DE568962C - Vorrichtung zur Erzeugung eines Antriebes durch Ausstroemen von Verbrennungsgasen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Erzeugung eines Antriebes durch Ausströmen von Verbrennungsgasen Es ist bekannt, in verdichteter Luft Brennstoff zu verbrennen, die Verbrennungsgase nach Entspannung durch eine Düse austreten zu lassen, wobei der auftretende Rückstoß zum Antrieb von Fahrzeugen ausgenutzt wird. Es ist auch bekannt, solche sich entspannenden Gase durch Injektordüsen, insbesondere mit einem gasförmigen Mittel, zu beschweren, um die Masse der Antriebsgase zu vergrößern und deren Geschwindigkeit zu verkleinern. Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Antriebsvorrichtung, bei der die Treibgase in der Weise zum Antrieb des Luftverdichters dienen, daß sie auf einen mit _dem Verdichter gekuppelten Kolben einwirken. Die Erfindung besteht darin, daß der Verbrennungsraum mir anschließender Düse in einem Kolben angeordnet ist, der durch den Druck der Verbrennungsgase verschoben wird und mit einem Schwungrad gekuppelt ist, während gleichzeitig ein Teil der Verbrennungsgase durch die Düse zur Erzeugung des Vortriebes ausströmt.
• Die aus der Düse ausströmenden Gase können außer zum Antrieb eines Fahrzeuges auch zum Antrieb einer Turbine benutzt werden.
• Die Bewegung des die Verbrennungskammer enthaltenden Kolbens wird weiterhin über die Kurbelwelle auf den Verdichter übertragen, wobei gleichzeitig in bekannter Weise die Hilfsvorrichtungen angetrieben werden können. Die den Verdichter antreibende Kurbel eilt der mit dem Verbrennungskolben in Verbindung stehenden Kurbel um etwa 9o° nach. Der Verbrennungskolben bildet gleichzeitig den Zylinder für den Hochdruckkolben; bei den geschilderten Kurbelstellungen kann sich der Verdichterkolben in dem sich ebenfalls bewegenden Verbrennungskolbenverschieben. Durch Anordnung eines festen Kolbens in der öffnung des. Verbrennungskolbens kann das Ausströmen der verbrannten Gase aus dem Kolben eine Zeitlang, nämlich bis der Verbrennungskolben sich von dem festen Kolben entfernt hat, zum Teil verhindert werden, wodurch der Druck in der Brennkammer hochgehalten werden kann. Durch Verstellen des festen Kolbens ist eine Regelung des Druckes in der Brennkammer möglich.
• Da die Verbrennungskammer trotz ihrer Bewegung und trotz ihres vorübergehenden teilweisen Abschlusses keine gleitenden Teile besitzt, können vorteilhafte feste Betriebsstoffe, z. B. Kohle in Staubform, in ihr zur Anwendung kommen, denn eine schädliche Ablagerung des Kohlenstaubes oder der Asche zwischen den gleitenden Teilen kann nicht erfolgen. Der Kohlenstaub wird bei niederem Druck zweckmäßig vor Eintritt der Luft in die Kammer eingeführt, so daß er zum Teil vergast ist, bevor die Verbrennung einsetzt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens schematisch dargestellt.
• a ist der Zylinder eines Verdichters der I. und I1. Stufe. b ist der feststehende Kolben der Il. Stufe, dessen Inneres als Luftspeicher dient. c ist der Hohlkolben der - I. und Il. - Stufe; er ist fest zusammengebaut mit dem Zylinder d der II. Stufe und dem Kolben e der III. Stufe. Diese Kolben werden von der Kurbelwelle f über Kurbel g und Pleuelstange g1 bewegt. Der Zylinder der Il l. Stufe ist, einen Kolben H zusammen mit der Verbrennungskammer i und Düse il bildend, mit derselben Kurbelwelle f durch Kurbel k und Pleuelstange k1 gekuppelt. l ist die Führungshülse für den die Verbrennungskammer und Düse enthaltenden Kolben k. h ist eine Abdichtung des Kolbens h in der Führung 1. Der Kolbenstaub wird aus dem Vorratsbehälter m durch die gelenkig gekuppelten Rohre n-nl und eine Kohlenstaubpumpe o, darauf durch Bohrung p6 in die Verbrennungskammer i gebracht. p1 bis p6 sind Kanäle zur Führung der Druckluft von Stufe zu Stufe bis in die Verbrennungskammer. q, q1 sind die beispielsweise selbsttätigen Ventile zum Ansaugen von Luft in Stufe I und Il. r, r1 sind die zum überführen der verdichteten Luft der Stufe I in den Luftspeicher c dienenden Ventile. s ist der nicht gleitende Drosselkolben für die aus der Verbrennungskammer i austretenden Arbeitsgase. Durch die Drosselung im engen Ringspalt zwischen t-1 und s wird in der kurzen Verbrennungszeit das Arbeitsgas so stark gestaut, äaß der notwendige Druck für die Verbrennung aufrechterhalten bleibt. Der Düse!' ist die Düset nachgeschaltet. Der Querschnitt der Düse t kann durch Schraube s1 verstellt werden. Der Düse t für die Verbrennungsgase ist eine Leitschaufel 1l für das anzusaugende Mittel zugeordnet. r' ist eine seitliche Einführung für die Verbrennungsgase aus einer zweiten Vorrichtung. Zum Anlassen dient die Druckluftleitung u von dem Luftspeicher im Kolben b, die er über Ventil v vom Nocken tvl am Schwungrad w gesteuert wird.
• In den Druckluftspeicher b tritt Druckluft der II. Stufe des Verdichters durch ein Rückschlagventil b1.
• Beim Anlassen bewegt in Stufe Il die über Ventil v durch v1 zutretende Luft des Dwuckluftspeichers b während des Verdichtungshubes für die Stufe I den Kolben c und verdichtet die durch Ventil q in den Zylinder a angesaugte Luft. Die in Stufe I verdichtete Luft tritt durch Rückschlagventil r in den.Druckluftspeicher im Kolben c. Beim Rückgang des 'Kolbens c tritt dann auch Luft durch Ventil r1 in das Innere des Kolbens c. Aus Speicher c strömt bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung der Kolben die verdichtete Luft durch Steuerschlitze oder Kanäle p1 in die II. Stufe des Verdichters. Beim Zusammendrücken der Luft in der II. Stufe, was gleichzeitig mit dem in der I. Stufe durch die Bewegung des kombinierten Kolbenzylinders c, d, e geschieht, wird die Luft aus der Il. Stufe durch Bohrung p2, über Nut p3 und Bohrung p4 in den Zylinder der Stufe III geführt. Auf der Zeichnung ist der Kolben der III. Stufe am Ende -des Verdichtungshubes dargestellt. Der Zylinder der III. Stufe wird anfänglich nur durch Pleuelstange k1 durch Kurbelwelle] mitgenommen. Die Verdichterstufen I und Il sowie II und III sind somit hintereinandergeschaltet. Der Kohlenstaub kommt aus Pumpe o etwa während der Verdichtung in Stufe I und II durch Druckluft aus Leitung v2, beispielsweise als Staubluftgemisch, durch Schenkel n-nl in die Verbrennungskammer i. Durch die heiße Wandung der, Verbrennungskammer wird der Kohlenstaub stark erhitzt oder zum Glühen gebracht. Tritt nun am Ende des Verdichtungshubes der III. Stufe des Verdichters die Bohrung p4 im Kolben e in Verbindung mit Bohrung p5, so tritt die Luft aus dem Verdichter über Bohrung p6 in den Verbrennungsraum i, und der glühende Kohlenstaub verbrennt. Die Verbrennungsgase strömen wegen des Drosselkolbens zuerst nur langsam in die Düse t. Die sich entspannenden Gase drücken nun gegen den feststehenden Drosselkolben s und gleichzeitig gegen den Kolben k in entgegengesetzter Richtung, schieben den Kolben lt zurück, wodurch über Pleuelstange g1, Kurbel g die Kurbelwelle f angetrieben wird. Die Energie der Gase wird somit auf das Schwungrad w übertragen, welches über Kurbel h, Pleuel k1 den vereinigten Zylinderkolben c, d, e antreibt. Diese Bewegungen werden auch nach Schließen des Anlaßventils v durch neue Verbrennungen in der Verbrennungskammer wie in einer Kolbenbrennkraftmaschine aufrechterhalten. Die oben beschriebene versetzte Anordnung der Kurbeln g und k ergibt, daß der Verbrennungskolben k dem Verdichterkolben e beispielsweise 75 bis 1z5° voreilt, so daß Kolben e und der zugehörige Zylinder der III. Stufe sich gegeneinander bewegen, wodurch die Drucksteigerung in Stufe III beschleunigt erfolgt, ebenso das Öffnen der Bohrung p4 und der Luftaustritt aus der Stufe III durch Bohrung p5. Beim weiteren Rücktritt des Kolbens k mit Verbrennungskammer und Düse wird der Austrittsquerschnitt der Düse vom Drosselkolben s vollständig freigegeben, und die Verbrennungsgase strömen ungehindert in die Düse t. Beim Ausströmen der Gase wird an der Leitschaufel t1 z. B. Wasser angesaugt. Ist die Düse t mit einem Bootskörper fest verbunden, so kann das ausströmende Gas und Wasser das Boot vorwärts bewegen. Es ist aber auch möglich, die Düse t ortsfest anzuordnen und den Strom aus Gas und Wasser zum Antrieb einer Turhine zu verwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Erzeugung eines Antriebes durch Ausströmen von Verbrennungsgasen mit einer Kolbenverbrennungsmaschine zur Erzeugung der Treibgase und einem von derselben angetriebenen Luftverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum (f) mit anschließender Düse (il) in dem Kolben (h) angeordnet ist, der durch den Druck der Verbrennungsgase verschöben wird und mit einem Schwungrad gekuppelt ist, worauf die Verbrennungsgase zur Erzeugung einer Vortriebswirkung aus der Düse ausströmen. z. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung im Kolben (!t) durch einen am Zylinder (l) festsitzenden Steuerkolben (s) während der Verbrennung zum Teil verschlossen wird und beim Zurückgleiten des Kolbens (h) vollständig freigegeben wird. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Steuerkolbens (s) in der Öffnung des beweglichen Kolbens (h) eingestellt werden kann, wodurch der Druck der Verbrennungsgase im Verbrennungsraum geregelt werden kann. q.. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad über eine besondere Kurbel, die der mit dem Verbrennungskolben (h) in Verbindung stehenden Kurbel um etwa 9o° nacheilt, mit einem mehrstufigen Kolbenverdichter gekuppelt ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff, z. B. Kohlenstaub, in die Brennkammer eingeführt wird, bevor die verdichtete Verbrennungsluft eintritt. 6. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem beweglichen Kolben (h) befindlichen Düse (il) eine im Gehäuse der Maschine fest angeordnete Düse (t) nachgeschaltet ist, aus welcher die Verbrennungsgase nach Mischung mit einem in an sich bekannter Weise von den Verbrennungsgasen angesaugten Mittel zwecks Erzeugung des Vortriebes ausströmen. Vorrichtung nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß der die Brennkammer enthaltende Kolben (h) gleichzeitig den Zylinder für die Hochdruckstufe des Luftverdichters bildet, in dem der vom Schwungrad angetriebene Hochdruckverdichterkolben (e) sich bewegt. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (e) der Hochdruckstufe des Verdichters mit dem Zylinder (d) der Mitteldruckstufe und dem Kolben (e) der Niederdruckstufe fest zusammengebaut ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Kolben der Mitteldruckstufe (b) mit dem Zylinder (a) der Niederdruckstufe fest zusammengebaut ist. i o. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des feststehenden Kolbens (b) der Mitteldruckstufe als Luftspeicher ausgebildet ist, dem Luft z. B. zum Anlassen und zum Einblasen von Brennstoff entnommen werden kann.