Die Geschichte des Brayton-Motors
Der Brayton-Motor wurde 1872 von George Brayton zum Patent angemeldet. Dieses Patent bezog sich auf ein Kraftstoff-Einblassystem, um auch flüssige Kraftstoffe wie Rohöl und Petroleum verbrennen zu können. Rudolf Diesel verwendete in der Folgezeit Teile dieses Patentes. Diesel und Nicolaus August Otto arbeiteten jedoch mit deutlich höheren Drücken und dadurch verbessertem Wirkungsgrad.
Es gibt über den Brayton-Motor nur sehr wenige Veröffentlichungen. Überwiegend handelt es sich um Schemazeichnungen; die älteren davon beziehen sich lediglich auf das „Kraftstoff-Einblassystem“. Weitergehende Forschungen über den Brayton-Motor sind nicht bekannt.
Spätere Zeichnungen legen den Fokus auf die Möglichkeit, die Wärme von außen in das System zu bringen – dies kann als sekundärer Wärmeeintrag verstanden werden.
Im Folgenden werden zwei solcher Schemazeichnungen gezeigt (s. Tim Lohrmann: “Stirlingmotor und mehr”, 2020 im Verlag Tredition):
Anders als in den vorherigen Schemazeichnungen (vgl. Figur 1-3) ist auch das Bauteil „Hochtemperatur-Wärmeüberträger“ eingezeichnet. Dieses Bauteil nenne ich im weiteren Verlauf die Wärmekammer. Es ist das gleiche Bauteil, welches ursprünglich nur die Funktion eines Presslufttanks hatte und Mixture Receiver oder, wie bei Deutz, „Aufnehmer“ genannt wurde.
1875 baute Deutz Brayton-Motoren – allerdings nur in geringer Stückzahl.
Daher sind Brayton-Motoren heute rar und nicht weiter erforscht. Im Deutzmuseum in Köln gibt es einen Brayton-Motor zu besichtigen, auch wird er gelegentlich in Betrieb genommen.
Braytonmotor von Deutz
Während alle vorangegangenen Zeichnungen Schemazeichnungen waren, die nur das Prinzip des Brayton-Motors darstellten, kann die Zeichnung links durchaus als Konstruktionszeichnung gelten. Die Zeichnung stammt aus dem Buch „Geschichte des Deutschen Verbrennungsmotorenbaus 1860-1918“ von Friedrich Sass.
Der Motor unten wurde von Deutz gebaut. Und ist in Köln im Deutzmuseum https://fmd.koeln/foerderverein.html zu besichtigen.
Funktion Braytonmotor nach William Pearce
(Übersetzung aus dem Englischen)
Braytons Patentmotor von 1872 war ein Zweitaktmotor, bei dem zwei Kolben an einer gemeinsamen Pleuelstange montiert waren. Der kleinere der beiden Kolben fungierte als Luftpumpe und komprimierte die Luft auf etwa 65 psi (4,5 bar). Ein gasförmiger Brennstoff, beispielsweise Leuchtgas oder vergaster Wasserstoff, wurde mit der in den Kompressionszylinder eintretenden Luft vermischt. Alternativ könnte ein Ölkraftstoff wie Naphtha verdampft und der in den Kompressionszylinder eintretenden Luft hinzugefügt werden. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wurde dann komprimiert, durch ein Ventil geleitet und in einem Behälter gespeichert. Eine vom Motor angetriebene Nockenwelle öffnete ein Ventil, das es dem unter Druck stehenden Luft-Kraftstoff-Gemisch ermöglichte, aus dem Behälter in den großen Verbrennungszylinder zu strömen. Bevor das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder gelangte, passierte es Schichten aus Drahtgeflecht, in denen ständig eine kleine Zündflamme brannte. Die Zündflamme wurde durch eine kontinuierliche, kleine Zufuhr des Luft-/Brennstoffgemisches am Brennen gehalten. Wenn die Ladung durch das Drahtgeflecht hindurch in den Zylinder gelangte, wurde sie von der Zündflamme gezündet. Die verbrennenden und expandierenden Gase erzeugten einen Druck von etwa 45 psi (4,1 bar), der den großen Kolben in seinen Zylinder zurückdrückte und so den Krafthub erzeugte. Gleichzeitig wurde der kleine Kolben in seinem Zylinder in Richtung des oberen Totpunkts bewegt und komprimierte eine weitere Ladung Luft für den weiteren Betrieb.