DE26690C - Explosion engine - Google Patents

Description

©Kai Wic&cft- c&ta
Smpfiift W dawmfun.1© Kai Wic & cft- c & ta
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

νν i/i /

Die Maschine besteht aus einem beiderseitig geschlossenen Cylinder mit Kolben, dessen Kolbenstange durch den Kolbendeckel geführt ist. Hinter dem Kolben findet die Explosion des Gasgemisches, in dem Raum vor dem Kolben die Compression statt, so dafs in demselben Cylinder bei jedem Kolbenvorgang gleichzeitig expandirt und comprimirt, beim Rückgang aber ausgestofsen und angesogen wird. Um die beim Kolbenvorgang comprimirten Gase während des Kolbenrückganges bis zu ihrer Verwendung beim nächsten Vorgang gespannt zu . erhalten, werden sie in ein mit dem Cylinder verbundenes Reservoir gedrückt und diesem zum Gebrauch hinter dem Kolben entnommen. Während bei ausschliefslicher Verwendung von Gasen das Explosionsgemisch angesogen und comprimirt werden kann, wird bei Verwendung von Flüssigkeiten nur atmosphärische Luft comprimirt und im Reservoir aufgespeichert; die Mischung der Luft mit den Wasserstoff- und Kohlenstoffverbindungen findet dann erst unmittelbar vor dem Eintritt in den Explosionsraum des Cylinders statt. Soll die Abkühlung des Cylinders durch die anzusaugende Luft erfolgen, so wird derselbe mit einem Mantel umgeben, zwischen welchem und der äufseren Cylinderwand ein Raum vom ungefähren Inhalt des Cylinders bleibt. Diesem Raum wird beim Ansaugen die Luft entnommen, und zwar an einer Stelle, welche möglichst um den ganzen Cylinderumfang von der Verbindung des Mantels mit der Aufsenluft entfernt ist, so dafs die angesaugte Luft bei jedem Hub den ganzen Cylinder umstreicht und ihn dadurch abkühlt. Zwingt man die angesaugte Luft, vor dem Eintritt in den Mantel durch kaltes Wasser zu streichen, so wird dadurch ihre Wärmecapacität und also auch ihre kühlende Wirkung erhöht; auch nimmt der so in den Explosionsraum gelangende Wasserdampf einen Theil der Explosionswärme auf und expandirt nachher arbeitsleistend hinter dem Kolben.The machine consists of a cylinder with piston, closed on both sides, whose Piston rod is passed through the piston cover. Behind the piston takes place the explosion of the gas mixture, the compression takes place in the space in front of the piston, so that in the same Cylinder expands and compresses at the same time with each piston operation, on retreat but is expelled and sucked in. In order to keep the gases compressed during the piston process of the piston retraction until it is used in the next operation. obtain, they are pressed into a reservoir connected to the cylinder and used by this taken from behind the piston. While with the exclusive use of gases that Explosive mixture can be sucked in and compressed when using liquids only atmospheric air is compressed and stored in the reservoir; the mix of Air with the hydrogen and carbon compounds only takes place immediately in front of the Entry into the explosion chamber of the cylinder instead. Should the cooling of the cylinder through the air to be sucked in takes place, so it is surrounded with a jacket, between which and the outer cylinder wall a space of the approximate contents of the cylinder remain. The air is extracted from this space when it is sucked in, namely at a point which as much as possible around the entire circumference of the cylinder from the connection of the jacket with the outside air is removed, so that the sucked in air covers the whole cylinder with each stroke and thereby cools it down. Forcing the sucked in air before entering by brushing the mantle with cold water, this increases its heat capacity and therefore also increases their cooling effect; also takes the one who gets into the explosion room in this way Water vapor takes up part of the heat of the explosion and then expands to perform work behind the piston.

Der Gang der Maschine ist folgender:
Die hinter dem Kolben erfolgende Explosion treibt denselben vorwärts, wobei er einen Theil seiner Kraft auf die Kurbelwelle überträgt. Gleichzeitig wird vor dem Kolben Luft comprimirt, bis ihre Spannung derjenigen im Reservoir entspricht. In dem Augenblick, wo dieser Fall eintritt, wird die Verbindung des Compressionsraumes mit dem Reservoir hergestellt und nun bis zum Ende des Hubes Luft in das Reservoir gedrückt, dann aber die Verbindung desselben mit dem Cylinder aufgehoben. Nun beginnt der Kolbenrückgang, eingeleitet durch das Schwungrad und die Expansion der im schädlichen Raum vor dem Kolben bis zur maximalen Reservoirspannung comprimirten Luft. Der Raum hinter dem Kolben wird während des Kolbenrückganges durch Oeffnen der Ablafsöffnung mit der Atmosphäre oder bei starkem AVassergehalt der Explosionsproducte eventuell mit dem Vacuum eines Condensators verbunden, um die Gase vom vorigen Hub zu beseitigen. Der Abblasehahn bleibt so lange offen, bis die Verbindung des Explosionsraumes mit dem Reservoir hergestellt wird.The operation of the machine is as follows:
The explosion behind the piston propels it forward, transferring part of its force to the crankshaft. At the same time, air is compressed in front of the piston until its tension corresponds to that in the reservoir. At the moment when this occurs, the connection between the compression space and the reservoir is established and air is now pressed into the reservoir until the end of the stroke, but then the connection between the latter and the cylinder is canceled. The piston now begins to retreat, initiated by the flywheel and the expansion of the air compressed in the harmful space in front of the piston up to the maximum reservoir tension. The space behind the piston is connected to the atmosphere during the piston return by opening the outlet opening or, if the explosion products are high in water, possibly with the vacuum of a condenser in order to remove the gases from the previous stroke. The relief valve remains open until the connection between the explosion chamber and the reservoir is established.

Das beim Beginn des Kolbenvorganges hinter den Kolben tretende Explosionsgemisch entsteht, indem die comprimirte Reservoirluft den Hahn durchströmt, und zwar in folgender Weise: DieThe explosion mixture behind the piston at the beginning of the piston process is created, in that the compressed air from the reservoir flows through the valve in the following way: The

Bohrungen des Hahnes, welche die Luft durchzulassen haben, sind, ehe sie in die hierzu erforderliche Stellung kommen, vor der Oeffnung eines Gas- oder Petroleumreservoirs vorbeigegangen und haben sich dabei mit Gas bezw. Flüssigkeit angefüllt. Tritt nun die Hahnbohrung vor die Luftkanäle, so erfolgt bei der Verwendung von Gas die Mischung des Knallgases beim Ausströmen der im Reservoir enthaltenen comprimirten Luft nach dem Explosionsraum während des Passirens der Hahnbohrung; bei Verwendung von flüssigen Kohlenwasserstoffen hingegen fliefst die in der Hahnbohrung befindliche Flüssigkeit dem Luftstrom entgegen in den Kanal, wird aber dann von der heftig eintretenden Luft wieder mit zurückgerissen und zerstäubt, wobei die Wärme der Kanal- und Hahnwandungen und' der comprimirten Luft die Verdampfung der Flüssigkeit befördern. Da der untere Theil des Kanals durchgekröpft ist, kann keine Flüssigkeit in das Reservoir für comprimirte Luft gelangen.Holes of the tap, which have to let the air through, are before they are in the required for this Take a position, passed in front of the opening of a gas or petroleum reservoir and have it resp. Liquid filled. Now enter the tap hole in front of the air ducts, the oxyhydrogen gas is mixed when gas is used when the compressed air contained in the reservoir flows out to the explosion chamber while passing the tap bore; when using liquid hydrocarbons on the other hand, the liquid in the tap bore flows against the air flow the canal, but is then torn back again by the force of the air, and atomized, whereby the heat of the duct and tap walls and the compressed air the Promote evaporation of the liquid. Since the lower part of the canal is bent, no liquid can get into the reservoir for compressed air.

Gleichzeitig oder etwas später wie der Gaszutrittshahn öffnet sich der mit ihm im gleichen Kanal liegende Zündhahn und füllt sich mit dem eintretenden Explosionsgemisch, von dem er bei seiner Weiterbewegung einen Theil in seiner Bohrung abschliefst. Kurz ehe der Kolben an der dem gewählten Füllungsgrade entsprechenden Stelle angelangt ist, kommt die Bohrung des Zündhahnes an das Zündloch, das in der ersteren eingeschlossene Gemisch entzündet sich und bildet im Hahn eine Vermittelungsflamme, welche im Moment des Abschlusses des äufseren Zündloches mit dem inneren in Verbindung tritt und die Explosion im Cylinder veranlafst. Der Kolben, welcher bis zu diesem Augenblick durch den Druck der Reservoirluft bewegt wurde, wird nun bis zum Ende des Hubes durch die Expansion weiter bewegt, bis am Ende des Hubes der Ausblasehahn sich öffnet und das Spiel von neuem beginnt. Da sich die Hahnstellung beliebig reguliren läfst, so kann man ohne Abänderung die Zündung auch vor vollendeter Füllung eintreten lassen, wodurch eine allmälige Verbrennung während des Eintrittes des Gases herbeigeführt wird.At the same time or a little later as the gas inlet valve opens with him in the same Ignition valve located in the channel and fills with the entering explosion mixture, from which it closes off part of its bore as it moves on. Shortly before the Piston has reached the point corresponding to the selected degree of filling, comes the Bore the ignition tap to the ignition hole, which ignites the mixture trapped in the former itself and forms a mediating flame in the tap, which at the moment of completion of the outer ignition hole comes into contact with the inner one and the explosion in the cylinder initiated. The piston, which up to this point was driven by the pressure of the reservoir air was moved, is now moved further by the expansion until the end of the stroke, until at the end of the stroke the exhaust valve opens and the game starts again. There If the cock position can be regulated at will, the ignition can be switched on without modification Also let it enter before the filling is complete, creating a gradual burn during the entry of the gas is brought about.

Die" Regulirung erfolgt durch Abänderung des Fülhmgsgrades, indem man den Gaszuführungshahn früher oder später abschliefsen läfst. Die Umsteuerung der Maschine wird durch Absperren aller Hähne vor Beginn der Gasadmission für den neuen Hub, also am Ende des Kolbenrückganges, eingeleitet. Die Folge dieser Absperrung ist die Compression der Luft im Cylinder vor dem durch die Trägheit des Schwungrades weiter bewegten Kolben und deren Verdünnung hinter dem Kolben. Compression und Verdünnung erreichen gegen das Ende des Hubes einen so hohen Grad, dafs der Kolben dadurch zuerst in Stillstand versetzt und dann in entgegengesetztem Sinne bewegt wird, indem die comprimirte Luft bestrebt ist, sich wieder auszudehnen; wenn auf diese Weise die Kurbel rückwärts und mit dem Beharrungsbestreben der angenommenen rückgängigen Bewegung in die Todtpunktstellung gelangt ist, öffnen sich die Hähne wieder und das Spiel der Maschine beginnt mit entgegengesetzter Drehungsrichtung der Triebwelle.The regulation takes place by changing the degree of filling by turning the gas supply cock finished sooner or later. The machine is reversed by shutting it off of all taps before the start of the gas admission for the new stroke, i.e. at the end of the piston decline. The consequence This shut-off is the compression of the air in the cylinder in front of it by the inertia of the Flywheel moving piston and its dilution behind the piston. Compression and dilution reach such a high degree towards the end of the stroke that the piston is first brought to a standstill and then moved in the opposite sense, in that the compressed air endeavors to to expand again; if in this way the crank backwards and with the persistence of the assumed retrograde motion has reached the dead center position, the taps open again and the game the machine starts with the opposite direction of rotation of the drive shaft.

Die Maschine kann mit einem oder mehreren Cylindern construirt werden; im letzteren Falle arbeiten alle Cylinder in einem gemeinschaftlichen Reservoir; sind die Kurbeln um i8o^G versetzt, so brauchen zwei Cylinder nur eine Steuerung. Die Bewegung der Hähne kann entweder eine drehende oder eine oscillirende sein, d. h. der Hahn kann bei je einem Kolbenspiel oder einer Umdrehung der Triebwelle ebenfalls eine volle Umdrehung machen oder in derselben Zeit um einen Winkel, der kleiner als i8o° sein mufs, hin- und herschwingen. fl Statt der Hähne können auch unter Umständen Ventile zur Anwendung kommen.The machine can be constructed with one or more cylinders; in the latter case all cylinders work in a common reservoir; if the cranks are offset by i8o ^G , two cylinders only need one control. The movement of the cocks can either be rotating or oscillating, i.e. the cock can also make a full revolution for one piston play or one revolution of the drive shaft or back and forth at an angle that must be less than 180 ° in the same time swing here. fl Instead of the cocks, valves can also be used under certain circumstances.

Auf der Zeichnung ist als Beispiel eine eincylindrige Maschine mit volltoürigen Hähnen für Petroleumbetrieb dargestellt. Der Hahn A setzt den vorderen Raum des Cylinders abwechselnd mit dem um den Cylinder befindlichen Kühlraum behufs Ansaugung frischer Luft und mit dem unterhalb des Cylinders liegenden Reservoir R in Verbindung. Fig. 4 zeigt den Hahn A in der Stellung der weitesten Oeffnung behufs Ansaugung, Fig. 5 bei gänzlich geschlossenem Cylinder, Fig. 6 in der Stellung der weitesten Oeffnung zum Comprimiren im Reservoir R und Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Achse des Hahnes in der Stellung Fig. 6. Um das Offenhalten der Kanäle während der erforderlichen Zeitdauer, also bei einem genügend grofsen Drehungswinkel, ohne übermäfsige Schwächung des Kükenkörpers zu ermöglichen, sind je zwei Bohrungen neben einander an- / gebracht, so dafs sie nach einander vor die Kanalöffnungen treten. Die Bohrungen dürfen nicht gerade durch den Mittelpunkt des Kükens geführt sein, also nicht so liegen, dafs ihre Achsen Durchmesser des Kükenumfanges bilden, weil der Hahn sonst bei zwei Stellungen während einer Umdrehung den Kanal offen lassen würde, sondern sie müssen im Mittel geknickt sein, so dafs die untere Oeffnung mindestens um die halbe Oeffnungsbreite aus der Richtung des Durchmessers der oberen geschoben ist. Der Längsschnitt, Fig. 7, zeigt, dafs die rechte Seite die Bohrungen zur Verbindung des Cylinders mit dem Reservoir R, die linke Seite aber diejenigen für die Verbindung mit dem Kühlraum behufs Ansaugung enthält.In the drawing, a single-cylinder machine with full-door taps for petroleum operation is shown as an example. The tap A connects the front space of the cylinder alternately with the cooling space around the cylinder for the purpose of sucking in fresh air and with the reservoir R below the cylinder. 4 shows the valve A in the position of the widest opening for suction, FIG. 5 with the cylinder completely closed, FIG. 6 in the position of the widest opening for compressing in the reservoir R and FIG. 7 a longitudinal section through the axis of the valve in the position Fig. 6. In order to enable the ducts to be kept open for the required period of time, i.e. with a sufficiently large angle of rotation, without excessive weakening of the plug body, two bores are placed next to each other so that they one after the other in front of the duct openings step. The holes must not be led straight through the center of the plug, i.e. they must not be in such a way that their axes form the diameter of the plug circumference, because otherwise the valve would leave the channel open in two positions during one rotation, but they must be bent in the middle, so that the lower opening is pushed at least half the opening width out of the direction of the diameter of the upper one. The longitudinal section, FIG. 7, shows that the right-hand side contains the bores for connecting the cylinder to the reservoir R, while the left-hand side contains those for the connection with the cooling space for the purpose of suction.

Die Hähne B zur Admission des Gasgemisches, C zur Zündung und D zum Ablassen der Explosionsproducte sind in den Fig. 8, 9 und 10The taps B for admission of the gas mixture, C for ignition and D for discharging the explosion products are shown in FIGS. 8, 9 and 10

im Detail gezeichnet, und zwar zeigt Fig. 8 den Moment der weitesten Admissionsöffnung, Fig. 9 die Zündung und Fig. io den Augenblick der weitesten Oeffnung zum Abblasen. Fig. ii giebt den Längsschnitt durch den Hahn B. Das Küken α desselben bewegt sich in einer Hülse b, deren Oeffnungen de/ und g sich mit den Kanalöffnungen in der normalen Stellung decken; wird aber die Hülse b der durch den Pfeil angedeuteten Hahnrotationsrichtung entgegen verdreht, so tritt dadurch eine Verengung der Kanalöffnungen in der Weise ein, dafs die Schliefsung eher stattfindet und bei Fortsetzung der Verdrehung der Kanal durch die Hülse gänzlich geschlossen wird. Die letztere steht durch einen Hebelmechanismus mit einem Schwungkugelregulator in Verbindung. Macht die Maschine· mehr als die bestimmte Anzahl Touren, so drehen die ausschlagenden Regulatorkugeln mittelst der Hebelverbindung die Hülse b dem Hahn entgegen und reduciren so den Füllungsgrad des Cylinders, indem dann der Hahn vor dem normalen Zeitpunkt abschliefst, wodurch die vom Kolben geleistete Arbeit verkleinert wird. Die Hahnbohrung passirt, ehe sie die Kanalöffhungen i und k verbindet, die Oeffnung / des Petroleumreservoirs und füllt sich dabei mit Petroleum. Damit dies nicht durch gespannte Gase vom vorigen Hube am Eindringen in die Oeffnungen verhindert wird, ist die Bohrung beim Passiren der Oeffnung m einen Augenblick mit dem Abblasekanal F in Verbindung, um das Entweichen der Gase zu ermöglichen. Da das erforderliche Quantum Petroleum nur sehr klein ist, so darf nicht die ganze Bohrung mit Petroleum angefüllt werden. Sie ist deshalb durch den Kern η in zwei Hälften getheilt und der letztere mit mehreren feinen Bohrungen n^l versehen, welche zusammen den erforderlichen Inhalt haben; dieselben liegen nicht in einer durch die Hahnachse gelegten Ebene, sondern sind schraubenförmig angeordnet, so dafs ihre Oeffnungen nicht gleichzeitig, sondern nach einander in den Kanal treten. Die Folge hiervon ist, dafs sie ihren Inhalt nicht auf einmal, sondern nach einander abgeben und dafs bei verkleinertem Füllungsgrade des Cylinders nicht alle Bohrungen ihren Inhalt abgeben, so dafs das Mischungsverhältnifs mit der Luft fortwährend constant bleibt.Drawn in detail, namely Fig. 8 shows the moment of the widest admission opening, Fig. 9 the ignition and Fig. 10 the moment of the widest opening for blowing off. Fig. Ii gives the longitudinal section through the valve B. The plug α of the same moves in a sleeve b, the openings de / and g of which coincide with the channel openings in the normal position; but if the sleeve b is rotated against the direction of rotation of the cock indicated by the arrow, the channel openings are narrowed in such a way that the closure takes place sooner and, if the rotation continues, the channel is completely closed by the sleeve. The latter is connected to a flywheel regulator by means of a lever mechanism. If the machine makes more than a certain number of revolutions, the deflecting regulator balls turn the sleeve b towards the cock by means of the lever connection and thus reduce the degree of filling of the cylinder, in that the cock then closes before the normal time, whereby the work performed by the piston is reduced will. Before it connects the channel openings i and k , the tap bore passes the opening / of the petroleum reservoir and is filled with petroleum in the process. So that this is not prevented by pressure gases from the previous strokes from penetrating into the openings, the bore is in the pass through opening of m for a moment with the blow-off duct F in combination to allow the escape of gases. Since the required quantity of petroleum is only very small, the entire borehole must not be filled with petroleum. It is therefore divided into two halves by the nucleus η, and the latter is provided with several fine bores n ¹ , which together have the required content; these do not lie in a plane passing through the valve axis, but are arranged in a helical manner, so that their openings do not enter the canal at the same time, but one after the other. The consequence of this is that they do not give up their contents all at once, but one after the other, and that when the degree of filling of the cylinder is reduced, not all of the bores give up their contents, so that the mixing ratio with the air remains constant.

Der Zündhahn C zeigt das Zündloch o, durch welches von der Zündflamme aus die Vermittelungsflamme im Innern des Hahnes entzündet wird, um durch / die Explosion im Cylinder einzuleiten. Die Oeffnung q dient zum Druckausgleich in den Bohrungen durch Verbindung derselben mit der Atmosphäre. Der Ausblasehahn D hat wie der Hahn A mehrere Bohrungen, die nach einander vor die Schlitze t und u treten und auf diese Weise während des ganzen Kolbenrückganges, also während einer halben Hahnumdrehung, die Verbindung des Raumes hinter dem Cylinder mit dem Abblasekanal F unterhalten.The ignition tap C shows the ignition hole o through which the pilot flame ignites the mediating flame inside the tap in order to initiate the explosion in the cylinder. The opening q serves to equalize the pressure in the bores by connecting them to the atmosphere. The exhaust cock D , like the cock A, has several bores, which step in front of the slots t and u one after the other and in this way maintain the connection of the space behind the cylinder with the blow-off duct F during the entire piston retraction, i.e. during half a tap rotation.

Der Mantel, welcher den Cylinder umgiebt, gestattet den Luftzutritt nur bei M; von hier aus mufs die Luft um den ganzen Cylinder herum und wird bei N in denselben gesogen. Soll die Luft vor dem Eintritt in den Kühlraum erst durch Wasser gehen, so wird der Behälter O mit Wasser angefüllt.The jacket which surrounds the cylinder allows air to enter only at M; from here the air must go around the whole cylinder and is sucked into it at N. If the air is to pass through water before entering the cooling space, the container O is filled with water.

In Fig. 12 ist das Diagramm der Maschine bei einer Viertelfüllung dargestellt. Die Grundlinie F-E repräsentirt das ganze Hubvolumen; Reservoirvolumen und schädlicher Raum sind ebenfalls angegeben. In dem Hyperbelstück A B expandirt zunächst bei Beginn des Hubes die comprimirte Luft des Reservoirs in dem Cylinder bis nach vollendetem ersten Viertel des Hubes, wo in B C die plötzliche Drucksteigerung durch Explosion erfolgt. Die Expansion der Explosionsgase erfolgt dann in der Mariotteschen Linie C-D. Nach erfolgter Hahnöffnung bei beginnendem Kolbenrückgang fällt der Druck in D E auf Atmosphärenspannung und bleibt so während des ganzen Kolbenrückganges in E F, worauf in F das Spiel von neuem beginnt. In Fig. 12 the diagram of the machine is shown with a quarter filling. The base line FE represents the entire stroke volume; Reservoir volume and harmful space are also indicated. In the hyperbolic piece AB , at the beginning of the stroke, the compressed air of the reservoir in the cylinder expands until after the first quarter of the stroke, where in BC the sudden increase in pressure occurs due to an explosion. The expansion of the explosion gases then takes place in the Mariottesche CD line. After the tap has been opened and the piston begins to decrease, the pressure in DE falls to atmospheric tension and remains in EF during the entire piston decrease, whereupon the game starts again in F.

Die zweite Curve zeigt die gleichzeitigen Spannungsverhältnisse an der anderen Seite des Kolbens. Hier erfolgt zunächst Compression im Cylinder allein nach der Hyperbel F G, bis der Reservoirdruck erreicht ist und die Verbindung des Cylinders mit dem Reservoir hergestellt wird; von nun an geht die Compression nach GJ im vereinigten Reservoir-, Cylinder- und schädlichen Raum weiter, bis das Reservoir wieder geschlossen wird. Die während eines Hubes geleistete Arbeit wird also durch die Fläche ABCKGFA dargestellt.The second curve shows the simultaneous stress conditions on the other side of the piston. Here, compression takes place in the cylinder only after the hyperbola FG, until the reservoir pressure is reached and the connection between the cylinder and the reservoir is established; from now on the compression according to GJ continues in the combined reservoir, cylinder and harmful space until the reservoir is closed again. The work performed during a stroke is thus represented by the area ABCKGFA .

Claims (1)

Patent-Anspruch:Patent claim: Die schraubenförmig angeordneten Kanäle η' des Hahnes B zur successiven Aufnahme und Abgabe des erforderlichen Quantums von flüssigem Kohlenwasserstoff.The helically arranged channels η 'of the tap B for the successive intake and discharge of the required quantity of liquid hydrocarbon. Hierzu I Blatt Zeichnungen.For this purpose I sheet drawings.