DE736486C

DE736486C - Verfahren zum Betriebe von Brennkraftmaschinen mit Tiefkuehlung der Verbrennungsluft

Info

Publication number: DE736486C
Application number: DEN44038D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Niederreither
Original assignee: DRUCKZERSETZER GmbH
Current assignee: DRUCKZERSETZER GmbH
Priority date: 1934-04-04
Filing date: 1934-04-04
Publication date: 1943-06-18

Description

Verfahren zum Betriebe von Brennkraftmaschinen mit Tiefkühlun-, der Verbrennungsluft Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum, Betrieb von Brennkraftmaschinen mit Tiefkühlung der Verbrennungsluft vor ihrer Einführung in den Arbeitszylinder durch den Brennstoff nach Patent 668 602. Sie bildet dieses Verfahren dadurch weiter aus, daß .es auf kondensatorlose Maschinen für beliebige Zwecke und unter Verwendung eines beliebigen, bei Außentemperatur und atmosphärischem Druck gasförmigen, unter erhöhtem Druck und bzw. oder niedriger Temperatur verflüssigbaren, in verflüssigtem Zustand mitgeführten Brennstoffes angewendet wird. Die Erfindung macht dadurch die Vorzüge des Patents 668 6o2 für die genannten weiteren Anwendungsgebiete nutzbar.
Vorzugsweise wird bei Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff die Tiefkühlung bis zur Verflüssigung eines Teiles der Verbrennungsluft geführt.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Ausführungsform, bei der von vornherein nur der Sauerstoffanteil der Luft oder ein Teil der Luft, die in den Wärmeaustauscher geschickt ,vird, zur Verflüssigung gelangt und Fig.2 eine abweichende Ausführungsform, bei der der in dem, Wärmeaustauscher bis zur Verflüssigung gekühlte Teil der Verbrennungsluft. vollständig, d. h. zusammen mit dem Stickstoff verflüssigt wird, der dann später abgetrennt werden kann.
Die Anlage gemäß Fig. i besteht aus dem Wasserstoffbehälter i, Förderpumpen für flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff, einer Wärmeaustauschvorrichtung, einem Sammelbehälter für flüssigen Sauerstoff und dem Motorzylinder. An den Behälter i ist eine Rohrleitung a mit einem Ventil 3 angebracht, durch das der Wasserstoffgasdruck iin Behälter i geregelt werden kann. Der Wasserstoff verläßt den Behälter i durch das Rohr .1 in flüssigem Zustand, wird dann durch die Pumpe 5 angesaugt und durch die Rohrleitung 6 in flüssigem Zustand in die Spirale der Wärm.eaustauschvorrichtung gepreßt; er verläßt -die Spirale 7 durch die Rohrleitung 8 infolge Wärmeaufnahme nunmehr schon in gasförmigem Zustand, strömt mittels der Rohrleitung i o zur Vorwärmespirale i i, die um den Motorzylinder gelegt ist. Von hier strömt er durch die Rohrleitung 12 zum Wasserstoffeinlaßventil 13- Die Verbrennungsluft strömt innerhalb des zylindrischen Mantels i q. um die in der Wärmeaustauschvorrichtung gelagerten Spiralen, verläßt die Wäimeaustauschvorrichtung durch die Rohrleitung 15, die zu einem Trenngefäß 16 führt, in welchem sich der 4.lüssige Sauerstoff sammelt, während der nicht verflüssigte Stickstoff durch die Rohrleitung 17 zu einem Mantelgefäß 18 führt und über das Mantelgefäß 1q. die angesaugte Verbrennungsluft abkühlt. Dann verläßt der Stickstoff das Mantelgefäß 18 durch die trichterförmige üffnung i9 und entweicht in die Luft. Diese Trennung durch teilweise Verflüssigung ist ein wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform.
Der im Trennungsgefäß 16 sich ansammelnde flüssige Sauerstoff !ließt durch die Rohrleitung 2o in den Sauerstoffbehälter 21, von wo er mittels . der Rohrleitung durch -die Pumpe 23 angesaugt und in flüssigem Zustand mittels der Rohrleitung der Spirale 25 der Wärmeaustauschvorrichtung zugeführt wird. Zur besseren Wärmeübertragung sind die Spiralen; und 25 mit kreisförmigen Rippen 26 umgeben. In der Spirale 25 erwärmt sich der Sauerstoff unter Verdampfung und kühlt ebenfalls die Ansaugluft ab. Er verläßt die Spirale 25 durch die Rohrleitung 29 und fließt von dieser durch eine Spirale 3o um den Zylinder, «#o er vorgewärmt wird. Er verläßt die Spirale 3o durch die Rohrleitung 3 i, die zum Sauerstoffansaugventi132 führt. Nach der Verbrennung im Motor verlassen die Verbrennungsgase den Zylinder über das Ventil33 und strömen durch die Rohrleitung 3q. ins Freie.
Die Anlage gemäß Fig.2 ist ebenfalls mit zwei Wäimeaustauschvorrichtungen ausgerüstet. Sie unterscheidet sich jedoch von der Anlage nach Fig. i dadurch, daß die Wärmeaustauschvorrichtung I zum Teil in den Behälter für den flüssigen Wasserstoff eingebaut ist und die gesamte Verbrennungsluft, nicht nur der Sauerstoff, infolge des Durch flusses durch die im flüssigen Wasserstoff liegende Spirale verflüssigt wird.
Der im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. i im Wasserstoffbehälter i" vergaste Wasserstoff verläßt den Behälter durch die Rohrleitung 2a und fließt über das Mantelgefäß 3Q, das durch die Hülle 4.Q und 5" gebildet wird. Er verläß t das Mantelgefäß 3Q durch die Rohrleitung 6Q und strömt in einer Spirale 7Q durch die Wärmeaustauschvorrichtung IIQ. Die Spirale 7Q ist mit Rippen 8Q zur -besseren Übertragung der Wärme versehen. Der Wasserstoff verläßt die Spirale 7Q durch die Rohrleitung 9Q und durch die Rohrleitung 13" die zum Wasser stoffeinlaßventil 1q" führt. Im Gegensatz zu der .anderen Äusführungsform findet also am Zylindermantel keine Vorwärmung des Wasserstoffs statt.
Die Verbrennungsluft wird durch die trichterförmige Hülle 15" der Wärmeaustauschvorrichtung IIQ angesaugt, verläßt diese durch die Rohrleitung 16", die zum Mantelgefäß 17a führt, das durch den Wasserstoffbehälter i" und die Hülle 4" gebildet wird. Die hier schon sehr stark abgekühlte Verbrennungsluft verläßt das Mantelgefäß i;", durch die Rohrleitung 18, die in den Wasserstoffbehälter i" hineinführt. Dort strömt Verbrennungsluft durch die Spirale i g" und wird in flüssigem Zustand durch die Rohrleitung 2o" von der Pumpe 2 i" angesaugt und durch die Rohrleitung 22Q in den Sauerstoffbehälter 23" gepreßt. In dem Sauerstoffbehälter 23" trennt sich der Stickstoff von dem flüssigen Sauerstoff und entweicht in die Luft.
Die von dem Stickstoff mitgeführte Kälte kann natürlich noch in einer der beiden Wärmeaustauschvorrichtungen auf die Ansaugluft übertragen werden.
Der flüssige,Sauerstoff verläßt den Behälter 23" durch die Rohrleitung 24" die zur Wärmeaustauschvorrichtung IIQ führt, durchströmt die Wärmeaustauschvorrichtung 11, in die Spirale 25Q, die mit Rippen 26" versehen ist, und verläßt die Spirale durch die Rohrleitung 27Q. Der dort bereits vergaste Sauerstoff durchströmt die Rohrleitung 29" die im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. i ohne Vorwärmung am Zylindermantel zum Sauerstoffansaugventi13o" führt. Die Verbrennungsprodukte verlassen den Zylinder durch das Ventil 3 i" ins Freie.
Zusätzlich zu der bei den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschriebenen Sauerstoffverflüssigungsanlage kann noch eine weitere Sauerstoffverflüssigungsanlage vorgesehen sein, um den Bedarf an Sauerstoff zu decken. Wegen der geringen spezifischen Wärme des Wasserstoffes reicht nämlich der bei den beschriebenen Anlagen mit Hilfe des flüssigen Wasserstoffes gewonnene Sauerstoff zur vollständigen Verbrennung des Wasserstoffes im allgemeinen nicht aus. Man kann den zusätzlichem Bedarf an Sauerstoff nun einfach dadurch decken, daß man in die Brennkraftmaschine zusätzlich zu dem aus der Verflüssigung herrührenden Sauerstoff noch Luft eintreten läßt, also im Zylinder ein Gemisch von reinem, gemäß der Erfindung erzeugtem Sauerstoff und gewöhnlicher Verbrennungsluft finit dem gemäß der Erfindung verwendeten Wasserstoff verbrennt. Man kann aber auch den fehlenden Sauerstoffanteil im Sinne der Erfindung durch eine zusätzliche Verflüssigung von Luft gewinnen.

Claims

PATENTANSpi2ÜCnE: i. Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen mit Tiefkühlung der Verbrennungsluft vor ihrer Einführung in den Arbeitszylinder durch den Brennstoff nach Patent 668 6o2 in Anwendung auf kondensatorlose Maschinen für beliebige Zwecke und unter Verwendung' eines beliebigen, bei Außentemperatur und atmosphärischem Druck gasförmigen, unter höherem Druck und bzw. oder tiefer Temperatur verflüssigb.aren, in verflüssigtem Zustand mitgeführten Brennstoffes.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff die Tiefkühlung bis zur Verflüssigung eines Teiles der Verbrennungsluft geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Luft, die dem mit dem Wasserstoff gekühlten Wärmeaustauscher. zugeführt wird, nur der Sauerstoff verflüssigt wird, während -der dabei verflüssigte Stickstoff ent<veicht (Fig. i). q..
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß_ die tiefzukühlende Verbrennungsluft insgesamt durch einen den Wasserstoff enthaltenden Behälter hindurchgeführt und verflüssigt wird, wonach der Stickstoff durch Verdampfen abgetrennt wird (Fig.2).
5. Verfahren nach Anspruch .3 oder q., dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in dem wasserstoffgekühlten Wärmeaustauscher auch von dem diesen durchströmenden verflüssigten Sauerstoff der Verbrennungsluft gekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserstoffgekühlte Wärmeaustauscher zur Tiefkühlung der Verbrennungsluft auch von dem zuvor von der Verbrennungsluft abgetrennten Stickstoff durchströmt wird.