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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

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Die Haltbarkeit und Betriebssicherheit von Verbrennungskraftmaschinen bzw. Dieselmotoren wird durch die hohe Verbrennungstemperatur stark beeinträchtigt. Diese kann herabgesetzt werden, indem man der Verbrennungsluft weniger Brennstoff zuführt, aber dies hat dann eine entsprechende Leistungsminderung der Maschine und eine Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrades infolge zu niedrigen mechanischen Wirkungsgrades zur'. Folge. Es ist auch vorgeschlagen worden,, in der Weise zu arbeiten, daß man nicht die Brennstoffmenge vermindert, sondern die Luftmenge vermehrt, d.h.The durability and operational safety of internal combustion engines and diesel engines are severely impaired by the high combustion temperature. This can can be reduced by adding less fuel to the combustion air, but this then has a corresponding reduction in performance of the machine and a deterioration in thermal efficiency due to too low mechanical efficiency to '. Episode. It is also suggested have been, to work in such a way that one does not reduce the amount of fuel, but the amount of air increases, i.e.

die Maschine mit Vorverdichtung arbeiten läßt. Aber auch in diesem Falle wird die Leistung der Maschine herabgesetzt, denn diese muß den Verdichter betreiben. Wenn diese Leistungsminderung nicht eintreten soll, ist es nötig, die Maschine entsprechend größer zu machen, was dann aber, außer der . Maschine selbst, auch ihren Betrieb verteuert. lets the machine work with pre-compaction. But also in this case the The machine's output is reduced because it has to operate the compressor. if If this reduction in performance is not to occur, it is necessary to adjust the machine accordingly to make bigger, but what then, besides the. Machine itself, also making its operation more expensive.

Die hier vorliegende Aufgabe ist nun die, die Verbrennungskraftmaschine mit herabgesetzter Temperatur arbeiten lassen zu können, dabei aber eine Leistungsminderung zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß, wenn man die Verbrennungskraftmaschine mit vermehrter Luftmenge arbeiten läßt, die Brennstoffmenge aber nicht vermehrt, die Abgase der derart arbeitenden Maschine einen so großen Wärmeinhalt haben und hieraufhin in solchem Maße zu einer weiteren Krafterzeugung herangezogen werden können, daß der für das Vorverdichten der Verbrennungsluft erforderliche Arbeitsaufwand im wesentlichen zurückgewonnen wird.The task at hand is now that of reducing the internal combustion engine To be able to let the temperature work, but to avoid a reduction in performance. The solution to this problem is based on the knowledge that if you let the internal combustion engine work with an increased amount of air, the amount of fuel but not increased, the exhaust gases of the machine working in this way have such a large heat content and then used them to such an extent to generate further force can be that the work required for the pre-compression of the combustion air is essentially recovered will.

Eine Voraussetzung hierzu ist, daß die Verbrennungskraftmaschine nicht allein arbeitet, sondern daß sie einen Teil einer Kraftanlage bildet, die außer der Verbrennungskraftmaschine auch eine Dampfmaschine nebst Dampferzeuger enthält. Dabei werden nun die Abgase der in der genannten besonderen Weise arbeitenden Verbrennungskraftmaschine zunächst beim Erzeugen oder Überhitzen des Dampf es. für die Dampfmaschine benutzt, und dann werden sie einer Abgasturbine zugeführt, um in dieser zum zweiten Male ausgenutzt zu werden. Die bei der doppelten Verwendung jener Abgase gewonnene Kraft aus der Dampfmaschine und der Abgasturbine ist so groß, daß sie den Arbeitsaufwand für das Vorverdichten der Verbrennungsluft so gut wie völlig ausgleicht, also die Leistung der Gesamtanlage so gut wie gar nicht durch das Vorverdichten gemindert wird. Dabei arbeitet die Verbrennungskraftmaschine nun aber mit herabgesetzter Verbrennungstemperatur, so daß weder ihre Haltbarkeit, noch ihre Betriebssicherheit beeinträchtigt wird. Der durch die Abgaswärme erzeugte Dampf kann durch Dampf einer anderen Quelle vermehrt werden. . Mit all diesem ist ■ die gestellte Aufgabe gelöst.A prerequisite for this is that the internal combustion engine does not work alone, but that it forms part of a power plant other than the internal combustion engine also contains a steam engine and steam generator. In doing so, the exhaust gases are now mentioned in the special Wise working internal combustion engine initially when generating or overheating of steam it. used for the steam engine, and then they become an exhaust gas turbine supplied to be used in this for the second time. The one at the double Use of those exhaust gases gained power from the steam engine and the exhaust gas turbine is so great that it takes up the work of pre-compressing the combustion air almost completely compensates, i.e. the performance of the entire system is hardly reduced at all by the pre-compression will. The internal combustion engine now works with a reduced combustion temperature, so that neither their durability nor their operational safety is impaired will. The steam generated by the exhaust gas heat can be generated by steam be multiplied by another source. . With all of this, the given task is ■ solved.

Das Ausnutzen der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen in einem Dampferzeuger, ebenso das Ausnutzen in einer Abgas-The use of exhaust gases from internal combustion engines in a steam generator, as well as the utilization in an exhaust gas

maschine und schließlich auch das zweifache Ausnutzen in einem· Dampf erzeuger und einer Abgasmaschine hintereinander ist zwar bereits vorgeschlagen worden, aber ohne wirtschaftlichen Erfolg. Es ist nicht- erkannt worden,' daß hierzu Abgase von einer Verbrennungsmaschine gehören, die mit vermehrter Luftmenge bzw. mit Vorverdichtung, j aber nicht auch mit vermehrter Brennstoffmenge arbeitet. Nur wenn diese Vorbedingung erfüllt ist, sind Abgase mit einem sol- j chen Wärmeinhalt und solcher Arbeitsfähig- j keit vorhanden, daß die für das Vorverdichten der Verbrennungsluft aufgewendete Kraft zurückgewonnen wird. Zum richtigen Beurteilen der Verhältnisse muß aber immer . mit im Auge behalten werden, daß es sich nicht allein um das Wiedergewinnen der für das A^orverdichten der Verbrennungsluft aufgewendeten Kraft handelt, sondern auch darum, die Verbrennungskraftmaschine mit herabgesetzter Temperatur arbeiten zu lassen, wie dies bereits oben dargelegt worden ist. Es handelt sich eben darum, beide Wirkungen zu gleicher Zeit zu erreichen, und das Mittel hierzu besteht in der Vereinigung einer Anzahl von einzelnen -bekannten Umständen, die bei der vorliegenden Erfindung zum ersten Male zum gleichzeitigen Erreichen der genannten Wirkungen vereinigt worden sind.machine and, finally, double utilization in one · steam generator and one Exhaust machines in a row have already been proposed, but without economic ones Success. It has not been recognized that for this purpose exhaust gases from an internal combustion engine include those with an increased amount of air or with pre-compression, but not also with an increased amount of fuel is working. Only if this precondition is met are exhaust gases with a sol- j A small amount of heat and such a capacity to work that the necessary for the pre-compression the power expended on the combustion air is recovered. To the right one But you always have to judge the circumstances. with be kept in mind that it is not just about recovering the air used to compress the combustion air Power is about, but also about the internal combustion engine with degraded Let the temperature work, as has already been stated above. It is a question of achieving both effects at the same time, and the means for this purpose consists in the union of a number of individual known circumstances, in the present invention for the first time to achieve the aforementioned simultaneously Effects have been combined.

Drei Ausführungsformen von Kraftanlagen, die nach dem vorstehend dargelegten Verfahren arbeiten, sind in den Zeichnungen veranschaulicht. Übereinstimmend in diesen ist, daß in jedem Fall als Verbrennungskraftmaschine eine mehrzylindmge doppeltwirkende Zweitaktmaschine benutzt wird und das' erste Ausnutzen der Abgase dieser für das Erzeugen von Dampf in der Weise stattfindet, daß die Abgase auf einen Speisewasservorwärmer wirken, wonach sie dann zu der Abgasturbine gelangen. Im übrigen sind diese verschiedenen Ausführungsformen folgendermaßen beschaffen:Three embodiments of power plants made according to that set out above Procedures working are illustrated in the drawings. Consistent in these is that in any case as an internal combustion engine a mehrzylindmge double-acting Two-stroke engine is used and the 'first exploitation of the exhaust gases of this for the generation of steam takes place in such a way that the exhaust gases are fed to a feed water preheater act, after which they then get to the exhaust gas turbine. Incidentally, these various embodiments are as follows procure:

In Fig. ι ist eine vierzylindrige Verbrennungskraftmaschine A vorhanden, die eine Schraubenwelle antreibt. Ihre Abgase gelangen durch das Rohr / zu dem Vorwärmer B, dem dias kalte Speisewasser durch das' Rohr Q zugeführt und von dem das erwärmte Speisewasser durch das Rohr R abgeführt wird. 5" ist eine in dem Rohr R vorgesehene Absperrvorrichtung.In Fig. Ι a four-cylinder internal combustion engine A is present, which drives a screw shaft. Your exhaust gases pass through the pipe / to the preheater B, to which the cold feed water is fed through the 'pipe Q and from which the heated feed water is discharged through the pipe R. 5 ″ is a shut-off device provided in the R pipe.

Beim Aderlässen des Vorwärmers B treten die Abgase durch das Rohr K zu der Abgasturbine D und gehen von dieser durch das Rohr L weg. Die Abgasturbine dient hier ' mit zum ■ Treiben eines Turboverdichters F, der die Luft für die Verbrennungskraftmaschine vorverdichtet und der außer durch die Abgasturbine auch mittels einer Dampfturbine C betrieben wird; diese ist weiter unten nochmals erwähnt.When the preheater B is bleeding, the exhaust gases pass through the pipe K to the exhaust gas turbine D and go away from this through the pipe L. The exhaust gas turbine is used here to drive a turbo compressor F, which pre-compresses the air for the internal combustion engine and which is operated not only by the exhaust gas turbine but also by means of a steam turbine C ; this is mentioned again below.

Der auch schon in dem Vorwärmer entwickelte Dampf geht durch das Rohr M ab und gelangt mit dem aus dem Kessel G durch das Rohr TV austretenden Dampf zusammen zu der Naßdampfverteilkammer Y eines Überhitzers H, den der Dampf durch die Heißdampfsammelkammer X hindurch verläßt. .Der überhitzte Dampf wird auf zwei Rohre0 und P verteilt, von denen das erstere ihn zu der bereits erwähnten Turbine C leitet.The steam already developed in the preheater goes out through the pipe M and arrives with the steam emerging from the boiler G through the pipe TV to the wet steam distribution chamber Y of a superheater H, which the steam leaves through the superheated steam collecting chamber X. The superheated steam is distributed to two pipes 0 and P , from which the former leads it to the turbine C already mentioned.

Das Rohr P führt den Dampf zu einer ZAveiten Turbine E, von der aus mittels eines Übersetzungsgetriebes Z eine zweite Schraubenwelle angetrieben wird. Der Abdampf aus den beiden Turbinen C und E wird in dem Kondensator V niedergeschlagen, .The pipe P leads the steam to a ZAveiten turbine E, from which a second screw shaft is driven by means of a transmission gear Z. The exhaust steam from the two turbines C and E is precipitated in the condenser V,.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 arbeitet eine .zweizylindrige Verbrennungskraftmaschine A auf einen elektrischen Stromerzeuger X₁, den sie zusammen mit einer doppeltwirkenden zweizylindrigen Gleichstromdampfmaschine U antreibt. Diese letztere betreibt auch den zweizylindrigen Kolbenverdichter T. In the embodiment according to FIG. 2, a two-cylinder internal combustion engine A operates on an electrical power generator X ₁ , which it drives together with a double-acting two-cylinder direct current steam engine U. The latter also operates the two-cylinder piston compressor T.

Der Weg der Abgase ist derselbe wie in Fig. i. Zu erwähnen ist nur, daß die Abgasturbine D hier zum Antreiben eines kleinen Stromerzeugers Y₁ benutzt wird.The path of the exhaust gases is the same as in Fig. I. It should only be mentioned that the exhaust gas turbine D is used here to drive a small power generator Y ₁ .

Als Dampfkessel wird in dem in Fig. 2 gezeigten Falle ein Wasserrohrkessel benutzt; der Dampf aus diesem, und aus dem Vorwärmer wird auch wieder durch einen Überhitzer H geleitet und gelangt dann durch das Rohr 0 zu der bereits erwähnten Gleichstromdampfmaschine U. Der Abdampf geht in den Kondensator V. In the case shown in FIG. 2, a water tube boiler is used as the steam boiler; the steam from this and from the preheater is also passed through a superheater H and then passes through the pipe 0 to the aforementioned direct current steam engine U. The exhaust steam goes into the condenser V.

Bei der dritten Ausführungsform (Fig. 3) betreibt die Verbrennungskraftmaschine A sowohl den Stromerzeuger X₁ als auch den Verdichter T. Der Dampfkessel ist wieder ein Wasserrohrkessel, und wie in Fig. 1 wird der Dampf in einer Turbine E benutzt, die mit der Abgasturbine zusammen arbeitet. Beide Maschinen betreiben einen zweiten Stromerzeuger Y₁. In the third embodiment (Fig. 3) the internal combustion engine A operates both the power generator X ₁ and the compressor T. The steam boiler is again a water tube boiler, and as in Fig. 1, the steam is used in a turbine E , which is connected to the exhaust gas turbine working together. Both machines operate a second power generator Y ₁ .

Das Benutzen der Abgase zum Erzeugen von Dampf bzw. das Mitbenutzen der Abgase hierbei braucht nicht auf das Vorwärmen des Speisewassers eingeschränkt zu werden, sondern die Abgase können auch den Dampfkessel selbst beheizen, vorzugsweise mit einer besonderen Feuerung für ihn zusammen. Unter dem Erzeugen von Dampf wird hier aber auch das Erzeugen von Heißdampf bzw. das Überhitzen von Dampf verstanden, d. h. die Abgase brauchen weder auf einen Vorwärmer, noch auf einen Dampfkessel einzuwirken, sondern können einem Überhitzer zügeführt werden. In diesem Falle ist es bei besonders großem Wärmeinhalt der AbgaseThe use of the exhaust gases to generate steam or the joint use of the exhaust gases this does not need to be restricted to preheating the feed water, but rather the exhaust gases can also heat the steam boiler itself, preferably with a special firing for him. However, generating steam is used here also understood the generation of superheated steam or the superheating of steam, d. H. the Exhaust gases do not need to affect a preheater or a steam boiler, but can be fed to a superheater. In this case it is special large heat content of the exhaust gases

möglich, sie, nachdem sie zum Überhitzen Idles Dampfes benutzt worden sind, noch einem Vorwärmer zuzuführen, wonach sie dann erst zu der Abgasturbine geleitet werden.possible to give them another one after being used to overheat Idle's steam Feed preheater, after which they are only then passed to the exhaust gas turbine.

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Claims

Patent-to sayings:

i. Method for power plants in which an internal combustion engine and a steam engine operate and the latter utilizes the exhaust heat of the former, characterized in that the internal combustion engine without increasing the amount of fuel with increased Air volume (pre-compression) works and its exhaust gases initially when generating or overheating the steam used for the steam engine and thereafter for driving an exhaust gas turbine be, the whole thing for the purpose of reducing the internal combustion engine with To operate temperature and thereby their performance reduction brought about by the workload for the pre-compression essentially cancel.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the pre-compressor for the combustion air with a steam engine and an exhaust gas turbine as drive engines' forms a special machine unit that is mechanically independent of the internal combustion engine,

·. being the steam engine with the off the exhaust gas heat of the internal combustion engine and the exhaust gas turbine is operated with the exhaust gases of the internal combustion engine.

3. A device for performing the method according to claim 1, wherein the Pre-compression of the combustion air in piston compressors takes place with the shaft of the internal combustion engine are connected by crank mechanism, characterized in that with the off the exhaust gases generated steam, the amount of which may be increased by steam from another source, piston engines operated, which are arranged one behind the other with the pre-compressor cylinders.

1 sheet of drawings.