DE40483A - Carbon dioxide engine - Google Patents

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Der auf beiliegender Zeichnung dargestellte . Kohlensäuremotor besteht im wesentlichen aus folgenden Haupttheilen:The one shown in the accompanying drawing. Carbon dioxide engine consists essentially of following main parts:

1. dem Verdampfer (Generator) A, einem aus starkwandigen Röhren hergestellten Apparat, in welchem die flüssige Kohlensäure bei einem Druck von 70 bis 1 50 Atmosphären durch Zuführung von Wärme verdampft;1. the evaporator (generator) A, an apparatus made of thick-walled tubes in which the liquid carbonic acid evaporates at a pressure of 70 to 150 atmospheres by adding heat;

2. einem oder mehreren eigenthUmlich con- : struirten Dampfcylindern, Fig. 2, in welchen die hochgespannten Kohlensäuredämpfe mit Volldruck oder expandirend arbeiten und diese Arbeit auf Kolben und Bewegungsmechanismus in bekannter Weise übertragen;2. one or more peculiarly constructed steam cylinders, Fig. 2, in which the high-tension carbonic acid vapors work with full pressure or expanding and this Transfer work to piston and movement mechanism in a known manner;

3. einem Röhrencondensator C, in welchem die aus dem Cylinder entweichenden Kohlensäuredämpfe durch ContactkühlungmitBrunnen-, Flufs- oder Seewasser bei einer Spannung von ca. 50 bis 60 Atmosphären condensirt werden;3. a tubular condenser C, in which the carbonic acid vapors escaping from the cylinder by contact cooling with well, river or sea water at a voltage of about 50 to 60 atmospheres are condensed;

4. einer Speisepumpe B₁ oder anderen Speisevorrichtung, mittelst welcher die condensirte Kohlensäure wieder in den Verdampfer A zurückgeführt wird, um hier aufs neue bei hoher Spannung zu verdampfen;4. a feed pump B ₁ or other feed device, by means of which the condensed carbon dioxide is returned to the evaporator A in order to evaporate again at high voltage;

5. einem Kohlensäure - Entwickelungsapparate D, in welchem der nöthige Bedarf an Kohlensäure erzeugt und nach zeitweiser Aufserbetriebsetzung der Maschine die in letzterer vorhandene Kohlensäure wieder absorbirt und zum späteren Betriebe der Maschine aufbewahrt wird.5. A carbonic acid developing apparatus D, in which the necessary need for carbonic acid is generated and, after the machine has been switched on from time to time, the carbonic acid present in the latter is reabsorbed and stored for later use of the machine.

Der Verdampfer A hat die Bestimmung, die flüssige Kohlensäure bei einer Temperatur von 35 bis 45⁰ C, entsprechend 82 bis 100 Atmosphären, eventuell auch mit höherer Spannung und Temperatur, zu verdampfen. Er besteht aus einer Rohrspirale A₁ , welche in einem mit Wasser gefüllten Behälter wie ersichtlich gelagert ist. Die Erwärmung des Wasserbades geschieht durch Dampf oder, wie dargestellt, durch directes Feuer im Ofen A_B. Die Verbrennungsgase strömen durch die von Wasser umgebenen Siederöhren ο und durch das Abzugsrohr A₂ ins Freie.The purpose of the evaporator A is to evaporate the liquid carbonic acid at a temperature of 35 to 45 ^° C., corresponding to 82 to 100 atmospheres, possibly also with a higher voltage and temperature. It consists of a spiral pipe A ₁ , which is stored in a container filled with water, as can be seen. The water bath is heated by steam or, as shown, by direct fire in furnace A _B. The combustion gases flow through the boiler pipes ο surrounded by water and through the exhaust pipe A ₂ to the outside.

Die Erwärmung des Wassers bezw. der Kohlensäure kann aber auch durch die abziehenden Verbrennungsgase aus irgend welchem Schornstein geschehen, sofern dieselben nur noch eine Temperatur haben, die höher ist als die der zu verdampfenden Kohlensäure bezw. höher als 6o^c C. Weiter kann die Erwärmung der Kohlensäure durch Dampf, insbesondere durch abströmenden Dampf aus Dampfmaschinen oder durch zu- und abfiiefsendes warmes Wasser, insbesondere durch Condensationswasser aus Dampfmaschinen, Destillirapparaten u. s. w. durch das erwärmte Kühlwasser der Gasmotoren u. s. w. erfolgen. Zu diesem Zwecke sind die beiden Hähne, a und Ci₁ angebracht. Auch kann die Verdampfung in vielen Fällen durch Sonnenwärme erfolgen, in welchem Falle der Verdampfer in flachliegenden Rohrwindungen, welche möglichst senkrecht den Sonnenstrahlen ausgesetzt sind, angeordnet sein mufs.The heating of the water respectively. The carbonic acid can also take place through the exhausting combustion gases from any chimney, provided that they only have a temperature higher than that of the carbonic acid to be evaporated. higher than 6o ^c C. The carbon dioxide can also be heated by steam, in particular by steam flowing out of steam engines or by inflowing and discharging warm water, in particular by condensation water from steam engines, distillers, etc., by the heated cooling water of the gas engines, etc. For this purpose the two taps, a and Ci _{1, are} attached. In many cases, the evaporation can also take place through the heat of the sun, in which case the evaporator must be arranged in flat pipe windings, which are exposed as perpendicularly as possible to the sun's rays.

Insbesondere bezeichne ich die Anwendung des Kohlensäureverdampfers als Contactcondensator bei Dampfmaschinen, Destillirapparaten u. s. w., in welchem Falle der Verdampfer von einem hermetisch geschlossenen Behälter umgeben ist, in welchen der Heizdampf einströmt und condensirend die Wärme an denIn particular, I refer to the use of the carbon dioxide vaporizer as a contact condenser in steam engines, stills, etc., in which case the evaporator is surrounded by a hermetically sealed container into which the heating steam flows and condensing the warmth to them

Kohlensä'ureverdampfer abgiebt. Das Condensationswasser kann in bekannter Weise durch eine Luftpumpe, die auch das nöthige Vacuum unterhalt, entfernt werden.Carbonic acid evaporator emits. The condensation water can in a known manner by an air pump, which also maintains the necessary vacuum, must be removed.

In den Verdampfer strömt oben durch das Rohr b die flüssige Kohlensäure ein, verdampft in den Röhren und strömt dann als Dampf mit eventuell noch unverdampfterKohlensäure durch das Rohr c in den Cylinder B, woselbst die Zu- und Abströmung des Dampfes durch den Vertheilungsschieber d, der in bekannter Weise durch ein Excenter von der Schwungrad welle aus bewegt wird, erfolgt.The liquid carbonic acid flows into the evaporator at the top through the tube b , evaporates in the tubes and then flows as steam with possibly still unevaporated carbonic acid through the tube c into the cylinder B, where the inflow and outflow of the steam through the distribution slide d, the is moved in a known manner by an eccentric from the flywheel shaft, takes place.

Der Dampfcylinder B ist in Fig. 2 in verticalem Durchschnitt besonders dargestellt. Er besteht aus Gufsstahl, Schmiedeisen oder Bronze und enthält eine kleinere und eine gröfsere centrale Bohrung in ersichtlicher Weise, in welchen sich die beiden aus einem Stück bestehenden Kolben E und E₁ bewegen. Die Kolbenstange E„ tritt durch eine Stopfbüchse im Boden des Cylinders und ist in bekannter Weise mit Pleuelstange, Kurbel und Welle verbunden. Der Ringraum über dem Kolben E dient zur Aufnahme der hochgespannten Kohlensäuredämpfe, während der obere cylindrische Raum B₁ über dem Kolben E₁ zur Aufnahme der condensirten Kohlensäure dient. Dieselbe wird aus dem Condensator C durch das Rohr / und durch das Saugventil f angesaugt und beim Aufgang des Kolbens durch das Druckventil Z₁ und das Rohr b in den Verdampfer geprefst.The steam cylinder B is particularly shown in Fig. 2 in vertical section. It consists of cast steel, wrought iron or bronze and contains a smaller and a larger central bore in a clearly visible manner, in which the two pistons E and E ₁ , which are made of one piece, move. The piston rod E " passes through a stuffing box in the bottom of the cylinder and is connected in a known manner to the connecting rod, crank and shaft. The annular space above the piston E serves to receive the high- tension carbonic acid vapors, while the upper cylindrical space B ₁ above the piston E ₁ serves to receive the condensed carbonic acid. The same is sucked in from the condenser C through the pipe / and through the suction valve f and when the piston rises, it is pressed through the pressure valve Z ₁ and the pipe b into the evaporator.

Die Abdichtung und Schmierung beider Kolben geschieht einerseits in gewöhnlicher Art durch Dichtungsringe eventuell Leder- oder Metallmanschetteri, andererseits aber noch dadurch, dafs über dem Kolben eine Flüssigkeitsschicht (OeI oder Glycerin) automatisch unterhalten wird. Die Flüssigkeit, welche durch die Dichtung des oberen Kolbens E₁ eventuell entweicht, gelangt zunächst auf den unteren Kolben E, und wenn durch die Dichtung dieses Kolbens Flüssigkeit entweichen sollte, so dringt dieselbe in den die Kolbenstange umgebenden Ringraum.The sealing and lubrication of both pistons is done on the one hand in the usual way by sealing rings, possibly leather or metal sleeves, but on the other hand by the fact that a layer of liquid (oil or glycerine) is automatically maintained above the piston. The liquid which may escape through the seal of the upper piston E ₁ first reaches the lower piston E, and if liquid should escape through the seal of this piston, it penetrates into the annular space surrounding the piston rod.

Aus diesem Raum wird die Flüssigkeit bezw. das OeI beim Niedergang des Kolbens durch den centralen Kanal i im Kolben E und E₁ und durch das Ventil Z₁ wieder über den Kolben E₁ geprefst. Sollte aber auch noch OeI durch die Kolbenstangenliderung gehen, so sammelt sich dasselbe in dem Raum m und wird aus diesem beim Aufgang des Kolbens wieder durch das Saugventil η in den Raum i gesaugt, um von da den Kreislauf aufs neue zu beginnen. Durch diese Anordnung findet sowohl eine stetige Schmierung der Kolben und Schieber, als auch eine absolute Abdichtung statt. Sollte mehr Glycerin oder OeI als noting in den Cylindern sein, so gelangt der Ueberschufs in den Verdampfer und eventuell in den Condensator und aus diesem mit der flüssigen und bezw. dampfförmigen Kohlensäure stets wieder in den Cylinder zurück.From this space the liquid is respectively. When the piston descends, the oil is pressed through the central channel i in the piston E and E ₁ and through the valve Z ₁ again via the piston E ₁ . If, however, oil should also go through the piston rod liner, it collects in space m and is sucked out of this again when the piston rises through the suction valve η into space i , in order to start the cycle again from there. This arrangement ensures constant lubrication of the pistons and slides as well as absolute sealing. Should there be more glycerine or oil than noting in the cylinders, the excess gets into the evaporator and possibly into the condenser and from there with the liquid and resp. vaporous carbonic acid always back into the cylinder.

Zum eventuellen Nachfüllen und zum Erkennen des Oelinhalts ist der Behälter k am Cylinder angeordnet. Ferner befindet sich um den oberen Cylinder ein Ringraum, in welchen zur Kühlung Kühlwasser bei 1 zu- und bei 2 abfliefst. Durch das Rohr p₂ fliefst das Kühlwasser zunächst in den Behälter q zur Kühlung des durch diesen Behälter gehenden Rohres e, durch welchen die flüssige Kohlensäure aus dem Condensator in den Cylinder B₁ gesaugt wird. Aus dem Behälter q fliefst dann das Kühlwasser durch das Rohr p_n in den den Condensator umgebenden Behälter C, um die in demselben angeordnete Kühlschlange (Condensator) C₁ zu kühlen und die darin befindliche Kohlensäure zu condensiren. The container k is arranged on the cylinder for possible refilling and for recognizing the oil content. Furthermore, there is an annular space around the upper cylinder in which cooling water flows in at 1 and flows out at 2 for cooling. The cooling water first flows through the pipe p ₂ into the container q to cool the pipe e passing through this container, through which the liquid carbonic acid is sucked out of the condenser into the cylinder B _1. The cooling water then flows from the container q through the pipe p _n into the container C surrounding the _{condenser, in order to cool the cooling coil (condenser) C 1} arranged in the same and to condense the carbonic acid contained therein.

Zur Herstellung der für die Maschine nöthigen Kohlensäure dient der Kohlensäure -Entwickelungsapparat D. Derselbe besteht aus einem hermetisch geschlossenen, doppelwandigen Kessel. Der innere Kessel ist zur Aufnahme von concentrirter. Lösung von doppeltkohlensaurem Natron bestimmt, während der Zwischenraum zwischen dem inneren und äufseren Kessel dazu dient, Kühlwasser zur Abkühlung oder Dampf zur Erhitzung der Natronlösung aufzunehmen. The carbon dioxide development apparatus D is used to produce the carbon dioxide required for the machine. It consists of a hermetically sealed, double-walled boiler. The inner cup is designed to accommodate more concentrated. Solution of bicarbonate of soda determined, while the space between the inner and outer kettle is used to hold cooling water for cooling or steam for heating the soda solution.

Das Kühlwasser strömt durch das Rohr p₂ aus dem Condensator zu und durch den Dreiweghahn r in der Richtung 1 ab. Der Dampf dagegen strömt durch denselben Dreiwegehahn r in der Richtung 2 ein. Mittelst des Rohres s und des Dreiwegehahnes u steht der Innenraum des Natronkessels mit dem Condensator C in Verbindung, derart, dafs bei Erhitzung der doppeltkohlensauren Natronlösung ein Theil der Kohlensäure ausgetrieben und in dem Condensator bei starker Kühlung desselben durch Selbstdruck oder mit Hülfe einer besonderen kleinen Druckpumpe verflüssigt wird.The cooling water flows through the pipe p ₂ from the condenser and out through the three-way valve r in the direction 1. The steam, on the other hand, flows in through the same three-way valve r in direction 2. The interior of the cauldron is connected to the condenser C by means of the pipe s and the three-way valve u , in such a way that when the bicarbonate of soda solution is heated, part of the carbonic acid is expelled and, when it is strongly cooled, it is in the condenser by self-pressure or with the aid of a special small pressure pump is liquefied.

Die beim Betrieb der Maschine eventuell durch die Sicherheitsventile t und ν entweichende Kohlensäure strömt bei entsprechender Stellung des Dreiwegehahnes u in die Natronlösung und wird von derselben absorbirt. The carbon dioxide which may escape through the safety valves t and ν when the machine is in operation flows into the soda solution when the three-way valve u is set appropriately and is absorbed by the same.

Das Sicherheitsventil t ist auf den Maximaldruck im Verdampfer minus Normaldruck im Condensator eingestellt, so dafs, wenn dieser Druck überschritten werden sollte, die entweichenden Kohlensäuredämpfe durch das Rohr ^₁ in den Condensator strömen.The safety valve t is set to the maximum pressure in the evaporator minus normal pressure in the condenser, so that, if this pressure should be exceeded, the escaping carbonic acid _{vapors flow through the pipe ^ 1} into the condenser.

Das Sicherheitsventil ν ist auf den Normaldruck im Condensator abzüglich des zulässigen Druckes im Kohlensäure-Entwickler eingestellt, und in diesem Apparat ist endlich das Sicherheitsventil»' mit dem einfachen zulässigen Druck belastet.The safety valve ν is set to the normal pressure in the condenser minus the admissible pressure in the carbonic acid developer, and in this apparatus the safety valve '' is finally loaded with the simple admissible pressure.

Der Bewegungsmechanismus zur Uebertragung der Kraft ist hier als direct wirkend mittelst nach unten austretender Kolbenstange, gekuppelt mit Pleuelstange, Kurbel und Welle, dargestellt, kann aber auch auf jede andere bekannte Art, insbesondere mittelst eines unter oder über dem Cylinder liegenden Balanciere geschehen. Auch können mehrere Cylinder zur Aufnahme und Uebertragung der motorischen Kraft in bekannter Weise auf eine oder mehrere Wellen zur Anwendung gebracht werden.The mechanism of movement for the transmission of the force is here in the middle as acting directly piston rod protruding downwards, coupled with connecting rod, crank and shaft, shown, but can also in any other known way, in particular by means of one below or balance lying above the cylinder. Multiple cylinders for receiving and transmitting the motor force in a known manner to an or several waves can be applied.

In jedem dieser Fälle ist die verticale Aufstellung des Cylinders mit nach unten austretender Kolbenstange beizubehalten.In each of these cases the vertical position of the cylinder is more downward Maintain piston rod.

Die Regulirung der Geschwindigkeit und Kraftleistung der Maschine geschieht durch Einwirkung eines bekannten Centrifugalregulators auf den in der Rohrleitung, e eingeschalteten Hahn e_x, wodurch der Zuflufs von flüssiger Kohlensäure aus dem Condensator nach dem Verdampfer regulirt wird.The speed and power of the machine are regulated by the action of a known centrifugal regulator on the cock e _x switched on in the pipeline, e , whereby the inflow of liquid carbonic acid from the condenser to the evaporator is regulated.

Claims (4)

Patent-Anspruch:Patent claim: Eine Maschine zum Betriebe durch Kohlensäure, charakterisirt durch die Combination folgender Einrichtungen:A machine for operation by carbon dioxide, characterized by the combination of the following institutions: ι. Anordnung des Cylinders JB₁ mit zwei ungleich grofsen Bohrungen, in welchem sich der aus einem Stück bestehende Kolben E bewegt, mit unter dem Kolben angeordnetem Ringraume, in welchen aus der Kammer m während des Betriebes entwichene Sperr- und Schmierflüssigkeit angesaugt und durch den Kanal i in den Cylinder zurückgeführt wird;ι. Arrangement of the cylinder JB ₁ with two unequal sized bores, in which the piston E , which consists of one piece, moves, with an annular space under the piston, in which sealing and lubricating fluid that has escaped from the chamber m during operation is sucked in and through the channel i is returned to the cylinder; 2. Anordnung zweier in geschlossenen Gehäusen liegenden Sicherheitsventile, durch welche bei zu hohen Spannungen im Verdampfer A die Kohlensäure zunächst in den Condensator C und von hier bei zu hoher Spannung in den Aufsauger D entweicht; 2. Arrangement of two safety valves located in closed housings, through which, if the voltage in the evaporator A is too high, the carbonic acid escapes first into the condenser C and from here into the aspirator D if the voltage is too high; 3. Anordnung des doppelwandigen AufsaugersD in Verbindung mit dem Dreiwegehahn u, durch welchen die aus der Maschine eventuell entweichende Kohlensäure in die Absorptionsflüssigkeit und durch Erwärmung in die Maschine zurückgeführt wird;3. Arrangement of the double-walled suction device D in connection with the three-way valve u, through which the carbon dioxide that may escape from the machine is returned to the absorption liquid and to the machine by heating; 4. Anordnung des Kühlwasserzuflusses in der dargestellten Reihenfolge, zunächst um den Obertheil des Cylinders B, von da um das Kohlensäurezuführrohr q und dann weiter in den Condensator C.4. Arrangement of the cooling water inflow in the order shown, first around the upper part of the cylinder B, from there around the carbon dioxide feed pipe q and then further into the condenser C. Hierzu ι Blatt Zeichnungen.For this purpose ι sheet of drawings.