstoffkraftanlage besitzt ein System von Viertakt -Explosionskolbenmotoren, welches acht mit Wassermänteln gekühlte Arbeitszylinder α aufweist, die symmetrisch und in bezug auf ihre Achsen radial um eine horizontale Welle b angeordnet sind. In diesen Zylindern sind Arbeitskolben c eingesetzt^ an welchen Triebstangen d angreifen, die mit einem auf der Welle b befestigten Stück e verbunden sind. Dieses Stück bildet eine exzentrisch zur Welle stehende runde _v Scheibe, gegen deren Umfang die Triebstangen mit ihren dieser Scheibe zugekehrten Enden stoßen, wobei zur Verbindung der Triebstangen mit der Scheibe um die genannten Enden ein gemeinsamer Ring / geführt ist, welcher eine Verschiebung der Enden gegenüber der Scheibe in der Richtung des Umfanges der letzteren gestattet, g bezeichnet einen Turbinenkompressor, dessen Laufrad auf der ■ Welle b befestigt ist und welcher eine Saugleitung h und eine Druckleitung i aufweist, an welche eine Kühleinrichtung k angeschlossen ist. Diese steht mit einer ringförmigen Druckkammer Z und diese wiederum durch Kanäle m mit den Arbeitszylindern a in Verbindung. η sind Kanäle, welche die Köpfe der Arbeitszylinder mit einer ringförmigen, mit einem Wärmeschutzmantel umgebenen Sammelkammer 0 verbinden, die zwischen den Arbeitszylindern und einer mehrere Geschwindigkeitsstufen aufweisenden Arbeitsturbine angeordnet ist, deren Laufrad fi auf der Welle b befestigt ist. Die Sammelkammer 0 ist mit Düsen q versehen, welche gegen die erste Geschwindigkeitsstufe des Laufrades j> gerichtet sind.
Die bezweckte. Arbeitsweise der vorbeschriebenen Kohlenwasserstoffkraftanlage ist die folgende:

Durch den Turbinenkompressor wird durch h Luft angesaugt und dieselbe durch i. mit Druck, z. B. von einigen Atmosphären, ausgestoßen, worauf diese Luft, die je nach der Art des Brennstoffes vor oder nach dem Kompressor eine Vermengung mit Brennstoff erfährt, in der Kühleinrichtung k abgekühlt wird, um sodann in abgekühltem Zustand in die Druckkammer I einzuströmen. Aus dieser wird nun die vorkomprimierte, angenommen schon mit gasförmigem Brennstoff gemengte Luft während des ersten Taktes der Viertakt-Explosionskolbenmotoren durch die Kolben derselben und durch die Kanäle m in die Arbeitszylinder eingesaugt, um sodann in denselben . während des zweiten Taktes einer zweiten Kompression unterworfen, während des dritten Taktes behufs Arbeitsleistung in den Kolbenmotoren entzündet und durch den vierten Takt aus den Arbeitszylindern durch die Kolben und durch die Kanäle η als Auspuffgase in die Sammelkammer 0 eingeführt zu werden. Von dieser Kammer strömen nun die Auspuffgase durch die Düsen q auf die Schaufeln der das Laufrad p aufweisenden Turbine, um in derselben Arbeit zu leisten. Die Arbeitsdrücke auf die Kolben c bewirken durch die Teile d, e, f eine drehende Bewegung der Welle b.

Wie aus vorstehendem hervorgeht, erfolgt die Entzündung des Brennstoffgemisches in den gegen hohe Temperaturen widerstandsfähigen Zylindern der Kolbenmotoren, und arbeiten die Arbeitsgase zuerst in den KoI- ·8ο benmotoren und sodann als Auspuffgase dieser in der Arbeitsturbine. Dadurch soll gegenüber den bekannten Explosionsturbinen, bei welchen die Arbeitsgase annähernd mit der hohen Verbrennungstemperatur des Brennstoffgemisches direkt den Turbinen zugeführt und die Schaufeln infolge dieser hohen Temperatur, welcher sie nicht zu widerstehen vermögen, zerstört werden, oder bei welchen die Arbeitsgase direkt nach der Entzündung, z. B. durch Einführen von Wasserdampf oder Luft in dieselben, abgekühlt werden, wodurch bedeutende Energieverluste entstehen, ein Mittel an die Hand gegeben werden, welches gestattet, bei rationeller Ausnutzung des Brennstoffes der Turbine Arbeitsgase von solcher Temperatur zuzuführen, welche eine Erhaltung der Turbinenschaufeln gewährleistet.

■Die Vorkompression und die -darauf erfolgende Abkühlung des Brennstoff gemisches oder der Verbrennungsluft soll eine möglichst hohe Kompression in den Arbeitszylindern der Kolbenmotoren ermöglichen, um das Brennstoffgemisch einem wärmetheoretisch möglichst günstigen Arbeitsprozeß unterwerfen zu können, wobei zu beachten ist, daß die Entzündungstemperatur des Brennstoffgemisches nicht erreicht wird, wenn die Einführung des Brennstoffes in die Verbrennungsluft schon vor der Entzündung stattfindet. no

Die Düsen q sind so beschaffen, daß sie den Druck der in 0 einströmenden Auspuffgase in Geschwindigkeit umsetzen, was ganz oder teilweise geschehen kann.

Damit die vorbeschriebene Kohlenwasserstoffkraftanlage vorteilhaft arbeitet, soll die Einführung der Auspuffgase in den Sammelraum 0 möglichst kontinuierlich sein, d.-h. die * Druck- und Temperaturverhältnisse der Auspuffgase sollen möglichst konstante sein.

Zürn Schluß sei bemerkt, daß die Kompressions- sowie die Arbeitsturbine statt gleichläufig, wie gezeichnet, auch gegenläufig, sein können, sowie daß das' System von Kolbenmotoren statt fest, auch um die Welle b drehbar angeordnet sein kann.

Es ist selbstverständlich, daß die Zahl und Größe der Arbeitszylinder der Kolbenmotoren der Größe der herzustellenden Anlage anzüpassen ist. .

Bei dem beschriebenen Beispiel ist angenommen, der Brennstoff werde in Gasform der Anlage zugeführt, derselbe kann aber bei geeigneter Konstruktion der Anlage auch in einer anderen, z. B. in flüssiger, dampfförmiger oder staubförmiger Form zugeführt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:
   Verbrennungskraftmaschinen anlage, bestehend aus einem Kompressor (Turbinenkompressor), einem Kolbenmotor und einer dahintergeschalteten Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel im Kompressor möglichst isothermisch vorverdichtet, darauf gekühlt einer Viertakt -Verbrennungs- (Explosions-) Kraftmaschine zügeführt wird und schließlich mit einer bei derartigen Maschinen gebräuchlichen Auspufftemperatur, jedoch mit einer der Vorkompression und dadurch der erhöhten Eintrittsspannung in den Zylinder entsprechenden höheren Spannung in die Turbine eintritt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.